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java - 如何在 Java 中快速写入大型二进制数据？

转载 作者：搜寻专家 更新时间：2023-11-01 01:15:38 25 4
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<分区>

我正在编写一个 STL 文件，它包含一个 80 字节的 header 、一个 4 字节的整数，然后是 50 字节的记录，每个记录由 float 和一个短整数组成。

使用 RandomAccessFile 我可以轻松地写入数据，但速度非常慢。这使用与 DataOutputStream 相同的接口(interface)。如果有一种简单的方法来缓冲数据输出流，我可以使用它，但烦人的部分是需要写出所有记录，最后计算三角形输出的数量并将该整数写入字节 81- 84.

直接但缓慢的方法，只关注大部分工作，即编写每个方面:

public static void writeBinarySTL(Triangle t, RandomAccessFile d) throws IOException {
    d.writeFloat((float)t.normal.x);
    d.writeFloat((float)t.normal.y);
    d.writeFloat((float)t.normal.z);
    d.writeFloat((float)t.p1.x);
    d.writeFloat((float)t.p1.y);
    d.writeFloat((float)t.p1.z);
    d.writeFloat((float)t.p2.x);
    d.writeFloat((float)t.p2.y);
    d.writeFloat((float)t.p2.z);
    d.writeFloat((float)t.p3.x);
    d.writeFloat((float)t.p3.y);
    d.writeFloat((float)t.p3.z);
    d.writeShort(0);
}

有没有什么优雅的方法可以将这种二进制数据写入 block 式快速 I/O 类？

我还想到，STL文件格式应该是低字节在前，而Java可能是高字节在前。所以也许我所有的 writeFloats 都是徒劳的，我将不得不找到一个手动转换，以便它以小端形式出现？

如果必须，我愿意关闭文件，最后在随机访问文件中重新打开，查找字节 81 并写入计数。

所以这个编辑是为了回应应该有效的问题的两个答案。第一个是添加 BufferedWriter。结果出奇的快。我知道这台笔记本电脑是带有 SSD 的高端笔记本电脑，但我没想到会有这种性能，更不用说 Java 了。仅通过缓冲输出，96Mb 文件在 0.5 秒内写入，196Mb 在 1.5 秒内写入。

为了查看 nio 是否会提供更高的性能，我尝试通过 @sturcotte06 实现解决方案。代码不尝试编写标题，我只关注每个三角形的 50 字节记录。

public static void writeBinarySTL2(Shape3d s, String filename) {
    java.nio.file.Path filePath = Paths.get(filename);

    // Open a channel in write mode on your file.
    try (WritableByteChannel channel = Files.newByteChannel(filePath, StandardOpenOption.CREATE)) {
        // Allocate a new buffer.
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(50 * 1024);
        ArrayList<Triangle> triangles = s.triangles;
        // Write your triangle data to the buffer.
        for (int i = 0; i < triangles.size(); i += 1024) {
            for (int j = i; j < i + 1024; ++j)
                writeBinarySTL(triangles.get(j), buf);
            buf.flip(); // stop modifying buffer so it can be written to disk
            channel.write(buf);  // Write your buffer's data.
        }
        channel.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

我尝试了 WRITE(文档说需要一个现有文件)和 CREATE，文档声称这两种方法要么写入现有文件，要么创建一个新文件。

这两个选项都无法创建文件 Sphere902_bin2.STL

java.nio.file.NoSuchFileException: Sphere902_bin2.stl
sun.nio.fs.WindowsException.translateToIOException(WindowsException.java:79)
        at 
sun.nio.fs.WindowsException.rethrowAsIOException(WindowsException.java:97)
        at 
sun.nio.fs.WindowsException.rethrowAsIOException(WindowsException.java:102)
        at

sun.nio.fs.WindowsFileSystemProvider.newByteChannel(WindowsFileSystemProvider.java:230) 在 java.nio.file.Files.newByteChannel(Files.java:361) 在 java.nio.file.Files.newByteChannel(Files.java:407) 在 edu.stevens.scad.STL.writeBinarySTL2(STL.java:105)

我不相信写入字节的代码是相关的，但这是我想出的:

public static void writeBinarySTL(Triangle t, ByteBuffer buf) {
    buf.putInt(Integer.reverseBytes(Float.floatToIntBits((float)t.normal.x)));
    buf.putInt(Integer.reverseBytes(Float.floatToIntBits((float)t.normal.y)));
    buf.putInt(Integer.reverseBytes(Float.floatToIntBits((float)t.normal.y)));
    buf.putInt(Integer.reverseBytes(Float.floatToIntBits((float)t.p1.x)));
    buf.putInt(Integer.reverseBytes(Float.floatToIntBits((float)t.p1.y)));
    buf.putInt(Integer.reverseBytes(Float.floatToIntBits((float)t.p1.z)));
    buf.putInt(Integer.reverseBytes(Float.floatToIntBits((float)t.p2.x)));
    buf.putInt(Integer.reverseBytes(Float.floatToIntBits((float)t.p2.y)));
    buf.putInt(Integer.reverseBytes(Float.floatToIntBits((float)t.p2.z)));
    buf.putInt(Integer.reverseBytes(Float.floatToIntBits((float)t.p3.x)));
    buf.putInt(Integer.reverseBytes(Float.floatToIntBits((float)t.p3.y)));
    buf.putInt(Integer.reverseBytes(Float.floatToIntBits((float)t.p3.z)));
    buf.putShort((short)0);
}

这是一个 MWE，显示当写入超出缓冲区大小时代码无法正常工作:

package language;
import java.io.*;
import java.nio.*;
import java.nio.file.*;
import java.nio.channels.*;

public class FastWritenio {
    public static void writeUsingPrintWriter() throws IOException {
        PrintWriter pw = new PrintWriter(new FileWriter("test.txt"));
        pw.print("testing");
        pw.close();
    }
    public static void writeUsingnio(int numTrials, int bufferSize, int putsPer) throws IOException {
        String filename = "d:/test.dat";
        java.nio.file.Path filePath = Paths.get(filename);
        WritableByteChannel channel = Files.newByteChannel(filePath, StandardOpenOption.CREATE, StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.READ);
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(bufferSize);
        for (int t = 0; t < numTrials; ++t) {
            for (int i = 0; i < putsPer; i ++) {
                buf.putInt(i);
            }
            buf.flip(); // stop modifying buffer so it can be written to disk
            channel.write(buf);  // Write your buffer's data.
            // Without this line, it crashes:  buf.flip();
            // but with it this code is very slow.
        }
        channel.close();
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        writeUsingPrintWriter();
        long t0 = System.nanoTime();
        writeUsingnio(1024*256, 8*1024, 2048);
        System.out.println((System.nanoTime()-t0)*1e-9);

    }
}

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