中国移动社区app下载,seo内部优化方案,网站建设具体建设流程,连接品硕网线做怎么弹网站I/O JavaIO流了解吗#xff1f; IO 即 Input/Output#xff0c;输入和输出。数据输入到计算机内存的过程即输入#xff0c;反之输出到外部存储#xff08;比如数据库#xff0c;文件#xff0c;远程主机#xff09;的过程即输出。数据传输过程类似于水流#xff0c;因…I/O JavaIO流了解吗 IO 即 Input/Output输入和输出。数据输入到计算机内存的过程即输入反之输出到外部存储比如数据库文件远程主机的过程即输出。数据传输过程类似于水流因此称为 IO 流。IO 流在 Java 中分为输入流和输出流而根据数据的处理方式又分为字节流和字符流。 Java IO 流的 40 多个类都是从如下 4 个抽象类基类中派生出来的。 InputStream/Reader: 所有的输入流的基类前者是字节输入流后者是字符输入流。OutputStream/Writer: 所有输出流的基类前者是字节输出流后者是字符输出流。 I/O流为什么要分为字节流和字符流呢 个人认为主要有两点原因 字符流是由 Java 虚拟机将字节转换得到的这个过程还算是比较耗时如果我们不知道编码类型的话使用字节流的过程中很容易出现乱码问题。 JavaIO中的设计模式有哪些 装饰器模式 装饰器Decorator模式 可以在不改变原有对象的情况下拓展其功能。 装饰器模式通过组合替代继承来扩展原始类的功能在一些继承关系比较复杂的场景IO 这一场景各种类的继承关系就比较复杂更加实用。 对于字节流来说 FilterInputStream 对应输入流和FilterOutputStream对应输出流是装饰器模式的核心分别用于增强 InputStream 和OutputStream子类对象的功能。 我们常见的BufferedInputStream(字节缓冲输入流)、DataInputStream 等等都是FilterInputStream 的子类BufferedOutputStream字节缓冲输出流、DataOutputStream等等都是FilterOutputStream的子类。 举个例子我们可以通过 BufferedInputStream字节缓冲输入流来增强 FileInputStream 的功能。 BufferedInputStream 构造函数如下 public BufferedInputStream(InputStream in) {this(in, DEFAULT_BUFFER_SIZE); }public BufferedInputStream(InputStream in, int size) {super(in);if (size 0) {throw new IllegalArgumentException(Buffer size 0);}buf new byte[size]; } 可以看出BufferedInputStream 的构造函数其中的一个参数就是 InputStream 。 BufferedInputStream 代码示例 try (BufferedInputStream bis new BufferedInputStream(new FileInputStream(input.txt))) {int content;long skip bis.skip(2);while ((content bis.read()) ! -1) {System.out.print((char) content);} } catch (IOException e) {e.printStackTrace(); } 这个时候你可以会想了为啥我们直接不弄一个BufferedFileInputStream字符缓冲文件输入流呢 BufferedFileInputStream bfis new BufferedFileInputStream(input.txt); 如果 InputStream的子类比较少的话这样做是没问题的。不过 InputStream的子类实在太多继承关系也太复杂了。如果我们为每一个子类都定制一个对应的缓冲输入流那岂不是太麻烦了。 如果你对 IO 流比较熟悉的话你会发现ZipInputStream 和ZipOutputStream 还可以分别增强 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream 的能力。 BufferedInputStream bis new BufferedInputStream(new FileInputStream(fileName)); ZipInputStream zis new ZipInputStream(bis);BufferedOutputStream bos new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(fileName)); ZipOutputStream zipOut new ZipOutputStream(bos); ZipInputStream 和ZipOutputStream 分别继承自InflaterInputStream 和DeflaterOutputStream。 public class InflaterInputStream extends FilterInputStream { }public class DeflaterOutputStream extends FilterOutputStream { } 这也是装饰器模式很重要的一个特征那就是可以对原始类嵌套使用多个装饰器。 为了实现这一效果装饰器类需要跟原始类继承相同的抽象类或者实现相同的接口。