JAVA基础（10）——IO、NIO

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JAVA基础系列规划：

• JAVA基础（1）——基本概念
• JAVA基础（2）——数据类型
• JAVA基础（3）——容器（1）——常用容器分类
• JAVA基础（4）——容器（2）——普通容器
• JAVA基础（5）——并发（1）——总体认识
• JAVA基础（6）——并发（2）——原子
• JAVA基础（7）——并发（3）——锁机制
• JAVA基础（8）——并发（4）——线程池
• JAVA基础（9）——容器（3）——并发容器
• JAVA基础（10）——IO、NIO
• JAVA基础（11）——泛型
• JAVA基础（12）——反射
• JAVA基础（13）——序列化
• JAVA基础（14）——网络编程

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IO 是主存和外部设备 ( 硬盘、终端和网络等 ) 拷贝数据的过程。 IO 是操作系统的底层功能实现，底层通过 I/O 指令进行完成。

1. 标准IO

Java 标准 IO 类库是 io 面向对象的一种抽象。基于本地方法的底层实现，我们无须关注底层实现。

从处理数据类型上，可以分为字节流和字符流；从数据流向上，可以分为输入流和输出流。

-	字节流	字符流
输入流	InputStrea	Reader
输出流	OutputStream	Writer

字节流均继承自InputStream和OutputStream这两个抽象类。字符流均继承自Reader和Writer这两个抽象类。

字节流和字符流的区别，除了读写单位和处理对象不同外，在文件操作中，字节流在操作时不使用缓冲区（内存），是文件本身直接操作的，而字符流在操作时使用了缓冲区，通过缓冲区再操作文件。

输入流和输出流的区别在于流向上，流入程序的为输入，从程序流出的为输出。

Java 标准 IO 类库提供了数量众多的封装类，为了更加从容的使用这些类，使用标准IO时可以参考以下原则：

1. 考虑最原始的数据格式是什么
   • 二进制格式（只要不能确定是纯文本的），使用InputStream/OutputStream类的子类。
   • 纯文本格式（含纯英文与汉字或其他编码方式），使用Reader/Writer类型子类。
2. 数据方向 
   • 输入，使用Reader/InputStream类的子类
   • 输出，使用Writer/OutputStream类的子类
3. 是否需要转换流 
   • 若需要Stream -> Reader/Writer，使用InputStreamReader/OutputStreamWriter。
4. 数据来源 
   • 文件： FileInputStream、 FileOutputStream、FileReader、FileWriter
   • byte[]：ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream
   • Char[]：CharArrayReader、 CharArrayWriter
   • String：StringBufferInputStream、StringBufferOuputStream、StringReader、StringWriter
   • 网络数据流：InputStream、OutputStream、Reader、Writer
5. 是否需要用到缓冲区 
   • BufferedInputStream、BufferedOutputStream、BufferedReader、BufferedWriter
6. 是否有特殊需要 
   • 格式化输出：PrintStream、PrintWriter
   • 对象输入输出： ObjectInputStream、ObjectOutputStream
   • 进程间通信： PipeInputStream、PipeOutputStream、PipeReader、PipeWriter
   • 合并输入： SequenceInputStream
   • 更特殊的需要： PushbackInputStream、PushbackReader、LineNumberInputStream、LineNumberReader

操作示例可参考《java中的IO整理》

2. NIO

Java NIO是JDK1.4之后新出的一套IO接口，这里的的新是相对于原有标准的Java IO和Java Networking接口。NIO提供了一种完全不同的操作方式：

• Channel和Buffer

  标准IO的编程接口是面向字节流和字符流的。而NIO是面向通道和缓冲区的，数据总是从通道中读到Buffer缓冲区内，或者从Buffer写入到通道中。

  Buffer。Buffer是一块连续的内存块，是NIO数据读或写的中转地，其只能和Channel对接。

  Channel。Channel是数据的源头或者目的地，用于向Buffer提供数据或者读取Buffer数据，Buffer的唯一接口，支持异步IO。

• Non-blocking

  NIO中的N可以理解为Non-blocking，不单纯是New。Java NIO使我们可以进行非阻塞IO操作。比如说，单线程中从通道读取数据到buffer，同时可以继续做别的事情，当数据读取到buffer中后，线程再继续处理数据。写数据也是一样的。

• Selectors

  Selector可以检测多个通道的事件状态（例如：链接打开，数据到达），这样单线程就可以操作多个通道的数据，实现多路 (non-bloking) 非阻塞式的高伸缩性网络 I/O