大家好，我是二哥呀。

GitHub 上有一个很知名的开源知识库《[CS-Notes](https://github.com/CyC2018/CS-Notes)》，目前已有 173k 的 star 数，其中收录了不少我认为蛮不错的内容，比如说大家现在看到的《30天速通Java》——我起了一个噱头十足的名字😁。

一共五个章节，基础篇、IO 篇、容器篇、并发篇和 JVM篇，我结合《[二哥的 Java 进阶之路](https://javabetter.cn/)》对内容做一些补充和优化，并导出了亮白版和暗黑版的 PDF 和 epub 版本，好方便大家在 30 天内真的速通 Java。

- 由于时间仓促和个人能力有限，手册难免存在错误和疏漏，还请大家批评指正。微信 itwanger

- 该手册会持续更新，再次感谢原作者 CS-Notes，原文档地址：[https://github.com/CyC2018/CS-Notes/](https://github.com/CyC2018/CS-Notes/blob/master/notes/Java%20%E5%9F%BA%E7%A1%80.md)

- 推荐：[二哥的 Java 进阶之路：Java 最新学习路线](https://javabetter.cn/xuexiluxian/java/yitiaolong.html)

## 最新 PDF 获取

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附其他干货笔记下载地址：

- [二哥的 Linux 速查备忘手册 PDF 下载](https://javabetter.cn/pdf/linux.html)

- [阮一峰 C 语言入门教程 PDF 下载](https://javabetter.cn/pdf/yuanyifeng-c-language.html)

- [Java 核心知识点整理 PDF 下载](https://javabetter.cn/pdf/github-java-jiaocheng-115-star.html)

- [深入浅出 Java 多线程 PDF 下载](https://javabetter.cn/pdf/java-concurrent.html)

- [Pro Git 中文版 PDF 下载](https://javabetter.cn/pdf/progit.html)

- [给操作系统捋条线 PDF 下载](https://javabetter.cn/pdf/os.html)

## 一、概览

Java 的 I/O 大概可以分成以下几类：

- 磁盘操作：File

- 字节操作：InputStream 和 OutputStream

- 字符操作：Reader 和 Writer

- 对象操作：Serializable

- 网络操作：Socket

- 新的输入/输出：NIO

## 二、磁盘操作

File 类可以用于表示文件和目录的信息，但是它不表示文件的内容。

来看一个递归列出目录下所有文件的例子：

```java

public static void listAllFiles(File dir) {

if (dir == null || !dir.exists()) {

return;

}

if (dir.isFile()) {

System.out.println(dir.getName());

return;

}

for (File file : dir.listFiles()) {

listAllFiles(file);

}

}

```

从 Java 7 开始，可以使用 Paths 和 Files 代替 File。

推荐阅读：

- [Java File：IO 流的起点与终点](https://javabetter.cn/io/file-path.html)

- [聊聊 Java NIO 中的Paths 和 Files](https://javabetter.cn/nio/paths-files.html)

## 三、字节操作

### 实现文件复制

```java

public static void copyFile(String src, String dist) throws IOException {

FileInputStream in = new FileInputStream(src);

FileOutputStream out = new FileOutputStream(dist);

byte[] buffer = new byte[20 * 1024];

int cnt;

// read() 最多读取 buffer.length 个字节

// 返回的是实际读取的个数

// 返回 -1 的时候表示读到 eof，即文件尾

while ((cnt = in.read(buffer, 0, buffer.length)) != -1) {

out.write(buffer, 0, cnt);

}

in.close();

out.close();

}

```

### 装饰者模式

Java I/O 使用了装饰者模式来实现。


以 InputStream 为例：

- InputStream 是抽象组件；

- FileInputStream 是 InputStream 的子类，属于具体组件，提供了字节流的输入操作；

- FilterInputStream 属于抽象装饰者，装饰者用于装饰组件，为组件提供额外的功能。例如 BufferedInputStream 为 FileInputStream 提供缓存的功能。

实例化一个具有缓存功能的字节流对象时，只需要在 FileInputStream 对象上再套一层 BufferedInputStream 对象即可。

```java

FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(filePath);

BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(fileInputStream);