上面介绍到的这些 IO 相关的装饰类和原始类共同的父类是 InputStream 和OutputStream。 对于字符流来说BufferedReader 可以用来增加 Reader 字符输入流子类的功能BufferedWriter 可以用来增加 Writer 字符输出流子类的功能。 BufferedWriter bw new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(fileName), UTF-8)); IO 流中的装饰器模式应用的例子实在是太多了不需要特意记忆完全没必要哈搞清了装饰器模式的核心之后你在使用的时候自然就会知道哪些地方运用到了装饰器模式。 适配器模式 适配器Adapter Pattern模式 主要用于接口互不兼容的类的协调工作你可以将其联想到我们日常经常使用的电源适配器。 适配器模式中存在被适配的对象或者类称为 适配者(Adaptee) 作用于适配者的对象或者类称为适配器(Adapter) 。适配器分为对象适配器和类适配器。类适配器使用继承关系来实现对象适配器使用组合关系来实现。 IO 流中的字符流和字节流的接口不同它们之间可以协调工作就是基于适配器模式来做的更准确点来说是对象适配器。通过适配器我们可以将字节流对象适配成一个字符流对象这样我们可以直接通过字节流对象来读取或者写入字符数据。 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter 就是两个适配器(Adapter) 同时它们两个也是字节流和字符流之间的桥梁。InputStreamReader 使用 StreamDecoder 流解码器对字节进行解码实现字节流到字符流的转换 OutputStreamWriter 使用StreamEncoder流编码器对字符进行编码实现字符流到字节流的转换。 InputStream 和 OutputStream 的子类是被适配者 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter是适配器。 // InputStreamReader 是适配器FileInputStream 是被适配的类 InputStreamReader isr new InputStreamReader(new FileInputStream(fileName), UTF-8); // BufferedReader 增强 InputStreamReader 的功能装饰器模式 BufferedReader bufferedReader new BufferedReader(isr); java.io.InputStreamReader 部分源码 public class InputStreamReader extends Reader {//用于解码的对象private final StreamDecoder sd;public InputStreamReader(InputStream in) {super(in);try {// 获取 StreamDecoder 对象sd StreamDecoder.forInputStreamReader(in, this, (String)null);} catch (UnsupportedEncodingException e) {throw new Error(e);}}// 使用 StreamDecoder 对象做具体的读取工作public int read() throws IOException {return sd.read();} } java.io.OutputStreamWriter 部分源码 public class OutputStreamWriter extends Writer {// 用于编码的对象private final StreamEncoder se;public OutputStreamWriter(OutputStream out) {super(out);try {// 获取 StreamEncoder 对象se StreamEncoder.forOutputStreamWriter(out, this, (String)null);} catch (UnsupportedEncodingException e) {throw new Error(e);}}// 使用 StreamEncoder 对象做具体的写入工作public void write(int c) throws IOException {se.write(c);} } 适配器模式和装饰器模式有什么区别呢 装饰器模式 更侧重于动态地增强原始类的功能装饰器类需要跟原始类继承相同的抽象类或者实现相同的接口。并且装饰器模式支持对原始类嵌套使用多个装饰器。 适配器模式 更侧重于让接口不兼容而不能交互的类可以一起工作当我们调用适配器对应的方法时适配器内部会调用适配者类或者和适配类相关的类的方法这个过程透明的。就比如说 StreamDecoder 流解码器和StreamEncoder流编码器就是分别基于 InputStream 和 OutputStream 来获取 FileChannel对象并调用对应的 read 方法和 write 方法进行字节数据的读取和写入。 StreamDecoder(InputStream in, Object lock, CharsetDecoder dec) {// 省略大部分代码// 根据 InputStream 对象获取 FileChannel 对象ch getChannel((FileInputStream)in); } 适配器和适配者两者不需要继承相同的抽象类或者实现相同的接口。 