JAVA IO的那些事

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话题一：编码/转码

我们知道，在网络传输过程中，说到底，是要传输字节流的，字符流(Writer/Reader)不过是在字节流(InputStream/OutputStream)基础上做了一下封装而已,是JAVA在语法层面上给我们做的一个东西。

下面我们来先看看一段代码：

话题二：网络交换数据的IO过程

从上面的图可以看出，JAVA本身不参与数据在网络上的传输，JAVA仅仅做的是，如果要发送数据，那么把字节流交给KERNEL；如果需要读取数据，那么从KERNEL中读取字节流。

发送与接收，如果采取一致的编码，那么就不会乱码！

在网络中传输的，应该是一种协议，不过是用字节流表达而已，比如，字节流的编码，大小，字节内容等。

话题三：JAVA BIO

Java BIO，即传统的IO，阻塞的IO，也是最常用，最基本的IO了，下面就来剖析下它！

• Input/Output

Input:输入，把数据从磁盘、键盘、网络，内存中输入到程序中；

Output:输出，把程序中的数据输出到磁盘、显示器、网络、内存中；

可以说，没有IO，就没有结果，就没有价值！

• 字节流 VS 字符流
  

字节流的源头是：InputStream/OutputStream

字符流的源头是：Reader/Writer

首先来说，我们一定得忘记字符流这回事，而是从字节流的角度进行理解IO。

之所以，存在字符流，是因为毕竟字节不是那么可视化，因此提供了把字节流转化成字符流的方式。

我们可以关注下Reader/Writer的子类：

可以清楚的看到，在InputStreamReader/OutputStreamWriter提供的构造方法中，接受一个字节流以及编码。其实，这就是字节流转化成字符流的桥梁。我们需要注意的是，在这个转化过程中，需要特别注意编码问题，最好就是手动的、明确的指定编码，而不是走默认的环境编码什么的。

• DataInputStream/DataOutputStream
  

这种数据流有个特点，就是提供了各种readXXX/writeXXX方法，如下所示：

试想下，如果我们想通过网络，给对方发送个int，我们难道得自己将int转成4个字节来进行发送？这也太麻烦了吧，而DataInputStream已经提供好了众多数据格式的操作了。在Socket通信时，当我们需要封装Socket的IO操作时，可以考虑用这个数据流。

• ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream
  

内存字节流，这种流，会将内存中的字节包装形成流，延伸来看，String也可以先获取byte[]，然后在转化成这种内存字节流。

• ObjectInputStream/ObjectOutputStream
  

对象字节流，类比的思想，就是将对象包装形成字节流，然后，可以写入磁盘（持久化），可以通过网络发送出去（对方接受后，将字节流反序列化得到对象）。

• 压缩流

ZipInputStream/GZinputStream/JarInputStream...

这些压缩流，可以套在文件字节流上，也可以套在网络字节流上（节省网络通信量）。

• BufferedInputStream/BufferedOutputStream
  

如果我们想要Buffer功能，可以套一层Buffer流，Buffer往往会快点，这是为什么呢？

下面我们简单来看看BufferedOutputStream的实现：

可以看到在BufferedOutputStream内部维护了一个byte[]，默认构造的情况下，大小是8192。

如果写，没有超出byte[]大小，那么写入byte[]，这个过程当然相当快；如果超出了byte[]大小，那么flushBuffer，而flushBuffer才是真正写入的地方，而且是一次性的写入byte[]。

实际上，利用Buffer功能，将随机写变成了顺序写，当然快了！

• PrintStream
  

打印字节流，我们经常使用到的System.out,System.err就是PrintStream对象，提供了众多数据格式的print方法。在重定向中，利用System.setOut/setErr，其实都是set到一个PrintStream上。

话题四：IO中的装饰思想

IO流涉及的类那么多，每种流都有自己的特点，如果希望多种功能/特点都聚集在一起，那么就要进行包装和装饰功能了。我们可以以最简单的BUFFER功能，来分析下这个装饰思想。

通过阅读FilterOutputStream类的源码，发现FilterOutputStream类持有OutputStream类的引用，它的每个方法，都没有干啥，就是对持有的OutputStream的引用进行调用对应方法罢了。

BufferedOutputStream extends FilterOutputStream，它内部通过自己的byte[]，实现BUFFER功能。

到这里，我们好像发现点端倪了，开始有了些猜测：

那些有特点的IO类，是不是通过extends FilterXXXStream，然后在自己内部“耍些手段”来实现特定功能的呢？

通过上图，可以发现，的确有些有特点的IO类extends FilterXXXStream，比如DataXXXStream/BufferedXXXStream/PrintStream等。

FilterXXXStream就好像一层代理，虽然它什么都没有做，仅仅是通过引用去调用对应方法而已；这样看似无用，其实不然，比如想实现buffer功能，只需要extends FilterXXXStream，然后仅仅重写read/write方法即可，这样很多代码不需要再写，因为从FilterXXXStream上已经获得。Java这样的设计，巧妙！

话题五：flush() / close() 

流用完了，要关闭流时，我们经常想到要flush，要close，下面我们来分析分析它们！

2个标示接口，Closeable需要close，Flushable需要flush。

在OutputStream中，实际上它们是空的方法：

很显然，这是希望子类自己去flush,close。如果用到了Buffer机制，特别是通过修饰的功能拥有了BufferedXXXStream的特点，那么一定得注意flush/close，实际上是将byte[]中未处理的数据处理掉。

注意到FileXXXStream并没有去重写flush方法，如果extends FileXXXStream类，又没有提供flush的实现，那么将调用的是OutputStream中一个空的flush方法！比如SocketOutputStream extends FileOutputStream，却没有提供重写的flush方法，说明在SOCKET通信中，并不需要我们去调用flush方法，它是在内核层面上做的缓冲，而不是JAVA层面的。

因此，对一个IO类，要不要flush，要不要close，我们得看看它extends who?有buffer机制吗？

话题六：Java BIO vs NIO vs AIO

关于Java BIO/NIO,在前面的博客中已经有所介绍，大家可以参考下面的：

http://zhangfengzhe.blog.51cto.com/8855103/1715530

http://zhangfengzhe.blog.51cto.com/8855103/1726488

http://zhangfengzhe.blog.51cto.com/8855103/1712845

Java BIO:小张同学有一份快递，于是他去物流中转站去拿货，他在那里等着，一直等到快递来，这段期间，他哪里也不去。

Java NIO:小张同学，每天去一趟物流中转站，检测下是不是快递的货到了，如果到了，就带回来，如果没有则返回，明天继续。

Java AIO：小张同学并不去物流中转站，如果货到了，那么快递员“送货上门”。

上面的例子，形象的说明了BIO/NIO/AIO的特点和区别，胖哥说的好，存在就是有价值的，AIO是最新出来的东西，想法是好的，但是不一定是适合的。比如JDBC程序中，我们发了一个SQL，但是这是个AIO，那么麻烦了，发出这个SQL后，程序立刻向下执行，一段时间后SQL结果送来了，这个时候，我们要拿出保存有发出SQL那个时刻的一些信息。想一想，如果这样的AIO很多的话，程序会复杂很多，保存很多信息，回调很多方法。

这也再次说明了一个道理，如果它简单，那么它内在肯定很复杂，真是因为它内在的复杂，导致了外在的简单！

到这里，JAVA IO那些事就结束了，你学到了吗？

本文出自 “学海无涯 心境无限” 博客，请务必保留此出处http://zhangfengzhe.blog.51cto.com/8855103/1728780

JAVA IO的那些事

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