JAVA基础Java IO详解

Posted 2022-11-29 Kant101

1. 概述

IO
计算机系统的IO即通过数据流、序列化和文件系统提供系统输入和输出。

流
流是一个很形象的概念，当程序需要读取数据的时候，就会开启一个通向数据源的流，这个数据源可以是文件，内存，或者是网络连接。类似的，当程序需要写入数据的时候，就会开启一个通向目的地的流。这时候你就可以想象数据好像在这其中“流”动一样。

Java把这些不同来源和目标的数据都统一抽象为数据流。

分类
按流向分：
1）输入流：程序可以从中读取数据的流；
2）输出流：程序能向其中写入数据的流

按数据传输单位分：
1）字节流：以字节为单位传输数据的流；
2）字符流：以字符为单位传输数据的流；

按功能分：
1）节点流：用于直接操作目标设备的流；
2）过滤流：是对一个已存在的流的链接和封装，通过对数据进行处理为程序提供功能强大、灵活的读写功能。

2. Linux同步IO

2.1 阻塞IO

在阻塞式IO模式下，当系统调用read后，如果此时内存数据未准备好，用户线程会被阻塞，等数据准备好，并从内核缓存区将数据拷贝至用户空间后，read指令才会返回。

2.2 非阻塞IO

非阻塞IO发出read请求后，发现数据没有准备好，会继续往下执行，此时应用程序会不断轮询polling内核询问数据是否准备好，当数据没有准备好时，内核立即返回EWOULDBLOCK错误。直到数据被拷贝到应用程序缓冲区，read
请求才获取到结果。

这种方式虽然较阻塞式有了性能的提升，但依旧会对性能造成影响，因为这过程是需要应用程序不断对内核进行轮询操作的。

2.3 IO多路复用

IO多路复用就解决了非阻塞式IO的缺点，即它不会对内存进行轮询操作，当内核数据准备完毕，以事件通知机制告知应用进程已经准备好了，在此之前，应用进程可以忙其他的工作，从而减少对性能的影响。

通过多路IO复用，能使得一个进程同时处理多路IO，提升服务器吞吐量。

1) select

select函数

int select(int maxfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval *timeout);

select() 的机制中提供一种 fd_set 的数据结构，实际上是一个long类型的数组，当调用select()时，由内核根据IO状态修改fd_set的内容，由此来通知执行了select()的进程哪一Socket或文件可读。

使用select以后最大的优势是用户可以在一个线程内同时处理多个socket的IO请求。用户可以注册多个socket，然后不断地调用select读取被激活的socket，即可达到在同一个线程内同时处理多个IO请求的目的。

缺点
1）select 只能监控1024个连接；
2）

3. Linux异步IO

4. Java IO

5. 参考文献