Java IO 理论笔记

1、Java IO 流
io是java中实现输入输出的基础，它可以很方便的完成数据的输入输出操作，Java把不同的输入输出抽象为流，通过流的方式允许Java程序使用相同的方式来访问不同的输入、输出。
2、流的分类
输入流、输出流
A、输入流：只能从中读取数据，而不能向里面写数据
B、 输出流：只能向里面写数据，而不能读数据
可以这样理解，数据从内存到硬盘，通常认为是输出流，即写操作；相反，从硬盘到内存，通常认为是输入流，即读操作；这里的输入、输出是从内存的角度划分的。
Java的输入流主要有InputStream和Reader作为基类，而输出流则主要由OutputStream和Writer作为基类；
字节流和字符流
字节流和字符流区别非常简单，它们的用法几乎一样。区别在于字节流和字符流所操作的数据单元不同：字节流操作的最小单元数据是8位字节，而字符流作为最小数据单元是16为字节。
字节流主要由InputStream、OutputStream作为基类，而字符流则主要由Reader和Writer作为基类完成。
节点流和处理流
按照流的角色分，可以分为节点流和处理流。
可以从、向一个特定的IO设备，读写数据流，称为节点流，节点流常常也被常务低级流（Low Level Stream）
处理流则用于对一个已经存在的流进行连接封装，通过封装后来实现数据的读写功能。处理流称为高级流；
当用处理流的进行输入、输出时，程序并不会直接连接到实际数据源，没有和实际的输入、输出节点连接。使用处理流一个明显的好处是：只要使用相同的处理流，程序就可以采用相同的输入、输出代码来访问不同数据源，随着处理流锁包装节点流的改变，程序实际所访问的数据源也相应发生改变。
处理流的功能主要体现在两个方面：
性能提高：主要以增加缓冲方式来提高输入、输出的效率
操作的便捷： 处理流可能提供了系列便捷的方法来一次性输入、输出大批量的内容，而不是输入、输出一个或多个单位数据
处理流可以“嫁接”在任何已经存在的流的基础上，这就允许Java应用程序采用相同的代码、透明的方式来访问不同的输入、输出设备输入流。
字节输入流InputStream和字符输入流Reader
InputStream和Reader是所有输入流的基类，他们都是2个抽象类，本身并不能创建实例来执行输入，但他们有输入流的模版，所以它们的方法是所有的输入流和输出流可以用的方法。
在InputStream里常用的方法：
int read(): 从输入流中读取单个自己
int read(byte[] b): 从输入流中读取最多b.length个字节，将读取的字节存在数组b中，返回实际读取的字节数
int read(byte[] b, int off, int len): 从输入流中读取最多len个字节数据，并将其存储在数字b中，放入b数组中时，并不是从数组起点开始，而是从off位置开始，返回实际读取字节数。
在Reader里经常使用的方法：
int read(): 从输入流中读取单个字符
int read(char[] c): 从输入流读取最多c.length个字符数据，并将其存储在字符数组c中，返回实际读取的字符
int read(char[] c, int off, int len): 从输入流中读取最多len个字符的数据，将读取的数据放到字符数组c中保存，从数组的off开始读取；
InputStream、Reader还支持如下几个方法移动指针：
void mark(int readAheadLimit): 在记录指针当前位置第一个标记（mark）
boolean markSupported(): 判断此输入流是否支持mark()操作，即是否支持记录标记
void reset()：将此流的记录的指针重新定位到上一次记录的标记的位置
long skip(long n)：记录指针向前移动n个字节、字符
OutputStream字节输出流和Writer字符输出流
具有以下方法：
void write(int c): 指定的字节、字符输出到输出流中
void write(byte[]/char[] buf): 将字节数组/字符数组中的数据传输到指定输出流中
void write(byte[]/char[] buf, int off,int len):将指定数组中的数据输出到指定输出流中
字符输出流还有以下方法：
void write(String s):将指定字符串输出到指定输出流中
void write(String s, int off, int len):将字节数组、字符数组中从off位置开始，长度为len的字节、字符输出到输出流中
3、Java的输入、输出流：

输入、输出流的体系：
推回输入流：
有2个特殊流与众不同，就是PushbackInputStream、PushbackReader，它们有以下常用方法：
void unread(byte[]/char[] buf)：将一个字节/字符数组推到缓冲区里，运行重复读取推回的内容
void unread(byte[]/char[] buf, int off, int len)：将一个字节/字符数组从off位置开始读取，长度是len的字符/字节数组的内容推回到缓冲区中，允许重复刚才读取的内容
void unread(int b)：将一个字节、字符推回到缓冲区
这2个推回输入流都带一个缓冲区，当程序调用unread的时候，系统就会把指定数组的内容推回到缓冲区，而推回输入流每次调用read的方法，总会先去读取推回缓冲区中的内容，只有完全读取的缓冲区里面的内容后，而且还没有装满read所需的数组，才会到原输入流中读取内容；
重定向标准输入输出
在System中有3大标准输入、输出方法：
static void setErr(PrintStream e)：重定向“标准”错误输出流
static void setIn(InputStream in)：重定向“标准”输入流
static void setOut(OutputStream out)：重定向“标准”输出流
JVM写其他进程数据
