Java-输入输出机制详解

输入输出是所有程序必须的一部分，允许程序读取外部数据（磁盘、光盘等数据）、用户输入数据；允许程序记录允许状态并输出到磁盘、光盘中，这些操作就是I/O。而java的IO也有一个完善的IO机制来提供一系列的操作。

文章结构：1.IO的解释；2.File类；3.Java的IO流；4.对象序列化；5.NIO（New IO）；6.编码使用IO时的技巧以及注意点

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一、IO的解释：

Java中I/O操作主要是指使用Java进行输入，输出操作。Java把所有设备里的有序数据抽象成流模型，设备抽象成一个“水管”的模型。Java所有的I/O机制都是基于数据流进行输入输出，这些数据流表示了字符或者字节数据的流动序列。Java的I/O流提供了读写数据的标准方法。任何Java中表示数据源的对象都会提供以数据流的方式读写它的数据的方法。 java的IO流（均在java.io包下）。

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二、File类

定义：代表与平台无关的文件和目录

作用：1.在程序操作文件和目录；2.不能访问文件内容本身，访问文件内容本身需要使用输入输出流

用法：可以使用文件路径字符串来创建File实例（此路径可以是绝对路径也可以是相对路径，windows系统下，如果路径开头是盘符，则说明它是个绝对路径）

注意 File类的一个用法-文件过滤器：File类的list()方法中可以接收一个FilenameFilter参数，FilenameFilter接口里包含一个accept(File dir,String name)方法，可依次对指定File的所有子目录或者文件进行迭代，如果返回true则会列出该子目录或文件。作用：列出符合条件的文件。

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三、Java的IO流

（1）流的分类（不同方式）和定义：

1.按流的流向不同（从程序所在内存角度来划分）。分为输入流和输出流。其中FileInputStream和FileReader都是节点流，直接和指定文件关联，FileOutputStream和FileWriter都是节点流，直接和指定文件关联。

2.按操作的数据单元不同。分为字节流和字符流。

3.按流的角色不同。分为：节点流（低缓流）和处理流（高级流）

使用处理流（重点！！！）来保证节点流是一种装饰器模式，使用处理流保证不同的节点流优点有：1.可以消除不同节点流的实现差异；2.提供更方便的方法来完成输入/输出功能。

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（2）简述抽象类的部分子类：

有的输入输出流实现类都是从InputStream、OutputStream、Reader、Writer抽象基类派生来的，然后如果访问文件则提供了FileInputStream,FileOutputStream,FileReader,FileWriter。访问字符串，提供了StringReader,StringWriter。

下面列出几个常用的实现类说明：

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四、对象序列化（Serialize）（重点！！）：

关于对象序列化需要清楚几个东西：1.序列化机制；2.序列化定义；3.序列化用法；4.反序列化；5.自定义序列化。

（1）序列化机制：允许将实现序列化的Java对象转换成字节序列，这些字节序列可以保存在磁盘上，或者通过网络传输，以备以后重新恢复成原理的对象。序列化机制使得对象脱离程序的运行而独立存在。

序列化算法：一、所有保存到磁盘中的对象都有一个序列化编号；二、当程序视图序列化一个对象时，会先检查对象是否被序列化过；三、如果某个对象已经序列化过，程序就只是直接 输出一个序列化编号，而不是重新序列化对象。

（2）序列化定义：将一个Java对象写入IO流中。而对象的反序列化指从IO流中恢复该Java对象

（3）序列化用法：为了让某个类可序列化，就必须实现两个接口之一：1. Serializable，一个标记接口，即实现该接口无须实现任何方法，表明该类的实例是可序列化的了；2.Externalizable，但这个接口强制自定义序列化机制。（在一会的自定义序列化中介绍）。

    //普通的一个Bean类，只是实现了Serializable接口，该接口标识该类的对象是可序列化的    public class Person implements java.io.Serializable{            private String name;            private int age;            public Person(String name,int age){                    System.out.println("有参数的构造器");                    this.name=name;                    this.age=age;            }            //省略get和set方法      }

（4）反序列化：

定义：对象的反序列化指从IO流中恢复该Java对象

注意：一、反序列号读取的仅仅是java对象的数据，而不是java类；二、反序列化机制无需通过构造器来初始化java对象；三、如果使用序列化机制向文件中写入多个java对象，使用反序列化机制恢复对象时必须按实际写入的顺序读取；四、当一个可序列化类有多个父类，那么这些父类要么有无参数的构造器要么也是可序列化的。

