【设计优化】-使用缓冲（Buffer）提高程序性能

缓冲区是一块特定的内存区域。开辟缓冲区的目的是通过缓解应用程序上下层之间的性能差异，提高系统性能。

缓冲能够协调上层组件和下层组件的性能差异。当上层组件性能因为下层组件时，能够有效地降低上层组件对下层组件的等待时间。比如，在操作系统中，为了改善 CPU 与 I/O 设备速度不匹配的矛盾，设置了缓冲区，程序输出的数据先送到缓冲区暂存，然后由I/O 设备慢慢地处理。这时，CPU不必等待，能够继续运行程序。实现了CPU与I/O设备之间的并行工作。其实，凡在数据的到达速率与其离去速率不同的地方，都可设置缓冲，以缓和它们之间速度不匹配的矛盾。

缓冲最经常使用的场景就是提高 I/O 速度。为此 JDK 内不少 I/O 组件都提供了缓冲功能。比方，使用 FileWriter时，进行文件写操作的代码例如以下：

public class BufferTest {
	public static final int CIRCLE = 100000;

	public static void test1() throws Exception {
		Writer writer = new FileWriter(new File("file1.txt"));
		for (int i = 0; i < CIRCLE; i++) {
			writer.write(i);
		}
		writer.close();
	}

	public static void test2() throws Exception {
		Writer writer = new BufferedWriter(
				new FileWriter(new File("file2.txt")));
		for (int i = 0; i < CIRCLE; i++) {
			writer.write(i);
		}
		writer.close();
	}

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		test1();
		test2();

	}
}

BufferedWriter 有两个构造函数：

public BufferedWriter(Writer out)
public BufferedWriter(Writer out, int sz) 

第二个构造函数同意手动指定缓冲区大小。

分别执行两个方法，使用 TPTP 分析执行时间：

能够观察到，使用了缓冲区和未使用缓冲区的写文件花费的时间相差有 3~5 倍之多。

还有一个实用的缓冲组件是 BufferedOutputStream。使用 它能够包装全部的 OutputStream ， 为其提供缓冲功能，提高输出流的效率。和BufferedWriter 类似，它也提供了两个构造函数

public BufferedOutputStream(OutputStream out)
public BufferedOutputStream(OutputStream out, int size)

除了能够改善 I/O 性能，缓冲区对不论什么一种上下层组件存在性能差异的场合都能够得到非常好的效果。比如绘图类程序，能够使用内存缓冲区，先在内存中绘图，然后一次性显示出整个图像。

除了性能上的优化，缓冲区还能够作为上层组件和下层组件的一种通信工具。从而将上层和下层组件解耦，优化设计结构。比如使用生产者消费者模式，连接生产者和消费者的缓冲区。