Runtime对象有exec方法，他可以运行jvm命令行，该方法产生一个Process对象，Process对象代表由该Java程序启动的子进程，Process类有以下方法，可以和子进程通信；
InputStream getErrorStream()：获取子进程的错误流
InputStream getInputStream()：获取子进程的输入流
OutputStream getOutputStream()：获取子进程的输入流
4、RandomAccessFile
RandomAccessFile是Java输入、输出体系中功能最丰富的文件内容访问类，它提供了众多方法来访问文件内容，它既可以读文件内容也可以像文件输出数据。它和普通的输入、输出流不同的是，它可以随机访问的方式，操作文件数据。
RandomAccessFile可以自由定位文件指针，所以RandomAccessFile可以不从开始的地方输出，RandomAccessFile可以向已经存在的文件后追加内容。
RandomAccessFile对象包含一个指针用来记录当前读写的位置，当程序新创建一个RandomAccessFile对象时，该指针位于文件头部，既0的位置；当读取或写入了n个字节后，文件指针就指向最后的位置，除此之外，文件指针也是可以随意移动的，RandomAccessFile有以下方法操作指针：
long getFilePointer()：返回文件记录指针的当前位置
void seek(long pos)：将文件记录指针定位到pos位置
RandomAccessFile既可以读也可以写，所以它包含了完全类似于InputStream的read方法，和OutputStream的write方法，用法和原来的都一样；而且RandomAccessFile还包含了readXxx、writeXxx的输入输出方法；
RandomAccessFile的文件访问模式：
r：以只读方式打开指定文件
rw：以读取、写入方式打开指定文件，如果文件不存在就创建
rws：以读取、写入的方式打开指定文件，相对应rw模式，还要求文件内容和元数据的每个更新都同步写入到底层存储设备
rwd：以读取、写入方式打开指定文件，对于rw，还要求文件内容的每个更新都同步写入到底层设备
5、序列化
在远程调用、分布式开发中常用到序列化，将java对象序列化的文件中保存，然后在解析的时候又反序列化，其中需要用到Serializable接口；在实现了该接口的对象可以顺利序列化成一个文件保存在硬盘上，反序列化也是通过该接口的id来查找该对象的。
transient可以忽略对象中某个属性不被序列化。
6新NIO
nio常用的包介绍：
java.io 包：主要提供了一些和Buffer相关的类
java.io.channels:包括Selector和Channel的相关类
java.nio.charset:包含和字符集相关的类
java.nio.channels.spi:提供Channel服务类
java.nio.charset.spi:提供文字集的服务类
Buffer介绍
Buffer是提取数据的容器，这里有ByteBuffer、CharBuffer、ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、FloatBuffer、DoubleBuffer。
上面这些类，除了ByteBuffer之外，都采用类似的方法管理数据，只是各自管理的数据类型不同而已。这些Buffer都没有构造器，通过使用如下方法来得到一个Buffer对象：
static XxxBuffer allocate(int capacity) 创建一个容量为capacity的XxxBuffer对象
ByteBuffer的子类MappedByteBuffer，它用于表示Chanael将硬盘文件的的部分或全部内容映射到内存中后得到结果，通常MappedByteBuffer对象由Chanael的map方法返回。
在Buffer中有三个重要的概念：容量（capacity）、界限（limit）、位置（position）
容量（capacity）：缓冲区的容量（capacity）表示该Buffer的最大数据容量，即最多可以存储多少数据，缓冲区的容量不能为负数，在创建后是不能改变的。
界限（limit）：第一个不应该被读出或写入的缓冲区位置索引。也就是说，位于limit后的数据既不能读，也不能写。
位置（position）：用于指明下一个可以读出的后者写入的缓冲区位置索引。类似于IO流中的记录指针位置。当刚刚新建一个Buffer对象时，容器position为0，如果从Channel读取了2个数据到该Buffer中，则postion为2，指向Buffer中的第三个。
Buffer常用方法：
int capacity():返回Buffer的capacity的大小
boolean hasRemaining():判断当前位置（position）和界限（limit）之间是否还有元素可以提供处理。
int limit：返回Buffer的界限（limit）的位置
Buffer limit（int newLimit）重新设置界限的值，并返回一个具有新的limit的缓冲区的对象
Buffer mark()：设置Buffer的mark位置，它只能在0和位置position之间做mark
int position():返回当前Buffer的position
Buffer postion(int newPostion):设置Buffer的新位置，并返回一个具有新的limit的缓冲区对象。
int remaining():返回当前位置和界限之间的元素个数
Buffer reset():将position位置设置到mark的位置
Buffer rewind():将位置(position)设置为0，取消设置的mark
当使用put和get来访问Buffer中的数据时，分为绝对和相对的2种：
相对的Relative：从Buffer中的当前位置读取和写入数据，然后将位置（position）的值按处理元素的个数相加。
绝对Absolute：直接根据索引来向Buffer中读取或写入数据，使用绝对方式来访问Buffer理的数据，并不会影响位置position的值。