## 1 概述  在整个 Java.io 包中最重要的就是5个类和一个接口。 5个类： - File - OutputStream - InputStream - Writer - Reader 一个接口： - Serializable Java I/O主要包括如下3层次： * 流式部分——最主要部分，包**括字节流、字符流**，如：OutputStream、InputStream、Writer、Reader 等 * 非流式部分——如：File、RandomAccessFile 和 FileDescriptor 等 * 其他——文件读取部分的与安全相关的类，如：SerializablePermission ，以及与本地操作系统相关的文件系统的类，如：FileSystem 和 Win32FileSystem 和 WinNTFileSystem ## 2 分类  ### 2.1 按I/O类型来总体分类 * Memory * 从/向内存数组读写数据: CharArrayReader、 CharArrayWriter、ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream * 从/向内存字符串读写数据 :StringReader、StringWriter、StringBufferInputStream * Pipe 管道 实现管道的输入和输出（进程间通信）: PipedReader、PipedWriter、PipedInputStream、PipedOutputStream * File 文件流 对文件进行读、写操作 ：FileReader、FileWriter、FileInputStream、FileOutputStream * ObjectSerialization 对象输入、输出 ：ObjectInputStream、ObjectOutputStream * DataConversion 数据流 按基本数据类型读、写（处理的数据是Java的基本类型（如布尔型，字节，整数和浮点数））：DataInputStream、DataOutputStream * Printing 包含方便的打印方法 ：PrintWriter、PrintStream * Buffering 缓冲 在读入或写出时，对数据进行缓存，以减少I/O的次数：BufferedReader、BufferedWriter、BufferedInputStream、BufferedOutputStream * Filtering 滤流，在数据进行读或写时进行过滤：FilterReader、FilterWriter、FilterInputStream、FilterOutputStream过 * Concatenation 合并输入 把多个输入流连接成一个输入流 ：SequenceInputStream * Counting 计数 在读入数据时对行记数 ：LineNumberReader、LineNumberInputStream * Peeking Ahead 通过缓存机制，进行预读 ：PushbackReader、PushbackInputStream * Converting between Bytes and Characters：按照一定的编码/解码标准将字节流转换为字符流，或进行反向转换（Stream到Reader,Writer的转换类）：InputStreamReader、OutputStreamWriter ### 2.2 按数据来源（去向）分类 * File（文件）：FileInputStream、FileOutputStream、 FileReader、FileWriter * byte[]：ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream * Char[]：CharArrayReader、CharArrayWriter * String：StringBufferInputStream、StringReader、StringWriter * 网络数据流：InputStream、OutputStream、Reader、Writer * 字节流：InputStream / OutputStream ## 3 常用类 ### 3.1 File File 类可以用于表示文件和目录的信息。 ```java //读取目录 public class TestFile { public static void main(String args[]) { String dirname = "/tmp"; File f1 = new File(dirname); if (f1.isDirectory()) { System.out.println("目录 " + dirname); String s[] = f1.list(); for (int i = 0; i < s.length; i++) { File f = new File(dirname + "/" + s[i]); if (f.isDirectory()) { System.out.println(s[i] + " 是一个目录"); } else { System.out.println(s[i] + " 是一个文件"); } } } else { System.out.println(dirname + " 不是一个目录"); } } } ``` ### 3.2 FileInputStream 该流用于从文件读取数据，它的对象可以用关键字 new 来创建。 ```java File file = new File("F:/abc.txt"); FileInputStream fis = new FileInputStream(file); ``` ### 3.3 FileInputStream 用来处理以文件作为数据输出目的数据流；或者说是从内存区读数据入文件。 ```java File file = new File("F:/abc.txt"); FileOutputStream fos = new FileOutputStream (file); ``` ### 3.4 缓冲输入输出流 BufferedInputStream / BufferedOutputStream 缓冲流就是每一个数据流分配一个缓冲区，一个缓冲区就是一个临时存储数据的内存。这样可以减少访问硬盘的次数,提高传输效率。 BufferedInputStream:当向缓冲流写入数据时候，数据先写到缓冲区，待缓冲区写满后，系统一次性将数据发送给输出设备。 BufferedOutputStream :当从向缓冲流读取数据时候，系统先从缓冲区读出数据，待缓冲区为空时，系统再从输入设备读取数据到缓冲区。 ```java //将文件读入内存 FileInputStream fis = new FileInputStream("F:/abc.txt"); BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis); //将内存写入文件 FileOutputStream fos = new FileOutputStream("F:/abc.txt"); BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream (fos); ``` ### 3.5 BufferedReader 读取字符。 ```java //在控制台读取字符 public class TestReader { public static void main(String args[]) throws IOException { char c; // 使用 System.in 创建 BufferedReader BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); System.out.println("输入字符, 按下 'q' 键退出。"); // 读取字符 do { c = (char) br.read();//读取一个字符 System.out.println(c); } while (c != 'q'); } } ``` ### 3.6 ObjectOutputStream/ObjectInputStream 序列化：将一个对象转换成字节序列，方便存储和传输。 - 序列化：ObjectOutputStream.writeObject() - 反序列化：ObjectInputStream.readObject() 不会对静态变量进行序列化，因为序列化只是保存对象的状态，静态变量属于类的状态。 ```java public class TestObjectStream { private static class Person implements Serializable { private String name; private int age; //保证属性不会被序列化 private transient String des; public Person(String name, int age,String des) { this.name = name; this.age = age; this.des = des; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public String getDes() { return des; } public void setDes(String des) { this.des = des; } @Override public String toString() { return "Person{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + ", des='" + des + '\'' + '}'; } } public static void main(String[] args) throws Exception { Person p1 = new Person("张三", 29,"不知道"); String objectFile = "person.data"; System.out.println(p1); ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(objectFile)); objectOutputStream.writeObject(p1); objectOutputStream.close(); ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream(objectFile)); Person p2 = (Person) objectInputStream.readObject(); objectInputStream.close(); System.out.println(p2);//Person{name='张三', age=29, des='null'} } } ``` ## 4 BIO、NIO、AIO ### 4.1 IO模型主要分类 - 同步(synchronous) IO和异步(asynchronous) IO - 阻塞(blocking) IO和非阻塞(non-blocking)IO - 同步阻塞(blocking-IO)简称BIO - 同步非阻塞(non-blocking-IO)简称NIO - 异步非阻塞(asynchronous-non-blocking-IO)简称AIO ### 4.2 BIO（同步阻塞I/O) 数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成，**面向流**。 比如泡面，这种模式下，需要一直坐着，不能干其他事，等泡面泡好。 ### 4.3 NIO（同步非阻塞I/O) 在 Java 1.4 中引入了 NIO 框架，对应 java.nio 包，提供了 **Channel , Selector，Buffer **等抽象。它支持面向**缓冲的**，基于通道的I/O操作方法。 比如泡面，这种模式下，不需要一直坐着，可以去看电影，但，过几秒就去看看泡面泡好了没有。 #### 4.3.1 Buffer（缓冲区） Buffer是一个对象，它包含一些要写入或者要读出的数据。 #### 4.3.2 Channel（通道） NIO 通过Channel（通道） 进行读写。 通道是双向的，可读也可写，而流的读写是单向的。无论读写，通道只能和Buffer交互。因为 Buffer，通道可以异步地读写。 #### 4.3.3 Selector（选择器） 选择器用于使用单个线程处理多个通道。因此，它需要较少的线程来处理这些通道。线程之间的切换对于操作系统来说是昂贵的。 因此，为了提高系统效率选择器是有用的。 #### 4.3.3 NIO 读数据和写数据方式 NIO中的所有IO都是从 Channel（通道） 开始的。 - 从通道进行数据读取 ：创建一个缓冲区，然后请求通道读取数据。 - 从通道进行数据写入 ：创建一个缓冲区，填充数据，并要求通道写入数据。  ### 4.4 AIO（异步非阻塞I/O) AIO 也就是 NIO 2，异步IO的缩写。在 Java 7 中引入了 NIO 的改进版 NIO 2,它是异步非阻塞的IO模型。异步 IO 是基于事件和回调机制实现的，也就是应用操作之后会直接返回，不会堵塞在那里，当后台处理完成，操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。 虽然 NIO 在网络操作中，提供了非阻塞的方法，但是 NIO 的 IO 行为还是同步的。对于 NIO 来说，我们的业务线程是在 IO 操作准备好时，得到通知，接着就由这个线程自行进行 IO 操作，IO操作本身是同步的。 比如泡面，这种模式下，不需要一直坐着，也不需要过几秒就是看看，可以去看电影，给泡面安装一个闹钟，泡好了，就通知。 ### 4.5 BIO、NIO、AIO适用场景 - BIO：适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4以前的唯一选择。 - NIO：适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，并发局限于应用中，编程比较复杂。 - AIO：使用于连接数目多且连接比较长（重操作）的架构，比如相册服务器，充分调用 OS 参与并发操作，编程比较复杂，JDK7开始支持。