```

DataInputStream 装饰者提供了对更多数据类型进行输入的操作，比如 int、double 等基本类型。

## 四、字符操作

### 编码与解码

编码就是把字符转换为字节，而解码是把字节重新组合成字符。

如果编码和解码过程使用不同的编码方式那么就出现了乱码。

- GBK 编码中，中文字符占 2 个字节，英文字符占 1 个字节；

- UTF-8 编码中，中文字符占 3 个字节，英文字符占 1 个字节；

- UTF-16be 编码中，中文字符和英文字符都占 2 个字节。

UTF-16be 中的 be 指的是 Big Endian，也就是大端。相应地也有 UTF-16le，le 指的是 Little Endian，也就是小端。

Java 的内存编码使用双字节编码 UTF-16be，这不是指 Java 只支持这一种编码方式，而是说 char 这种类型使用 UTF-16be 进行编码。char 类型占 16 位，也就是两个字节，Java 使用这种双字节编码是为了让一个中文或者一个英文都能使用一个 char 来存储。

推荐阅读：[解决中文乱码：字符编码全攻略 - ASCII、Unicode、UTF-8、GB2312详解](https://javabetter.cn/basic-extra-meal/java-unicode.html)

### String 的编码方式

String 可以看成一个字符序列，可以指定一个编码方式将它编码为字节序列，也可以指定一个编码方式将一个字节序列解码为 String。

```java

String str1 = "中文";

byte[] bytes = str1.getBytes("UTF-8");

String str2 = new String(bytes, "UTF-8");

A a1 = new A(123, "abc");

String objectFile = "file/a1";

return "x = " + x + " " + "y = " + y;

}

}

```

推荐阅读：[Java Serializable 接口：明明就一个空的接口嘛](https://javabetter.cn/io/Serializbale.html)

### transient

transient 关键字可以使一些属性（字段）不会被序列化。

ArrayList 中存储数据的数组 elementData 是用 transient 修饰的，因为这个数组是动态扩展的，并不是所有的空间都被使用，因此就不需要所有的内容都被序列化。

通过重写序列化和反序列化方法，使得可以只序列化数组中有内容的那部分数据。

```java

private transient Object[] elementData;

```

推荐阅读：[深入探讨 Java transient 关键字](https://javabetter.cn/io/transient.html)

## 六、网络操作

Java 中的网络支持：

- InetAddress：用于表示网络上的硬件资源，即 IP 地址；

- URL：统一资源定位符；

- Sockets：使用 TCP 协议实现网络通信；

- Datagram：使用 UDP 协议实现网络通信。

### InetAddress

没有公有的构造方法，只能通过静态方法来创建实例。

```java

InetAddress.getByName(String host);

InetAddress.getByAddress(byte[] address);

```

### URL

可以直接从 URL 中读取字节流数据。

```java

public static void main(String[] args) throws IOException {

URL url = new URL("https://www.javabetter.cn");

/* 字节流 */

InputStream is = url.openStream();

/* 字符流 */

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is, "utf-8");

String s = "hello world";

out.write(s.getBytes());

out.close();

}

}

```

推荐阅读：[一文彻底理解Java IO模型](https://javabetter.cn/nio/moxing.html)

### 内存映射文件

内存映射文件 I/O 是一种读和写文件数据的方法，它可以比常规的基于流或者基于通道的 I/O 快得多。

向内存映射文件写入可能是危险的，只是改变数组的单个元素这样的简单操作，就可能会直接修改磁盘上的文件。修改数据与将数据保存到磁盘是没有分开的。

下面代码行将文件的前 1024 个字节映射到内存中，`map()` 方法返回一个 MappedByteBuffer，它是 ByteBuffer 的子类。因此，可以像使用其他任何 ByteBuffer 一样使用新映射的缓冲区，操作系统会在需要时负责执行映射。

```java

MappedByteBuffer mbb = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 1024);

```

### 对比

NIO 与普通 I/O 的区别主要有以下两点：

- NIO 是非阻塞的；

- NIO 面向块，I/O 面向流。

## 八、参考资料

[https://github.com/CyC2018/CS-Notes/](https://github.com/CyC2018/CS-Notes/blob/master/notes/Java%20%E5%AE%B9%E5%99%A8.md)

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