JavaSE知识点总结：IO和NIO

IO和NIO

Java BIO java blocking IO 阻塞式IO
Java NIO java non-blocking IO 非阻塞IO

标准阻塞IO

字节流：以 8 位（即 1 byte，8 bit）作为一个数据单元，数据流中最小的数据单元是字节。

字符流：以 16 位（即 1 char，2 byte，16 bit）作为一个数据单元，数据流中最小的数据单元是字符， Java 中的字符是 Unicode 编码，一个字符占用两个字节。 IO最基本的是 4
个抽象类：InputStream、OutputStream、Reader、Writer。最基本的方法也就是一个读 read() 方法、一个写
write() 方法。

文件流（File）：从磁盘文件中输入输出或读写数据

• FileInputStream、FileOutputStream
• FileReader、FileWriter

数组流（byte[]、char[]）: 从数组中输入输出或读写数据

• ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream
• CharArrayReader、CharArrayWriter

管道流：从线程共用的管道中读写数据。

• PipedInputStream、PipedOutputStream
• PipedReader、PipedWriter

数据流：将基础类型数据以流的形式输入文件、输出到程序

• DataInputStream、DataOutputStream

缓冲流：二次处理包装流，在给普通流增加缓冲功能

• BufferedInputStream、BufferedOutputStream
• BufferedReader、BufferedWriter

转换流：二次处理包装流，字节流和字符流相互转换

• InputStreamReader、OutputStreWriter

打印流：控制台的输入输出 System.io 和 System.out

• PrintStream、PrintWriter

对象流：主要用于对象序列化和反序列化

• ObjectInputStream、ObjectOutputStream

非阻塞新IO

Buffer（缓冲）

• Buffer是一个对象，它用来存放即将发送的数据和即将到来的数据。Buffer实际上就是一个数组，通常是字节数组，但是这个数组提供了访问数据的读写等操作属性，如位置，容量，上限等概念。
• 在NIO中，Buffer是一个抽象类，常用的子类有、对于文件读写的：ByteBuffer、IntBuffer、ShortBuffer、CharBuffer、LongBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、ShortBuffer。对于网络读写来说，用的最多的是ByteBuffer。

向Buffer中读写数据有两种方式：

从Channel读写到Buffer
**读**： int bytesWritten = inChannel.write(buf);
**写**：int bytesRead = inChannel.read(buf);
从Buffer中读写数据的两种方式：
**读**：使用get()方法从Buffer中读取数据。如：byte aByte = buf.get();
**写**：通Buffer的put()方法写到Buffer里。如：buf.put(127); 

Channel （通道）

• 与Stream(流)的不同之处在于通道是双向的，流只能在一个方向上操作，而通道可以用于读，写或者二者同时进行，最关键的是可以和多路复用器结合起来，提供状态位，多路复用器可识别Channel所处的状态。
• 通道可以分两大类：
  用于网络读写的SelectableChannel，和用于文件操作的FileChannel。具体来说：通过FileChannel可以从文件读或者向文件写入数据；通过SocketChannel，以TCP来向网络连接的两端读写数据；通过ServerSocketChanel能够监听客户端发起的TCP连接，并为每个TCP连接创建一个新的SocketChannel来进行数据读写；通过DatagramChannel，以UDP协议来向网络连接的两端读写数据。

Selector（选择器）

• Selector提供选择已经就绪的任务的能力。简单说，就是Selector会不断轮询注册在Selector上的通道(Channel)，如果这个通道发生了读写操作，这个通道就会处于就绪状态，会被Selector察觉到，然后通过SelectionKey可以取出就绪的Channel集合，从而进行IO操作。
• 一个Selector可以负责成千上万的通道，没有上限。这也是JDK使用了epoll代替传统的Select实现，获得连接句柄没有限制。意味着我们只需要一个线程负责Selector的轮询，就可以接入成百上千的客户端，这是JDK NIO库的巨大进步。
• Selector类是NIO的核心类，Selector能够检测多个注册的通道上是否有事件发生，如果有事件发生，便获取事件然后针对每个事件进行相应的响应处理。这样一来，只是用一个单线程就可以管理多个通道，也就是管理多个连接。这样使得只有在连接真正有读写事件发生时，才会调用函数来进行读写，就大大地减少了系统开销，并且不必为每个连接都创建一个线程，不用去维护多个线程，并且避免了多线程之间的上下文切换导致的开销。
• 与Selector有关的一个关键类是SelectionKey，一个SelectionKey表示一个到达的事件，这2个类构成了服务端处理业务的关键逻辑。

标准的NIO步骤
一个简单（标准）的NIO输入输出一般包含如下步骤：

1. 从数据源获取通道 ；
2. 分配缓冲区 ；
3. 切换缓存区为写模式；
4. 从通道读取数据写入缓冲区；
5. 切换缓冲区为读模式 ；
6. 缓冲区数据写入通道中 ；
7. 关闭资源;