为了桌面Java的未来发展，许多的重大改进正在进行中，对此做了很大的努力

　　就语言方面来说，出现了JavaFX script 项目。JavaFX是很灵巧的，它提供了一个高级的脚本接口，运行在Java 2D的API上。从用户的角度来看，他们不需要编写Java代码，不需要深入理解复杂的线程，Java 2D，Swing类的层次结构，定时框架结构(timing framework)等等。相反，他们只是编写脚本语言和描绘出所需要的GUI，包括活波的音响效果，图形效果，比如说梯度或者音乐，和数据绑定等等，这些都建立在一个基础API上。

　　这里有许多的工具帮助你学习syntax语言，相关资源这个从这个网站获得;JavaFX研发小组的目标就是提供syntax语言，和一些关于JavaFX的用户体验，这些用户包括美术设计员和那些对应用程序可视界面美观感兴趣的民众。当前，JavaFX某种程度上作为第四步产生的语言在运行，因为首先是解释器将FX脚本创建成为Java代码，然后再调用适当的Java 2D API。该小组长期的目标是将FX脚本直接编译成字节码。

　　JavaFX添加到桌面Java是一件非常好的事情，但是，这得取决于是否有这样的一种JRE的存在，它能运行JavaFX生成的代码。有些人认为FX已经进军到RIA(rich Internet application)领域，和Adobe公司的 Flex一较高下。但是，目前还是有一些难题需要解决，举个例子，如何才能让桌面Java的安装体验和运行时间性能比得上其它的RIA框架。还好，这种问题正在被其他的项目解决，这个项目名称就是Java kernel。

　　Java kernel主动承认这么一个事情，即大多数的Java应用程序都是只有JRE的部分大小，如Limewire(一个文件共享的桌面应用程序)，它只有JRE的三分之一大小。Kernel将会对JRE重新打包，使得只下载应用程序所需要的部分JRE。每个程序所需要的基本部分将会被下载，作为JRE启动所需要的最小部分，其他的部分根据需要下载，或者根据ClassNotFound异常信息，下载缺失的类。这将是一个巨大的好消息帮助桌面Java应用程序瘦身，同时还能使得桌面Java应用程序执行的更为有效。除了解决如何下载的问题外，kernel还非常关注Java程序的启动性能。

　　在先前的kernel几个版本，热启动时间(warm start times)减少了很多，但是，在应用程序调用main(String[])前，冷启动JRE仍然需要延误许多秒的时间。Java kernel正在尝试有效的处理冷启动，将冷启动转变为热启动，通过一些相关的技术，如预加载(pre-loading)JRE，从硬盘读入到内存，还有一个操作系统服务，这个服务的功能就是监视可分配的内存来加载JRE，使得用户获得最佳的性能。出了这些，kernel还提供了一个新的浏览器插件，提供给Web 开发者更多的关于桌面运行信息，可获得的JRE水平等等。

JAVA的文件随机存取类（RandomAccessFile）的I/O效率较低。通过分析其中原因，提出解决方案。逐步展示如何创建具备缓存读写能力的文件随机存取类，并进行了优化。通过与其它文件访问类的性能对比，证明了其实用价值。

主体：

       开发人员使用RandomAccessFile类时。其I/O性能较之其它常用开发语言的同类性能差距甚远，严重影响程序的运行效率。开发人员迫切需要提高效率，下面分析RandomAccessFile等文件类的源代码，找出其中的症结所在，并加以改进优化，创建一个"性/价比"俱佳的随机文件访问类BufferedRandomAccessFile。

在改进之前先做一个基本测试：逐字节COPY一个12兆的文件（这里牵涉到读和写）。

读	写	耗用时间（秒）
RandomAccessFile	RandomAccessFile	95.848
BufferedInputStream + DataInputStream	BufferedOutputStream + DataOutputStream	2.935

我们可以看到两者差距约32倍，RandomAccessFile也太慢了。先看看两者关键部分的源代码，对比分析，找出原因。

1．1．[RandomAccessFile]

public class RandomAccessFile implements DataOutput, DataInput { public final byte readByte() throws IOException { int ch = this.read(); if (ch < 0) throw new EOFException(); return (byte)(ch); } public native int read() throws IOException; public final void writeByte(int v) throws IOException { write(v); } public native void write(int b) throws IOException; }