另外FutureTask 类使用了适配器模式Executors 的内部类 RunnableAdapter 实现属于适配器用于将 Runnable 适配成 Callable。 FutureTask参数包含 Runnable 的一个构造方法 public FutureTask(Runnable runnable, V result) {// 调用 Executors 类的 callable 方法this.callable Executors.callable(runnable, result);this.state NEW; } Executors中对应的方法和适配器 // 实际调用的是 Executors 的内部类 RunnableAdapter 的构造方法 public static T CallableT callable(Runnable task, T result) {if (task null)throw new NullPointerException();return new RunnableAdapterT(task, result); } // 适配器 static final class RunnableAdapterT implements CallableT {final Runnable task;final T result;RunnableAdapter(Runnable task, T result) {this.task task;this.result result;}public T call() {task.run();return result;} } 工厂模式 工厂模式用于创建对象NIO 中大量用到了工厂模式比如 Files 类的 newInputStream 方法用于创建 InputStream 对象静态工厂、 Paths 类的 get 方法创建 Path 对象静态工厂、ZipFileSystem 类sun.nio包下的类属于 java.nio 相关的一些内部实现的 getPath 的方法创建 Path 对象简单工厂。 InputStream is Files.newInputStream(Paths.get(generatorLogoPath)) 观察者模式 NIO 中的文件目录监听服务使用到了观察者模式。 NIO 中的文件目录监听服务基于 WatchService 接口和 Watchable 接口。WatchService 属于观察者Watchable 属于被观察者。 Watchable 接口定义了一个用于将对象注册到 WatchService监控服务 并绑定监听事件的方法 register 。 public interface Pathextends ComparablePath, IterablePath, Watchable{ }public interface Watchable {WatchKey register(WatchService watcher,WatchEvent.Kind?[] events,WatchEvent.Modifier... modifiers)throws IOException; } WatchService 用于监听文件目录的变化同一个 WatchService 对象能够监听多个文件目录。 // 创建 WatchService 对象 WatchService watchService FileSystems.getDefault().newWatchService();// 初始化一个被监控文件夹的 Path 类: Path path Paths.get(workingDirectory); // 将这个 path 对象注册到 WatchService监控服务 中去 WatchKey watchKey path.register( watchService, StandardWatchEventKinds...); Path 类 register 方法的第二个参数 events 需要监听的事件为可变长参数也就是说我们可以同时监听多种事件。 WatchKey register(WatchService watcher,WatchEvent.Kind?... events)throws IOException; 常用的监听事件有 3 种 StandardWatchEventKinds.ENTRY_CREATE文件创建。StandardWatchEventKinds.ENTRY_DELETE : 文件删除。StandardWatchEventKinds.ENTRY_MODIFY : 文件修改。 register 方法返回 WatchKey 对象通过WatchKey 对象可以获取事件的具体信息比如文件目录下是创建、删除还是修改了文件、创建、删除或者修改的文件的具体名称是什么。 WatchKey key; while ((key watchService.take()) ! null) {for (WatchEvent? event : key.pollEvents()) {// 可以调用 WatchEvent 对象的方法做一些事情比如输出事件的具体上下文信息}key.reset(); } WatchService 内部是通过一个 daemon thread守护线程采用定期轮询的方式来检测文件的变化简化后的源码如下所示。 