IO流面试题

IO流面试题

什么是 Java IO？

Java IO（Input/Output）是 Java 中用于处理输入输出操作的一套 API，它提供了丰富的类和接口，可用于从不同数据源（如文件、网络、内存等）读取数据，以及将数据写入到不同的目标位置。借助 Java IO，开发者能够方便地进行文件读写、网络通信等操作。

如何从数据传输方式理解 IO 流？

从数据传输方式来看，IO 流可分为字节流和字符流。字节流以字节（8 位）为单位进行数据传输，适用于处理二进制数据，像图片、音频、视频等；字符流以字符（16 位）为单位进行数据传输，主要用于处理文本数据，会自动处理字符编码和解码。

Java IO 设计上使用了什么设计模式？

Java IO 设计运用了装饰器模式。装饰器模式允许在不改变原有对象结构的前提下，动态地为对象添加额外的功能。在 Java IO 中，FilterInputStream 和 FilterOutputStream 及其子类就是装饰器类，能够对基本的输入输出流进行包装，从而添加缓冲、加密等额外功能。

怎么理解同步 IO 和异步 IO？

• 同步 IO：在同步 IO 中，当一个线程发起一个 IO 操作后，该线程会一直等待，直到 IO 操作完成才会继续执行后续代码。也就是说，线程在等待 IO 操作结果时会被阻塞，无法进行其他工作。
• 异步 IO：异步 IO 中，线程发起 IO 操作后不会等待操作完成，而是继续执行后续代码。当 IO 操作完成后，系统会通过回调函数、事件通知等方式告知线程操作结果。

怎么理解阻塞 IO 和非阻塞 IO？

• 阻塞 IO：当线程执行 IO 操作时，如果没有数据可读或可写，线程会被阻塞，进入等待状态，直到有数据可用或操作完成。在此期间，线程无法执行其他任务。
• 非阻塞 IO：线程执行 IO 操作时，如果没有数据可读或可写，线程不会被阻塞，而是会立即返回一个结果（如返回 -1 表示没有数据），线程可以继续执行其他任务。

IO 中的输入流和输出流有什么区别？

• 输入流：用于从数据源（如文件、网络等）读取数据到程序中。输入流的主要方法是 read()，用于读取数据。
• 输出流：用于将程序中的数据写入到目标位置（如文件、网络等）。输出流的主要方法是 write()，用于写入数据。

字节流和字符流的区别？

• 数据单位：字节流以字节为单位传输数据，字符流以字符为单位传输数据。
• 适用场景：字节流适用于处理二进制数据，字符流适用于处理文本数据。
• 编码处理：字节流不处理字符编码，字符流会自动处理字符编码和解码。

如何将字节流转化为字符流？

可以使用 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter 这两个转换流来实现字节流到字符流的转换。例如：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

public class ByteToCharStream {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt");
             InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis)) {
            int data;
            while ((data = isr.read()) != -1) {
                System.out.print((char) data);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

什么是 Java 序列化和反序列化？

• 序列化：将 Java 对象转换为字节序列的过程，以便将对象存储到文件、数据库或通过网络传输。
• 反序列化：将字节序列恢复为 Java 对象的过程，通常在读取存储的对象或接收网络传输的对象时使用。

如何实现 Java 序列化？

要实现 Java 序列化，对象所属的类必须实现 java.io.Serializable 接口，该接口是一个标记接口，没有任何方法。示例如下：

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;

class Person implements Serializable {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
}

public class SerializationExample {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("John", 30);
        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("person.ser");
             ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos)) {
            oos.writeObject(person);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Filter 流是什么？

Filter 流是 Java IO 中的装饰器类，用于对基本的输入输出流进行包装，添加额外的功能。它继承自 FilterInputStream 或 FilterOutputStream，可以在不改变原有流结构的情况下，为流添加缓冲、加密、压缩等功能。

Filter 流有哪些可用？

常见的 Filter 流有：

• BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream：提供缓冲功能，提高读写效率。
• DataInputStream 和 DataOutputStream：用于读写基本数据类型。
• PrintStream：用于格式化输出。

如何实现对象克隆？

在 Java 中，实现对象克隆有两种方式：

• 浅克隆：实现 Cloneable 接口，并重写 clone() 方法。浅克隆只会复制对象的基本数据类型和引用类型的引用，而不会复制引用类型的对象本身。

class MyClass implements Cloneable {
    private int value;

    public MyClass(int value) {
        this.value = value;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    public int getValue() {
        return value;
    }
}

• 深克隆：通过序列化和反序列化实现，能够复制对象及其引用的所有对象。

import java.io.*;

class DeepCopyExample implements Serializable {
    private int value;

    public DeepCopyExample(int value) {
        this.value = value;
    }

    public int getValue() {
        return value;
    }

    public DeepCopyExample deepCopy() throws IOException, ClassNotFoundException {
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
        oos.writeObject(this);

        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
        return (DeepCopyExample) ois.readObject();
    }
}

Java 中有几种类型的流？

Java 中的流主要分为四大类：

• 字节输入流：InputStream 及其子类。
• 字节输出流：OutputStream 及其子类。
• 字符输入流：Reader 及其子类。
• 字符输出流：Writer 及其子类。

如何从数据操作上理解 IO 流？

从数据操作角度看，IO 流可分为节点流和处理流。节点流直接与数据源或目标相连，负责实际的数据读写操作，如 FileInputStream、FileOutputStream 等；处理流是对节点流的包装，用于提供额外的功能，如缓冲、加密等，如 BufferedInputStream、BufferedOutputStream 等。

BIO、NIO、AIO 三者区别以及适用场景？

• BIO（Blocking IO）：
  • 特点：同步阻塞 IO，线程在进行 IO 操作时会被阻塞，直到操作完成。
  • 适用场景：适用于连接数较少且固定的场景，如传统的 Web 服务器。
• NIO（Non-blocking IO）：
  • 特点：同步非阻塞 IO，通过 Selector 实现单线程管理多个通道，线程在没有数据可读或可写时不会被阻塞。
  • 适用场景：适用于连接数多且连接时间短的场景，如聊天服务器、即时通讯系统等。
• AIO（Asynchronous IO）：
  • 特点：异步非阻塞 IO，线程发起 IO 操作后无需等待，操作完成后系统会通知线程。
  • 适用场景：适用于连接数多且连接时间长的场景，如文件服务器、数据库服务器等。