可见，RandomAccessFile每读/写一个字节就需对磁盘进行一次I/O操作。

1．2．[BufferedInputStream]

public class BufferedInputStream extends FilterInputStream { private static int defaultBufferSize = 2048; protected byte buf[]; // 建立读缓存区 public BufferedInputStream(InputStream in, int size) { super(in); if (size <= 0) { throw new IllegalArgumentException("Buffer size <= 0"); } buf = new byte[size]; } public synchronized int read() throws IOException { ensureOpen(); if (pos >= count) { fill(); if (pos >= count) return -1; } return buf[pos++] & 0xff; // 直接从BUF[]中读取 } private void fill() throws IOException { if (markpos < 0) pos = 0; /* no mark: throw away the buffer */ else if (pos >= buf.length) /* no room left in buffer */ if (markpos > 0) { /* can throw away early part of the buffer */ int sz = pos - markpos; System.arraycopy(buf, markpos, buf, 0, sz); pos = sz; markpos = 0; } else if (buf.length >= marklimit) { markpos = -1; /* buffer got too big, invalidate mark */ pos = 0; /* drop buffer contents */ } else { /* grow buffer */ int nsz = pos * 2; if (nsz > marklimit) nsz = marklimit; byte nbuf[] = new byte[nsz]; System.arraycopy(buf, 0, nbuf, 0, pos); buf = nbuf; } count = pos; int n = in.read(buf, pos, buf.length - pos); if (n > 0) count = n + pos; } }

1．3．[BufferedOutputStream]

public class BufferedOutputStream extends FilterOutputStream { protected byte buf[]; // 建立写缓存区 public BufferedOutputStream(OutputStream out, int size) { super(out); if (size <= 0) { throw new IllegalArgumentException("Buffer size <= 0"); } buf = new byte[size]; } public synchronized void write(int b) throws IOException { if (count >= buf.length) { flushBuffer(); } buf[count++] = (byte)b; // 直接从BUF[]中读取 } private void flushBuffer() throws IOException { if (count > 0) { out.write(buf, 0, count); count = 0; } } }

可见，Buffered I/O putStream每读/写一个字节，若要操作的数据在BUF中，就直接对内存的buf[]进行读/写操作；否则从磁盘相应位置填充buf[]，再直接对内存的buf[]进行读/写操作，绝大部分的读/写操作是对内存buf[]的操作。

1．3．小结

内存存取时间单位是纳秒级（10E-9），磁盘存取时间单位是毫秒级（10E-3），同样操作一次的开销，内存比磁盘快了百万倍。理论上可以预见，即使对内存操作上万次，花费的时间也远少对于磁盘一次I/O的开销。显然后者是通过增加位于内存的BUF存取，减少磁盘I/O的开销，提高存取效率的，当然这样也增加了BUF控制部分的开销。从实际应用来看，存取效率提高了32倍。

根据1.3得出的结论，现试着对RandomAccessFile类也加上缓冲读写机制。

随机访问类与顺序类不同，前者是通过实现DataInput/DataOutput接口创建的，而后者是扩展FilterInputStream/FilterOutputStream创建的，不能直接照搬。

2．1．开辟缓冲区BUF[默认：1024字节]，用作读/写的共用缓冲区。

2．2．先实现读缓冲。

读缓冲逻辑的基本原理：

A 欲读文件POS位置的一个字节。

B 查BUF中是否存在？若有，直接从BUF中读取，并返回该字符BYTE。

C 若没有，则BUF重新定位到该POS所在的位置并把该位置附近的BUFSIZE的字节的文件内容填充BUFFER，返回B。

以下给出关键部分代码及其说明：

public class BufferedRandomAccessFile extends RandomAccessFile { // byte read(long pos)：读取当前文件POS位置所在的字节 // bufstartpos、bufendpos代表BUF映射在当前文件的首/尾偏移地址。 // curpos指当前类文件指针的偏移地址。 public byte read(long pos) throws IOException { if (pos < this.bufstartpos || pos > this.bufendpos ) { this.flushbuf(); this.seek(pos); if ((pos < this.bufstartpos) || (pos > this.bufendpos)) throw new IOException(); } this.curpos = pos; return this.buf[(int)(pos - this.bufstartpos)]; } // void flushbuf()：bufdirty为真，把buf[]中尚未写入磁盘的数据，写入磁盘。 private void flushbuf() throws IOException { if (this.bufdirty == true) { if (super.getFilePointer() != this.bufstartpos) { super.seek(this.bufstartpos); } super.write(this.buf, 0, this.bufusedsize); this.bufdirty = false; } } // void seek(long pos)：移动文件指针到pos位置，并把buf[]映射填充至POS 所在的文件块。 public void seek(long pos) throws IOException { if ((pos < this.bufstartpos) || (pos > this.bufendpos)) { // seek pos not in buf this.flushbuf(); if ((pos >= 0) && (pos <= this.fileendpos) && (this.fileendpos != 0)) { // seek pos in file (file length > 0) this.bufstartpos = pos * bufbitlen / bufbitlen; this.bufusedsize = this.fillbuf(); } else if (((pos == 0) && (this.fileendpos == 0)) || (pos == this.fileendpos + 1)) { // seek pos is append pos this.bufstartpos = pos; this.bufusedsize = 0; } this.bufendpos = this.bufstartpos + this.bufsize - 1; } this.curpos = pos; } // int fillbuf()：根据bufstartpos，填充buf[]。 private int fillbuf() throws IOException { super.seek(this.bufstartpos); this.bufdirty = false; return super.read(this.buf); } }