一些对类的修改可能会导致失败的情况：一、如果修改类时，仅修改方法，则反序列化不受影响，类定义无须修改serialVersionUID类变量的值；二、如果修改类时仅修改静态变量或瞬态实例变量，则反序列化不受影响，类定义无须修改serialVersionUID；三、如果修改类时修改了非瞬态的实例变量，则可能导致序列化版本不兼容。

（5）自定义序列化：

原因：一些是敏感信息的实例变量，不希望系统将实例变量值进行序列化。当对某个对象进行序列化时，系统会自动把该对象的所有实例变量依次序列化。如果某个实例变量引用到另一个对象，则被引用对象也会被序列化（这就叫递归序列化）。

有两大做法。

做法一：重写序列化方法：

transient关键字（针对于变量 ），用此关键字修饰的实例变量可无须序列化，那个实例变量会被完全隔离在序列化机制外。但是！！要注意：这样导致反序列化机制恢复Java对象时，无法取得那个被transient修饰的值。

针对于方法 ：重写签名方法来自定义序列化。两个方法：

writeObject()负责写入特定类的实例状态和readObject()负责从流中读取并恢复对象实例变量。writeObject方法存储实例变量的顺序应和readObject方法中恢复实例变量的顺序一致

做法二：Externalizable接口！！！！

也是刚刚所说的序列化方法之一。意义作用：完全由程序员决定存储和恢复对象数据。使用：如果需要实现此接口的对象，一样调用ObjectOutputStream的writeObject方法输出该对象；反序列化该对象，则调用ObjectInputStream的readObject方法。

对比两种序列化机制：

对象序列化注意点：

1.对象的类名、实例变量（包括基本类型、数组、对其他对象的引用）都会被序列化；方法、、类变类（即static修饰的成员变量）、transient实例变量（也称瞬态实例变量）都不会被序列化。

2.实现Serializable接口的类如果需要让某个实例变量不被序列化，则可在该实例变量前加transient修饰符，而不是加static。虽然static可达到这效果，但不能这样用。

3.保证序列化对象的实例变量类型也是可序列化的，否则需要用transient关键字修饰该变量，否则该类是不可序列化的

4.反序列化对象时必须有有序列化对象的class文件

5.当通过文件、网络来读取序列化后的对象时，必须按实际写入的顺序读取。

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五、NIO（New IO）

概述：采用内存映射文件的方式来处理输入/输出

在NIO之前，以前介绍的输入流、输出流都是阻塞式的输入/输出，如：BufferedReader读取输入流中的数据时，如果没读到有效数据，程序将在此阻塞该线程；如：使用InputStream的read()方法从流中读取数据，如果数据源没数据，也会阻塞该线程。

核心：Channel(通道)和Buffer(缓冲)。

（一）、Channel(通道)

定义：对传统的输入/输出系统的模拟，在新IO系统中所有数据都需要通过通道传输

与传统的流对象区别：1.Channel可直接将指定文件的部分或全部直接映射成Buffer；2.程序不能直接访问Channel中的而数据（包括读取、写入），Channel只能与Buffer进行交互。

补充：新IO的channel是按功能来划分的，如：支持线程之间通信的管道：SourceChannel。

三类方法：write、read、map。其中：write和read用于从Buffer中读取数据或向Buffer中写入数据，而map用于将Channel对应部分或全部数据映射成ByteBuffer。

（二）Buffer(缓冲)

定义：可被理解为一个容器，本质是一个数组，发送到Channel中的所有对象都要放到Buffer中。

三大重要概念：容量(capacity)–表示该Buffer的最大数据容量；界限(limit)–位于limit后的数据既不可被读，也不可被写；位置(position)–用于知名下一个可被读出的或者写入的缓冲区位置索引。

两个重要方法：flip()–为从Buffer中取出数据做好准备，把没有数据的存储空间封闭起来，不让读，避免读出null；clear()–为再次向Buffer中装入数据做好准备，调用clear方法将Buffer的position设置为0。

补充：allocate()方法创建的Buffer对象是普通Buffer；allocateDirect()方法创建的是直接Buffer，只适用于长生存期的Buffer。而且只有ByteBuffer提供，其他类型Buffer想使用，需要转型。

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（六）编码使用IO时的技巧以及注意点：

1.技巧一：-升级的兼容性问题-项目升级，class文件也会升级，要保证两个class文件的兼容性。为了确保序列化版本的兼容性。不显示指定serialVersionUID类变量的值还不利于不同的JVM之间移植。优化做法：在每个要序列化的类加入private static final long serialVersionUID这个类变量。

2.技巧二：程序创建的每个JavaBean类都实现Serializable。具体请注意上文的序列化机制对比。

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好了，Java-输入输出机制详解以及开发技巧点。欢迎在下面指出错误，共同学习！

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