Java IO流详解-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/NumOneDD/article/details/110639358

1.工作中使用IO流的操作

java的IO操作从方向上分为inputStream和outputStream。从单位上有字节流和字符流，字节流可以通过StreamReader转化为字符流，为了提高效率我们也用到了buffer流

（以上介绍的流操作都是BIO流，项目中直接操作IO的业务场景不是太多。但是我了解的很多分布式框架底层的通信都是使用NIO流，NIO流最核心的组件就是Buffer、Chanel和 Selector了）

2.文件通常是由一连串的字节或者字符组成，组成文件的字节序列称为字节流，组成文件的字符序列称为字符流。根据流的方向分为输入流和输出流。（输入流是将文件或其它输入设备的数据加载到内存的过程，输出流是将内存中的数据保存到文件或者其它输出设备的过程）

3.各种类型流的关系图片

4.BIO流的概述

同步阻塞，服务端实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接的请求时，服务器端就需要启动一个线程进行处理

实现方式：
采用BIO通信模型的服务端，通常由一个独立的Acceptor线程负责监听客户端的连接，无客户端连接即阻塞。
可以通过多线程来支持多个客户端的连接
缺点：大量的客户端导致大量的线程产生，较大消耗。

改进办法：伪异步BIO
为了解决同步阻塞I/O面临的一个链路需要一个线程处理的问题,后端通过一个线程池来处理多个客户端的请求接入，形成客户端个数M，线程池最大线程数N的比例关系，通过
线程池可以灵活的调配线程资源，设置线程最大值，防止由于海量线程并发导致线程池资源耗尽

BIO代码实现

public class BIODemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //定义一个服务端
        ServerSocket serverSocket = null;
        try {
            serverSocket = new ServerSocket(7777);
            // 监听机制，当有新的连接那么需要创建一个线程
            while (true){
                Socket socket = serverSocket.accept();//阻塞的
                //有连接了
                new Thread(){
                    @Override
                    public void run() {
                        try {
                            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                            PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
                            String str = "";
                            while (true){
                                if((str = in.readLine())==null) break;
                                System.out.println("服务器端接受到的数据是："+ str);
                            }

                        } catch (IOException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }

                    }
                }.start();
            }
           
        }catch (Exception e){
            
        }finally {
            //关闭相关资源
        }
    }
}

测试：

打开cmd命令窗口，使用：telnet 127.0.0.1 7777 然后发送文字进行测试

伪BIO代码实现

public class BIODemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();//创建线程池
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);//端口号
        while (true){
            Socket socket = serverSocket.accept(); //阻塞
            pool.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                        PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
                        String str = "";
                        while (true){
                            if((str = in.readLine())==null) break;
                            System.out.println("服务器端接受到的数据是："+ str);
                        }

                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
    }
}

测试同上，

NIO介绍

概述：同步非阻塞，服务器实现模式一个线程处理多个请求

原理图：

三大特点：Selector， Channle，buffer

Selector：是一个抽象类定义了一些方法，有一个具体的实现SelectorImpl。本质是一个选择器，可以检测一到多个NIO通道，并能够知晓通道是否做好了进行读写的准备。这样，一个线程可以管理多个Channel，从而管理多个网络连接。

Channel：和流一样都是在读写之间进行操作的通道，不同的是，Channel是双向的，从原理图中也可以看出来，可读可写，而且可以异步进行读写，是基于buffer进行操作的

分类：

FileChannel：主要用于对本地文件进行IO操作
DatagramChannel：用于UDP数据读写

SocketChannel：用于TCP数据读写，客户端实现

ServerSocketChannel：用于TCP数据读写，服务器实现

tcp和upd都是传输层的协议

（TCP与UDP区别总结：
1、TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接
2、TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付
3、TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的 UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）
4、每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
5、TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节
buffer ：

AIO简介

概述：异步非阻塞，AIO引入异步通道采用的是Proactor模式，简化了程序编写有效的请求才启动线程

如下代码展示：

package net.csdn.se.nio;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class NIODemo {

    public static void main(String[] args)  throws Exception{

        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("D:\\1.txt");
        FileChannel inChanel = fileInputStream.getChannel();

        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("D:\\2.txt");
        FileChannel outChannel = fileOutputStream.getChannel();

        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        // 将文件1内容读到buffer中并写到文件2中
        while (true){
            byteBuffer.clear();
            int read = inChanel.read(byteBuffer);
            if(read == -1){
                break;
            }
            //将buffer内容写到 2
            byteBuffer.flip();
            outChannel.write(byteBuffer);
        }
    }
}

Java的IO操作