至此缓冲读基本实现，逐字节COPY一个12兆的文件（这里牵涉到读和写，用BufferedRandomAccessFile试一下读的速度）：

读	写	耗用时间（秒）
RandomAccessFile	RandomAccessFile	95.848
BufferedRandomAccessFile	BufferedOutputStream + DataOutputStream	2.813
BufferedInputStream + DataInputStream	BufferedOutputStream + DataOutputStream	2.935

可见速度显著提高，与BufferedInputStream+DataInputStream不相上下。

2．3．实现写缓冲。

写缓冲逻辑的基本原理：

A欲写文件POS位置的一个字节。

B 查BUF中是否有该映射？若有，直接向BUF中写入，并返回true。

C若没有，则BUF重新定位到该POS所在的位置，并把该位置附近的 BUFSIZE字节的文件内容填充BUFFER，返回B。

下面给出关键部分代码及其说明：

// boolean write(byte bw, long pos)：向当前文件POS位置写入字节BW。 // 根据POS的不同及BUF的位置：存在修改、追加、BUF中、BUF外等情 况。在逻辑判断时，把最可能出现的情况，最先判断，这样可提高速度。 // fileendpos：指示当前文件的尾偏移地址，主要考虑到追加因素 public boolean write(byte bw, long pos) throws IOException { if ((pos >= this.bufstartpos) && (pos <= this.bufendpos)) { // write pos in buf this.buf[(int)(pos - this.bufstartpos)] = bw; this.bufdirty = true; if (pos == this.fileendpos + 1) { // write pos is append pos this.fileendpos++; this.bufusedsize++; } } else { // write pos not in buf this.seek(pos); if ((pos >= 0) && (pos <= this.fileendpos) && (this.fileendpos != 0)) { // write pos is modify file this.buf[(int)(pos - this.bufstartpos)] = bw; } else if (((pos == 0) && (this.fileendpos == 0)) || (pos == this.fileendpos + 1)) { // write pos is append pos this.buf[0] = bw; this.fileendpos++; this.bufusedsize = 1; } else { throw new IndexOutOfBoundsException(); } this.bufdirty = true; } this.curpos = pos; return true; }

至此缓冲写基本实现，逐字节COPY一个12兆的文件，（这里牵涉到读和写，结合缓冲读，用BufferedRandomAccessFile试一下读/写的速度）：

读	写	耗用时间（秒）
RandomAccessFile	RandomAccessFile	95.848
BufferedInputStream + DataInputStream	BufferedOutputStream + DataOutputStream	2.935
BufferedRandomAccessFile	BufferedOutputStream + DataOutputStream	2.813
BufferedRandomAccessFile	BufferedRandomAccessFile	2.453

可见综合读/写速度已超越BufferedInput/OutputStream+DataInput/OutputStream。

优化BufferedRandomAccessFile。

优化原则：

• 调用频繁的语句最需要优化，且优化的效果最明显。
• 多重嵌套逻辑判断时，最可能出现的判断，应放在最外层。
• 减少不必要的NEW。

这里举一典型的例子：

   public void seek(long pos) throws IOException {
            ...
            this.bufstartpos =  pos * bufbitlen / bufbitlen;
            // bufbitlen指buf[]的位长，例：若bufsize=1024，则bufbitlen=10。
            ...
            }
            

seek函数使用在各函数中，调用非常频繁，上面加重的这行语句根据pos和bufsize确定buf[]对应当前文件的映射位置，用"*"、"/"确定，显然不是一个好方法。

优化一：this.bufstartpos = (pos << bufbitlen) >> bufbitlen;

优化二：this.bufstartpos = pos & bufmask; // this.bufmask = ~((long)this.bufsize - 1);

两者效率都比原来好，但后者显然更好，因为前者需要两次移位运算、后者只需一次逻辑与运算（bufmask可以预先得出）。

至此优化基本实现，逐字节COPY一个12兆的文件，（这里牵涉到读和写，结合缓冲读，用优化后BufferedRandomAccessFile试一下读/写的速度）：

可见优化尽管不明显，还是比未优化前快了一些，也许这种效果在老式机上会更明显。

以上比较的是顺序存取，即使是随机存取，在绝大多数情况下也不止一个BYTE，所以缓冲机制依然有效。而一般的顺序存取类要实现随机存取就不怎么容易了。

需要完善的地方

提供文件追加功能：

    public boolean append(byte bw) throws IOException {
            return this.write(bw, this.fileendpos + 1);
            }
            

提供文件当前位置修改功能：

    public boolean write(byte bw) throws IOException {
            return this.write(bw, this.curpos);
            }
            

