1. Java 中 IO 流分为⼏种?
- 按照流的流向分,可以分为输⼊流和输出流;
- 按照操作单元划分,可以划分为字节流和字符流;
- 按照流的⻆⾊划分为节点流和处理流。
Java IO 流共涉及 40 多个类,这些类看上去很杂乱,但实际上很有规则,⽽且彼此之间存在⾮常紧密的联系,Java IO 流的 40 多个类都是从如下 4 个抽象类基类中派⽣出来的。
InputStream
/Reader
: 所有的输⼊流的基类,前者是字节输⼊流,后者是字符输⼊流。OutputStream
/Writer
: 所有输出流的基类,前者是字节输出流,后者是字符输出流。
按操作⽅式分类结构图:
按操作对象分类结构图:
2. 既然有了字节流,为什么还要有字符流?
问题本质想问:不管是⽂件读写还是⽹络发送接收,信息的最⼩存储单元都是字节,那为什么 I/O 流操作要分为字节流操作和字符流操作呢?
回答:字符流是由 Java 虚拟机将字节转换得到的,问题就出在这个过程还算是⾮常耗时,并且,如果我们不知道编码类型就很容易出现乱码问题。所以,I/O 流就⼲脆提供了⼀个直接操作字符的接⼝,⽅便我们平时对字符进⾏流操作。如果⾳频⽂件、图⽚等媒体⽂件⽤字节流⽐较好,如果涉及到字符的话使⽤字符流⽐较好。
3. BIO,NIO,AIO 有什么区别?
- BIO (Blocking I/O): 同步阻塞 I/O 模式,数据的读取写⼊必须阻塞在⼀个线程内等待其完成。在活动连接数不是特别⾼(⼩于单机 1000)的情况下,这种模型是⽐较不错的,可以让每⼀个连接专注于⾃⼰的 I/O 并且编程模型简单,也不⽤过多考虑系统的过载、限流等问题。线程池本身就是⼀个天然的漏⽃,可以缓冲⼀些系统处理不了的连接或请求。但是,当⾯对⼗万甚⾄百万级连接的时候,传统的 BIO 模型是⽆能为⼒的。因此,我们需要⼀种更⾼效的 I/O 处理模型来应对更⾼的并发量。
- NIO (Non-blocking/New I/O): NIO 是⼀种同步⾮阻塞的 I/O 模型,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。NIO 中的 N 可以理解为 Non-blocking,不单纯是 New。它⽀持⾯向缓冲的,基于通道的 I/O 操作⽅法。NIO 提供了与传统 BIO 模型中的Socket
和ServerSocket
相对应的SocketChannel
和ServerSocketChannel
两种不同的套接字通道实现,两种通道都⽀持阻塞和⾮阻塞两种模式。阻塞模式使⽤就像传统中的⽀持⼀样,⽐较简单,但是性能和可靠性都不好;⾮阻塞模式正好与之相反。对于低负载、低并发的应⽤程序,可以使⽤同步阻塞 I/O 来提升开发速率和更好的维护性;对于⾼负载、⾼并发的(⽹络)应⽤,应使⽤ NIO 的⾮阻塞模式来开发 - AIO (Asynchronous I/O): AIO 也就是 NIO 2。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。AIO 是异步 IO 的缩写,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。查阅⽹上相关资料,我发现就⽬前来说 AIO 的应⽤还不是很⼴泛,Netty 之前也尝试使⽤过 AIO,不过⼜放弃了。
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