综合复习（三）——IO流

IO流的概念

输入输出（IO）是指计算机同任何外部设备之间的数据传递。常见的输入输出设备有文件、键盘、打印机、屏幕等。数据可以按记录（或称数据块）的方式传递，也可以 流的方式传递。

IO流的原理

数据流是接收数据或发送数据的管道

流的单向性：
可以从输入流读，但不能从输入流写

可以从输出流写，但不能从输出流读

IO的结构图

java 中所有的I/O流都基于四个基类：

输入流	输出流
InputStream	OutputStream
Reader	Writer

面向字节	面向Unicode字符
InputStream	Reader
OutputStream	Writer

NIO是什么？

是一种同步非阻塞的I/O模型，成为解决高并发与大量连接、I/O处理问题的有效方式。

IO与NIO有什么区别？

IO： io流是阻塞式的，在阻塞模式中，线程将在读或写时阻塞，一直到读或写操作彻 底完成。如果在读的时候，数据尚未完全到达，则线程将在读操作上阻塞，一直到数据可用。

NIO： nio流是非阻塞的，在非阻塞模式中，线程将读取已经可用的数据（不论多少），然后返回执行其它任务,速度快，效率高。

原来的阻塞方式可能会造成大量的thread进入阻塞状态，占用大量的系统资源，现在的非阻塞方式避免了这个问题。

IO与NIO相比具有哪些优势？

IO模型劣势：

1. 线程的创建和销毁成本很高，在Linux这样的操作系统中，线程本质上就是一个进程。创建和销毁都是重量级的系统函数。
2. 线程本身占用较大内存，像Java的线程栈，一般至少分配512K～1M的空间，如果系统中的线程数过千，恐怕整个JVM的内存都会被吃掉一半。
3. 线程的切换成本是很高的。操作系统发生线程切换的时候，需要保留线程的上下文，然后执行系统调用。如果线程数过高，可能执行线程切换的时间甚至会大于线程执行的时间，这时候带来的表现往往是系统load偏高、CPU
   sy使用率特别高（超过20%以上)，导致系统几乎陷入不可用的状态。
4. 容易造成锯齿状的系统负载。因为系统负载是用活动线程数或CPU核心数，一旦线程数量高但外部网络环境不是很稳定，就很容易造成大量请求的结果同时返回，激活大量阻塞线程从而使系统负载压力过大。

NIO的优势：

1. 事件驱动模型
2. 避免多线程
3. 单线程处理多任务
4. 非阻塞I/O，I/O读写不再阻塞，而是返回0
5. 基于block的传输，通常比基于流的传输更高效
6. 更高级的IO函数，zero-copy
7. IO多路复用大大提高了Java网络应用的可伸缩性和实用性

NIO主要有三大核心部分

1. Channel(通道)
2. Buffer(缓冲区)
3. Selector（选择器）

传统IO基于字节流和字符流进行操作，而NIO基于Channel和Buffer(缓冲区)进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。Selector(选择区)用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个线程可以监听多个数据通道。

成熟的NIO框架如MINA、Netty