返回文件长度（由于BUF读写的原因，与原来的RandomAccessFile类有所不同）：

    public long length() throws IOException {
            return this.max(this.fileendpos + 1, this.initfilelen);
            }
            

返回文件当前指针（由于是通过BUF读写的原因，与原来的RandomAccessFile类有所不同）：

    public long getFilePointer() throws IOException {
            return this.curpos;
            }
            

提供对当前位置的多个字节的缓冲写功能：

    public void write(byte b[], int off, int len) throws IOException {
            long writeendpos = this.curpos + len - 1;
            if (writeendpos <= this.bufendpos) { // b[] in cur buf
            System.arraycopy(b, off, this.buf, (int)(this.curpos - this.bufstartpos),
            len);
            this.bufdirty = true;
            this.bufusedsize = (int)(writeendpos - this.bufstartpos + 1);
            } else { // b[] not in cur buf
            super.seek(this.curpos);
            super.write(b, off, len);
            }
            if (writeendpos > this.fileendpos)
            this.fileendpos = writeendpos;
            this.seek(writeendpos+1);
            }
            public void write(byte b[]) throws IOException {
            this.write(b, 0, b.length);
            }
            

提供对当前位置的多个字节的缓冲读功能：

public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
            long readendpos = this.curpos + len - 1;
            if (readendpos <= this.bufendpos && readendpos <= this.fileendpos ) {
            // read in buf
            System.arraycopy(this.buf, (int)(this.curpos - this.bufstartpos),
            b, off, len);
            } else { // read b[] size > buf[]
            if (readendpos > this.fileendpos) { // read b[] part in file
            len = (int)(this.length() - this.curpos + 1);
            }
            super.seek(this.curpos);
            len = super.read(b, off, len);
            readendpos = this.curpos + len - 1;
            }
            this.seek(readendpos + 1);
            return len;
            }
            public int read(byte b[]) throws IOException {
            return this.read(b, 0, b.length);
            }
            public void setLength(long newLength) throws IOException {
            if (newLength > 0) {
            this.fileendpos = newLength - 1;
            } else {
            this.fileendpos = 0;
            }
            super.setLength(newLength);
            }
            public void close() throws IOException {
            this.flushbuf();
            super.close();
            }
            

至此完善工作基本完成，试一下新增的多字节读/写功能，通过同时读/写1024个字节，来COPY一个12兆的文件，（这里牵涉到读和写，用完善后BufferedRandomAccessFile试一下读/写的速度）：

与JDK1.4类MappedByteBuffer+RandomAccessFile的对比？

JDK1.4提供了NIO类 ，其中MappedByteBuffer类用于映射缓冲，也可以映射随机文件访问，可见JAVA设计者也看到了RandomAccessFile的问题，并加以改进。怎么通过MappedByteBuffer+RandomAccessFile拷贝文件呢？下面就是测试程序的主要部分：

RandomAccessFile rafi = new RandomAccessFile(SrcFile, "r");
            RandomAccessFile rafo = new RandomAccessFile(DesFile, "rw");
            FileChannel fci = rafi.getChannel();
            FileChannel fco = rafo.getChannel();
            long size = fci.size();
            MappedByteBuffer mbbi = fci.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, size);
            MappedByteBuffer mbbo = fco.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, size);
            long start = System.currentTimeMillis();
            for (int i = 0; i < size; i++) {
            byte b = mbbi.get(i);
            mbbo.put(i, b);
            }
            fcin.close();
            fcout.close();
            rafi.close();
            rafo.close();
            System.out.println("Spend: "+(double)(System.currentTimeMillis()-start) / 1000 + "s");
            

试一下JDK1.4的映射缓冲读/写功能，逐字节COPY一个12兆的文件，（这里牵涉到读和写）：

确实不错，如果以后采用1.4版本开发软件时，需要对文件进行随机访问，建议采用MappedByteBuffer+RandomAccessFile的方式。但鉴于目前采用JDK1.3及以前的版本开发的程序占绝大多数的实际情况，如果您开发的JAVA程序使用了RandomAccessFile类来随机访问文件，并因其性能不佳，而担心遭用户诟病，请试用本文所提供的BufferedRandomAccessFile类，不必推翻重写，只需IMPORT 本类，把所有的RandomAccessFile改为BufferedRandomAccessFile，您的程序的性能将得到极大的提升，您所要做的就这么简单。

未来的考虑

读者可在此基础上建立多页缓存及缓存淘汰机制，以应付对随机访问强度大的应用。

新免覆盖注册
更新说明：不使用覆盖安装法，直接输入注册码即可。

下面把 5.5 GA 版本的“注册信息”“注册码”“破解”给大家：
Subscriber: www.1cn.biz
Subscriber Code: jLR7ZL-655355-5450755330522962

时间:20090520