BufferedInputStream 은 과연 효율적일까

[kangbada0728]

• 질문

오늘 스터디에서 나왔던 주제에 대해 토론해보자.

입출력 시 중간에 버퍼를 두어야 하는 이유는 입출력시 데이터 이동속도 차이가 발생하는 문제를 해결하기 위해서 이다.

처음 우리의 가정은 FileInputStream 의 read 에서 직접 buffer 를 지정하는 것 보다, 이미 구현된 객체인 BufferedInputStream 의 read 를 사용하는 것이 더 빠를 것이다 이었다.

하지만 아래 코드를 직접 돌려보았을때 FileInputStream 의 read 에서 직접 buffer 를 지정하는 것이 더 빠른 속도를 보여주었다.
BufferedInputStream 내부를 보았을때 buffer 의 크기가 512 보다 훨씬 큰 8192 이었는데도 그랬다.

반대로 BufferedInputStream 의 read 에서 직접 buffer 를 지정해보니 그냥 read 만 사용한 것보다 더 빠른 속도를 보여주었다.

왜 이런 결과가 나오게 된 것일까?

- FileInputStream 의 read 에서 직접 buffer 를 지정

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;

public class LearnJavaIoNioApplication {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        InputStream in = new FileInputStream(""); // filePath
        OutputStream out = new FileOutputStream(""); // filePath
        int copyByte = 0;
        int data;
        long stime = System.currentTimeMillis();
        byte[] buffer = new byte[512];
        while(true) {
            data = in.read(buffer);
            if(data==-1)
                break;
            out.write(buffer, 0, data);
            copyByte++;
        }
        long etime = System.currentTimeMillis();
        in.close();
        out.close();
        System.out.println("복사 시간: "+(etime-stime));
        System.out.println("복사된 배열의 크기: "+copyByte);


    }
}

• BufferedInputStream 의 read 를 사용

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;

public class LearnJavaIoNioApplication2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        InputStream in = new FileInputStream(""); // filePath
        OutputStream out = new FileOutputStream(""); // filePath
        BufferedInputStream bin = new BufferedInputStream(in);
        BufferedOutputStream bout = new BufferedOutputStream(out);

        int copyByte = 0;
        int bData;
        long stime = System.currentTimeMillis();
        while(true) {
            bData = bin.read();
            if(bData == -1)
                break;
            bout.write(bData);
            copyByte++;
        }
        long etime = System.currentTimeMillis();
        bin.close();
        bout.close();
        System.out.println("---------------버퍼 스트림 전송시간--------------------");
        System.out.println("복사 시간: "+(etime-stime));
        System.out.println("복사된 바이트의 크기: "+copyByte);


    }
}

• BufferedInputStream 의 read 에서 직접 buffer 를 지정

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;

public class LearnJavaIoNioApplication2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        InputStream in = new FileInputStream(""); // filePath
        OutputStream out = new FileOutputStream(""); // filePath
        BufferedInputStream bin = new BufferedInputStream(in);
        BufferedOutputStream bout = new BufferedOutputStream(out);

        int copyByte = 0;
        int bData;
        long stime = System.currentTimeMillis();
        byte[] buffer = new byte[8192];
        while(true) {
            bData = bin.read(buffer);
            if(bData == -1)
                break;
            bout.write(buffer, 0, bData);
            copyByte++;
        }
        long etime = System.currentTimeMillis();
        bin.close();
        bout.close();
        System.out.println("---------------버퍼 스트림 전송시간--------------------");
        System.out.println("복사 시간: "+(etime-stime));
        System.out.println("복사된 바이트의 크기: "+copyByte);


    }
}

[LenKIM]

시간만 본게 문제네요.
생성자에 버퍼를 넣는건 그만큼 가져온다는 것.
아무것도 안넣으면 하나씩 가져옵니다.

[kangbada0728]

말씀이 이해가 잘 안가는데 좀더 자세히 설명해주실 수 있나요?
BufferedInputStream 의 생성자에 버퍼크기(size)를 넣지 않으면 기본 크기인 8192 로 버퍼의 크기를 기본으로 정해주지 않나요?

[jinwookh]

7.4M 파일 복사 기준 다음 결과를 얻었습니다.

1. LearnJavaIoNioApplication - 직접 만든 buffer 512byte 사용, bufferStream 사용 X, buffer 크기만큼 read/write
   복사 시간: 92ms
   복사된 배열의 크기: 15192(바이트 기준으로 15192 * 512 = 7,778,304 byte)

2. LearnJavaIoNioApplication2 - bufferStream 사용 O, 1byte씩 read/write
   복사 시간: 139ms
   복사된 바이트의 크기: 7778116byte

3. LearnJavaIoNioApplication2 변형 - bufferStream 사용 O, 8192byte씩 read/write
   복사 시간: 11ms
   복사된 바이트의 크기: 950 * 8192 = 7,782,400byte

[jinwookh]

추가로 bufferStream 없이 1 byte씩 읽고 쓰는 예제 코드를 추가하여 테스트했습니다.

예제 LearnJavaIoNioApplicationWithSingleByte

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;

public class LearnJavaIoNioApplicationWithSingleByte {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        InputStream in = new FileInputStream("test.dat"); // filePath
        OutputStream out = new FileOutputStream("output.dat"); // filePath
        int copyByte = 0;
        int data;
        long stime = System.currentTimeMillis();
        byte[] buffer = new byte[512];
        while(true) {
            data = in.read();
            if(data==-1)
                break;
            out.write(data);
            copyByte++;
        }
        long etime = System.currentTimeMillis();
        in.close();
        out.close();
        System.out.println("복사 시간: "+(etime-stime));
        System.out.println("복사된 배열의 크기: "+copyByte);


    }
}

결과:
복사 시간: 35094ms (약 35초)
복사된 배열의 크기: 7778116 byte

[jinwookh]

결과 분석:

1. bufferStream은 성능 향상의 효과가 있습니다.
   bufferStream으로 1byte씩 읽고 썼을 때(LearnJavaIoNioApplication2 예제)가 buffer없이 1byte씩 읽고 썼을 때(LearnJavaIoNioApplicationWithSingleByte)보다 250배 이상 빠른 것으로 테스트에서 확인했습니다.

2. bufferStream이더라도 1byte씩 읽고 썼을 때는 느리다.
   bufferStream을 사용하지 않고 user buffer 512byte를 사용했을 때 92ms, bufferStream으로 1byte씩 읽고 썼을 때 139ms로 bufferStream으로 1byte씩 읽고 쓸 때가 더 느린 것을 확인했습니다.
   정확한 이유는 모르겠습니다.
   1byte씩 읽고 쓸 때 실행하는 코드량이 많아서 그런가? 싶지만 구체적인 증거는 없습니다.