class PollingWatchServiceextends AbstractWatchService {// 定义一个 daemon thread守护线程轮询检测文件变化private final ScheduledExecutorService scheduledExecutor;PollingWatchService() {scheduledExecutor Executors.newSingleThreadScheduledExecutor(new ThreadFactory() {Overridepublic Thread newThread(Runnable r) {Thread t new Thread(r);t.setDaemon(true);return t;}});}void enable(Set? extends WatchEvent.Kind? events, long period) {synchronized (this) {// 更新监听事件this.events events;// 开启定期轮询Runnable thunk new Runnable() { public void run() { poll(); }};this.poller scheduledExecutor.scheduleAtFixedRate(thunk, period, period, TimeUnit.SECONDS);}} } BIO、NIO和AIO的区别 何为I/O? I/OInput/Output 即输入输出 。 我们先从计算机结构的角度来解读一下 I/O。 根据冯.诺依曼结构计算机结构分为 5 大部分运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。 输入设备比如键盘和输出设备比如显示器都属于外部设备。网卡、硬盘这种既可以属于输入设备也可以属于输出设备。 输入设备向计算机输入数据输出设备接收计算机输出的数据。 从计算机结构的视角来看的话 I/O 描述了计算机系统与外部设备之间通信的过程。 我们再先从应用程序的角度来解读一下 I/O。 根据大学里学到的操作系统相关的知识为了保证操作系统的稳定性和安全性一个进程的地址空间划分为 用户空间User space 和 内核空间Kernel space 。 像我们平常运行的应用程序都是运行在用户空间只有内核空间才能进行系统态级别的资源有关的操作比如文件管理、进程通信、内存管理等等。也就是说我们想要进行 IO 操作一定是要依赖内核空间的能力。 并且用户空间的程序不能直接访问内核空间。 当想要执行 IO 操作时由于没有执行这些操作的权限只能发起系统调用请求操作系统帮忙完成。 因此用户进程想要执行 IO 操作的话必须通过 系统调用 来间接访问内核空间 我们在平常开发过程中接触最多的就是 磁盘 IO读写文件 和 网络 IO网络请求和响应。 从应用程序的视角来看的话我们的应用程序对操作系统的内核发起 IO 调用系统调用操作系统负责的内核执行具体的 IO 操作。也就是说我们的应用程序实际上只是发起了 IO 操作的调用而已具体 IO 的执行是由操作系统的内核来完成的。 当应用程序发起 I/O 调用后会经历两个步骤 内核等待 I/O 设备准备好数据内核将数据从内核空间拷贝到用户空间。 有哪些常见的IO模型 UNIX 系统下 IO 模型一共有 5 种同步阻塞 I/O、同步非阻塞 I/O、I/O 多路复用、信号驱动 I/O 和异步 I/O。 这也是我们经常提到的 5 种 IO 模型。 Java中3重常见IO模型 BIO 属于同步阻塞 IO 模型 。 同步阻塞 IO 模型中应用程序发起 read 调用后会一直阻塞直到内核把数据拷贝到用户空间。 在客户端连接数量不高的情况下是没问题的。但是当面对十万甚至百万级连接的时候传统的 BIO 模型是无能为力的。因此我们需要一种更高效的 I/O 处理模型来应对更高的并发量。 NIO (Non-blocking/New I/O) Java 中的 NIO 于 Java 1.4 中引入对应 java.nio 包提供了 Channel , SelectorBuffer 等抽象。NIO 中的 N 可以理解为 Non-blocking不单纯是 New。它是支持面向缓冲的基于通道的 I/O 操作方法。 对于高负载、高并发的网络应用应使用 NIO 。 Java 中的 NIO 可以看作是 I/O 多路复用模型。也有很多人认为Java 中的 NIO 属于同步非阻塞 IO 模型。 跟着我的思路往下看看相信你会得到答案 我们先来看看 同步非阻塞 IO 模型。 同步非阻塞 IO 模型中应用程序会一直发起 read 调用等待数据从内核空间拷贝到用户空间的这段时间里线程依然是阻塞的直到在内核把数据拷贝到用户空间。 相比于同步阻塞 IO 模型同步非阻塞 IO 模型确实有了很大改进。通过轮询操作避免了一直阻塞。 但是这种 IO 模型同样存在问题应用程序不断进行 I/O 系统调用轮询数据是否已经准备好的过程是十分消耗 CPU 资源的。 这个时候I/O 多路复用模型 就上场了。 IO 多路复用模型中线程首先发起 select 调用询问内核数据是否准备就绪等内核把数据准备好了用户线程再发起 read 调用。read 调用的过程数据从内核空间 - 用户空间还是阻塞的。 目前支持 IO 多路复用的系统调用有 selectepoll 等等。select 系统调用目前几乎在所有的操作系统上都有支持。 select 调用内核提供的系统调用它支持一次查询多个系统调用的可用状态。几乎所有的操作系统都支持。epoll 调用linux 2.6 内核属于 select 调用的增强版本优化了 IO 的执行效率。 IO 多路复用模型通过减少无效的系统调用减少了对 CPU 资源的消耗。 Java 中的 NIO 有一个非常重要的选择器 ( Selector ) 的概念也可以被称为 多路复用器。通过它只需要一个线程便可以管理多个客户端连接。当客户端数据到了之后才会为其服务。 AIO(AsynchronousI/O) AIO 也就是 NIO 2。Java 7 中引入了 NIO 的改进版 NIO 2,它是异步 IO 模型。 异步 IO 是基于事件和回调机制实现的也就是应用操作之后会直接返回不会堵塞在那里当后台处理完成操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。 