java深入分析I/O流工作机制01-写在分析之前

I/O流总体把握

I/O 问题可以说是当今互联网 Web 应用中所面临的主要问题之一，因为当前在这个海量数据时代，数据在网络中随处流动。这个流动的过程中都涉及到 I/O 问题，可以说大部分 Web 应用系统的瓶颈都是 I/O 瓶颈。本文的目的正是分析 I/O 的内在工作机制，你将了解到：Java 的 I/O 类库的基本架构；磁盘 I/O 工作机制；网络 I/O 的工作机制；其中以网络 I/O 为重点介绍 Java Socket 的工作方式；你还将了解到 NIO 的工作方式，还有同步和异步以及阻塞与非阻塞的区别，最后我们将介绍一些常用的关于 I/O 的优化技巧。

I/O 问题是任何编程语言都无法回避的问题，可以说 I/O 问题是整个人机交互的核心问题，因为 I/O 是机器获取和交换信息的主要渠道。在当今这个数据大爆炸时代，I/O 问题尤其突出，很容易成为一个性能瓶颈。正因如此，所以 Java 在 I/O 上也一直在做持续的优化，如从 1.4 开始引入了 NIO，提升了 I/O 的性能。关于 NIO 我们将在后面详细介绍。

 

Java 的 I/O 操作类在包 java.io 下，大概有将近 80 个类，但是这些类大概可以分成四组，分别是：

基于字节操作的 I/O 接口：InputStream 和 OutputStream

基于字符操作的 I/O 接口：Writer 和 Reader

基于磁盘操作的 I/O 接口：File

基于网络操作的 I/O 接口：Socket

前两组主要是根据传输数据的数据格式，后两组主要是根据传输数据的方式，虽然 Socket 类并不在 java.io 包下，但是我仍然把它们划分在一起，因为我个人认为 I/O 的核心问题要么是数据格式影响 I/O 操作，要么是传输方式影响 I/O 操作，也就是将什么样的数据写到什么地方的问题，I/O 只是人与机器或者机器与机器交互的手段，除了在它们能够完成这个交互功能外，我们关注的就是如何提高它的运行效率了，而数据格式和传输方式是影响效率最关键的因素了。我们后面的分析也是基于这两个因素来展开的。

Java中的流，可以从不同的角度进行分类。

按照数据流的方向不同可以分为：输入流和输出流。

按照处理数据单位不同可以分为：字节流和字符流。

按照实现功能不同可以分为：节点流和处理流。

 

字节流：一次读入或读出是8位二进制。

字符流：一次读入或读出是16位二进制。

字节流和字符流的原理是相同的，只不过处理的单位不同而已。后缀是Stream是字节流，而后缀是Reader，Writer是字符流。

 

节点流：直接与数据源相连，读入或读出。直接使用节点流，读写不方便，为了更快的读写文件，才有了处理流。

处理流：与节点流一块使用，在节点流的基础上，再套接一层，套接在节点流上的就是处理流。

Jdk提供的流继承了四大类：InputStream(字节输入流)，OutputStream（字节输出流），Reader（字符输入流），Writer（字符输出流）。

字节流与字符流的区别：

    实际上字节流在操作的时候本身是不会用到缓冲区的，是文件本身的直接操作的，但是字符流在操作的时候是会用到缓冲区的，是通过缓冲区来操作文件的。

    读者可以试着将上面的字节流和字符流的程序的最后一行关闭文件的代码注释掉，然后运行程序看看。你就会发现使用字节流的话，文件中已经存在内容，但是使用字符流的时候，文件中还是没有内容的，这个时候就要刷新缓冲区。

使用字节流好还是字符流好呢？

    答案是字节流。首先因为硬盘上的所有文件都是以字节的形式进行传输或者保存的，包括图片等内容。但是字符只是在内存中才会形成的，所以在开发中，字节流使用广泛。