为什么Python第二次读取二进制文件的速度远快于第一次？

这是个非常典型的操作系统缓存优化现象，核心原因就是**操作系统的页缓存（Page Cache）**在背后起作用，我来给你拆解清楚：

• 第一次读取的本质：磁盘IO的耗时
  当你第一次执行with open(fp, 'rb') as f: buffer = f.read()时，文件的内容还完全在硬盘（或其他慢存储介质）上。操作系统需要把1.02GB的数据从磁盘读取到内存中——这个过程是实打实的磁盘IO，速度完全受限于磁盘的读写性能（机械硬盘的连续读写速度大概在10-15MB/s左右，1GB文件读90秒完全符合这个速度）。
  同时，操作系统会把刚读取的文件内容存入页缓存（一块专门用来缓存文件数据的内存区域），目的就是避免后续重复的磁盘IO操作。

• 第二次读取的本质：内存缓存的复用
  虽然你关闭了文件句柄，但操作系统并不会立刻清除页缓存里的文件数据——它会尽可能把最近访问过的文件内容留在内存里（只要内存还有空闲空间）。当你再次执行读取操作时，操作系统发现目标文件的内容已经在页缓存里了，就直接从内存把数据复制到你的Python程序的buffer变量中，这个过程是内存间的复制，速度能达到GB/s级别，所以0.5秒就能完成。

• 补充几个关键细节：

  • 这个缓存是操作系统层面的优化，和Python语言无关——哪怕你用C、Java或者命令行工具读同一个文件，都会出现同样的速度差异。
  • 页缓存的管理完全由操作系统自动完成：如果系统内存不足，操作系统会优先清除最久没被访问的缓存数据，给其他程序腾出空间。
  • 如果在两次读取之间，原文件被修改过，操作系统会自动识别到变化，重新从磁盘读取最新内容，不会复用旧的缓存数据。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者pstatix