目前来说 AIO 的应用还不是很广泛。Netty 之前也尝试使用过 AIO不过又放弃了。这是因为Netty 使用了 AIO 之后在 Linux 系统上的性能并没有多少提升。 最后来一张图简单总结一下 Java 中的 BIO、NIO、AIO。 I/O 何为 I/O? I/OInput/Output 即输入输出 。 我们先从计算机结构的角度来解读一下 I/O。 根据冯.诺依曼结构计算机结构分为 5 大部分运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。 冯诺依曼体系结构 输入设备比如键盘和输出设备比如显示器都属于外部设备。网卡、硬盘这种既可以属于输入设备也可以属于输出设备。 输入设备向计算机输入数据输出设备接收计算机输出的数据。 从计算机结构的视角来看的话 I/O 描述了计算机系统与外部设备之间通信的过程。 我们再先从应用程序的角度来解读一下 I/O。 根据大学里学到的操作系统相关的知识为了保证操作系统的稳定性和安全性一个进程的地址空间划分为 用户空间User space 和 内核空间Kernel space  。 像我们平常运行的应用程序都是运行在用户空间只有内核空间才能进行系统态级别的资源有关的操作比如文件管理、进程通信、内存管理等等。也就是说我们想要进行 IO 操作一定是要依赖内核空间的能力。 并且用户空间的程序不能直接访问内核空间。 当想要执行 IO 操作时由于没有执行这些操作的权限只能发起系统调用请求操作系统帮忙完成。 因此用户进程想要执行 IO 操作的话必须通过 系统调用 来间接访问内核空间 我们在平常开发过程中接触最多的就是 磁盘 IO读写文件 和 网络 IO网络请求和响应。 从应用程序的视角来看的话我们的应用程序对操作系统的内核发起 IO 调用系统调用操作系统负责的内核执行具体的 IO 操作。也就是说我们的应用程序实际上只是发起了 IO 操作的调用而已具体 IO 的执行是由操作系统的内核来完成的。 当应用程序发起 I/O 调用后会经历两个步骤 内核等待 I/O 设备准备好数据内核将数据从内核空间拷贝到用户空间。 有哪些常见的 IO 模型? UNIX 系统下 IO 模型一共有 5 种同步阻塞 I/O、同步非阻塞 I/O、I/O 多路复用、信号驱动 I/O 和异步 I/O。 这也是我们经常提到的 5 种 IO 模型。 Java 中 3 种常见 IO 模型 BIO (Blocking I/O) BIO 属于同步阻塞 IO 模型 。 同步阻塞 IO 模型中应用程序发起 read 调用后会一直阻塞直到内核把数据拷贝到用户空间。 图源《深入拆解Tomcat Jetty》 在客户端连接数量不高的情况下是没问题的。但是当面对十万甚至百万级连接的时候传统的 BIO 模型是无能为力的。因此我们需要一种更高效的 I/O 处理模型来应对更高的并发量。 NIO (Non-blocking/New I/O) Java 中的 NIO 于 Java 1.4 中引入对应 java.nio 包提供了 Channel , SelectorBuffer 等抽象。NIO 中的 N 可以理解为 Non-blocking不单纯是 New。它是支持面向缓冲的基于通道的 I/O 操作方法。 对于高负载、高并发的网络应用应使用 NIO 。 Java 中的 NIO 可以看作是 I/O 多路复用模型。也有很多人认为Java 中的 NIO 属于同步非阻塞 IO 模型。 跟着我的思路往下看看相信你会得到答案 我们先来看看 同步非阻塞 IO 模型。 图源《深入拆解Tomcat Jetty》 同步非阻塞 IO 模型中应用程序会一直发起 read 调用等待数据从内核空间拷贝到用户空间的这段时间里线程依然是阻塞的直到在内核把数据拷贝到用户空间。 相比于同步阻塞 IO 模型同步非阻塞 IO 模型确实有了很大改进。通过轮询操作避免了一直阻塞。 但是这种 IO 模型同样存在问题应用程序不断进行 I/O 系统调用轮询数据是否已经准备好的过程是十分消耗 CPU 资源的。 这个时候I/O 多路复用模型 就上场了。 IO 多路复用模型中线程首先发起 select 调用询问内核数据是否准备就绪等内核把数据准备好了用户线程再发起 read 调用。read 调用的过程数据从内核空间 - 用户空间还是阻塞的。 目前支持 IO 多路复用的系统调用有 selectepoll 等等。select 系统调用目前几乎在所有的操作系统上都有支持。 select 调用内核提供的系统调用它支持一次查询多个系统调用的可用状态。几乎所有的操作系统都支持。epoll 调用linux 2.6 内核属于 select 调用的增强版本优化了 IO 的执行效率。 IO 多路复用模型通过减少无效的系统调用减少了对 CPU 资源的消耗。 Java 中的 NIO 有一个非常重要的选择器 ( Selector ) 的概念也可以被称为 多路复用器。通过它只需要一个线程便可以管理多个客户端连接。当客户端数据到了之后才会为其服务。 Buffer、Channel和Selector三者之间的关系 AIO (Asynchronous I/O) AIO 也就是 NIO 2。Java 7 中引入了 NIO 的改进版 NIO 2,它是异步 IO 模型。 异步 IO 是基于事件和回调机制实现的也就是应用操作之后会直接返回不会堵塞在那里当后台处理完成操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。 目前来说 AIO 的应用还不是很广泛。Netty 之前也尝试使用过 AIO不过又放弃了。这是因为Netty 使用了 AIO 之后在 Linux 系统上的性能并没有多少提升。