Java-IO

Posted 2020-08-31

总结一些io的知识点,摘自http://ifeve.com/java-io/

1、管道和线程：

同一个JVM的两个线程可以通过Java IO的管道通信，除了管道之外，一个JVM中不同线程之间还有许多通信的方式。实际上，线程在大多数情况下会传递完整的对象信息而非原始的字节数据。但是，如果需要在线程之间传递字节数据，Java IO的管道是一个不错的选择。

当使用两个相关联的管道流时，务必将它们分配给不同的线程。read()方法和write()方法调用时会导致流阻塞，也就是在一个线程中同时进行读和写，可能会导致线程死锁。

2、不同JVM进程之间IO：

使用Java网络API建立网络连接，使用Java IO在进程之间交换数据。一个具有读取文件数据功能的组件，同样可以轻松读取网络连接中的数据。只需要保证读取数据的组件是基于InputStream而非FileInputStream即可。

3、字节/字符数组：

用ByteArrayInputStream或者CharArrayReader封装字节或者字符数组从数组中读取数据。通过这种方式字节和字符就可以以数组的形式读出了。用ByteArrayOutputStream或者CharArrayWriter，把数据写入，就像写其它的流一样。当所有的数据都写进去了以后，只要调用toByteArray()或者toCharArray，所有写入的数据就会以数组的形式返回。

4、流处理：

流和数组不一样，不能通过索引读写数据。在流中，你也不能像数组那样前后移动读取数据，除非使用RandomAccessFile 处理文件。流仅仅只是一个连续的数据流。流中的数据只能够顺序访问。当达到流末尾时，返回-1。

请注意：

InputStream的read()方法返回一个字节大小，返回值的范围在0到255之间。

Reader的read()方法返回一个字符，会根据文本的编码，一次读取一个或者多个字节，返回值的范围在0到65535之间。

read(byte[])会尝试读取与给定字节数组容量一样大的字节数，返回值int表示已经读取过的字节数。如果InputStream内可读的数据不足以填满字节数组，那么数组剩余的部分将包含本次读取之前的数据。记得检查有多少数据实际被写入到了字节数组中。

read(byte, int offset, int length)同样将数据读取到字节数组中，不同的是，该方法从数组的offset位置开始，并且最多将length个字节写入到数组中。同样地，read(byte, int offset, int length)方法返回一个int变量，表示有多少字节已经被写入到字节数组中，所以请记得在读取数据前检查上一次调用read(byte, int offset, int length)的返回值。

5、并发IO：

IO之所以使用多线程，主要原因在于socket.accept()、socket.read()、socket.write()三个主要函数都是同步阻塞的，当一个连接在处理I/O的时候，系统是阻塞的，如果是单线程的话必然就挂死在那里；但CPU是被释放出来的，开启多线程，利用多核，每个客户端连接过来后，服务端都会启动一个线程去处理该客户端的请求，就可以让CPU去处理更多的事情。其实这也是所有使用多线程的本质。

多个线程不能同时从InputStream或者Reader中读取数据，也不能同时往OutputStream或者Writer里写数据。你没有办法保证每个线程读取多少数据，以及多个线程写数据时的顺序。如果线程之间能够保证操作的顺序，它们可以使用同一个stream、reader、writer。比如，你有一个线程判断当前的输入流来自哪种类型的请求，然后将流数据传递给其他合适的线程做后续处理。当有序存取stream、reader、writer时，这种做法是可行的。请注意，在线程之间传递流数据的代码应当是同步的。

6、输出流的flush()

即使所有数据都写入到了FileOutputStream，这些数据还是有可能保留在内存的缓冲区中。通过调用flush()方法，可以把缓冲区内的数据刷新到磁盘(或者网络，以及其他任何形式的目标媒介)中。

7、RandomAccessFile：

在RandomAccessFile的某个位置读写之前，必须把文件指针指向该位置。通过seek()方法可以达到这一目标。可以通过调用getFilePointer()获得当前文件指针的位置。

read()方法返回当前RandomAccessFile实例的文件指针指向的位置中包含的字节内容。

read()方法在读取完一个字节之后，会自动把指针移动到下一个可读字节。这意味着使用者在调用完read()方法之后不需要手动移动文件指针。与read()方法类似，write()方法在调用结束之后自动移动文件指针，所以你不需要频繁地把指针移动到下一个将要写入数据的位置。

IO：

DataInputStream、DataOutputStream 提了读写java基本类型的API。

File类：

File类只能访问文件以及文件系统的元数据，不能读写文件内容。

判断文件是否为空，调用File.length()。

excel、word、pdf不属于纯文本文件，包含了很多格式信息，使用字节流读取会出现乱码，对这类文件需要使用第三方jar包。

InputStreamReader：字节流->字符流，一个字符等于两个字节，注意编码格式，默认操作系统字符集，否则乱码。

使用BufferReader包装InputStreamReader，提高效率。

OutStreamWriter：字符流->字节流，调用write()方法，使用字符编码转换器，在写入输出流之前，字节会在缓冲区缓冲，使用BufferWriter包装OutStreamWriter避免频繁调用转换器。

基本流所提供的对于输入和输出的控制比较弱。InputStream只提供了顺序读取、跳过部分字节和标记/重置的支持，而OutputStream则只能顺序输出。

如果一个方法只是作为流的使用者，就不需要考虑流的关闭问题。典型的情况是在servlet实现中并不需要关闭HttpServletResponse中的输出流。

NIO:

基于Buffer进行高效io操作，Buffer是连续的堆外空间，由native代码实现，操作系统可以直接与缓冲区交互，java程序只需要完成对缓冲区读写，后续操作交给操作系统完成。通过Channel，java更好的与操作系统IO服务结合起来，充分利用Buffer缓冲区，Channel不是纯java实现，有native代码

支持NIO操作的io类有FileInputStream、FileOutputStream、RandomAccessFile

NIO是基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。

通道中的数据总是要先读到一个Buffer，或者总是要从一个Buffer中写入

缓冲区本质上是一块可以写入数据，然后可以从中读取数据的内存。这块内存被包装成NIO Buffer对象

文件读写乱码：编码、解码字符集不一致，API使用不当，因为一个中文需要两个字节，InputStream是以字节为单位读取，将中文拆成两个字节分两次读取。

注意：在Java NIO中，你可以让一个线程读写多个“channel”。

NIO利用事件模型处理I/O，解决线程池瓶颈处理海量连接，包括利用面向事件的方式编写服务端/客户端程序。

非阻塞IO处理连接的线程数和连接数没有联系，当某个连接发送请求到服务器，服务器把这个连接请求当作一个请求"事件"，并把这个"事件"分配给相应的函数处理。我们可以把这个处理函数放到线程中去执行，执行完就把线程归还。这样一个线程就可以异步的处理多个事件。

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