JAVA IO常用操作总结

1.概念与原理

Java的核心库java.io提供了全面的IO接口。包括：文件读写、标准设备输出等。Java中IO是以流为基础进行输入输出的，所有数据被串行化写入输出流，或者从输入流读入。Java IO通过数据流、序列化和文件系统提供系统输入和输出。

1.1 什么是流？

流是个抽象的概念，是对输入输出设备的抽象，Java程序中，对于数据的输入/输出操作都是以“流”的方式进行。设备可以是文件，网络，内存等。

流具有方向性，至于是输入流还是输出流则是一个相对的概念，一般以程序为参考，如果数据的流向是程序至设备，称之为输出流，反之称为输入流。

1.2 磁盘IO的工作机制

因为磁盘设备是由操作系统管理的，应用程序要访问物理设备只能通过系统调用的方式来工作，读写分别对应read()和write()两个系统调用。系统调用就存在内核空间地址和用户空间地址切换的问题。以下是磁盘IO几种访问文件的方式：

• 标准访问文件方式
  read() -> 内核高速缓存 -> 没有则读取磁盘，然后缓存在系统中
  write() -> 内核高速缓存 -> 对用户来说写操作已经完成，至于什么时候写到磁盘由操作系统决定，除非显式调用sync
• 直接I/O方式
  直接I/O就是应用程序直接访问磁盘数据，不经多内核数据缓冲区，目的是减少一次从内核缓冲区到用户程序缓存的数据复制。但是每次都读磁盘，非常缓慢。通常直接I/O与异步I/O结合使用，会得到比较好的性能
• 同步访问文件方式
  读和写都是同步操作，与标准访问不同的是，只有当数据被成功写到磁盘时，才返回给应用程序成功标志
• 异步访问文件方式
  异步访问就是发出请求后，线程会接着去处理其他事情，而不是阻塞等待，当请求数据返回后继续处理下面的操作。
• 内存映射方式
  内存映射方式指操作系统将内存中的某一块区域与磁盘中的文件关联起来，当要访问内存中一段数据时，转换为访问文件的某一段数据。

2. IO流的分类与对象

可以从不同的角度对流进行分类：
1.处理的数据单位不同，可分为：字符流，字节流
2.数据流方向不同，可分为：输入流，输出流
3.功能不同，可分为：节点流，处理流

1和2都比较好理解，对于根据功能分类的，可以这么理解：
节点流：节点流从一个特定的数据源读写数据。即节点流是直接操作文件，网络等的流，例如FileInputStream和FileOutputStream，他们直接从文件中读取或往文件中写入字节流。

处理流：“连接”在已存在的流（节点流或处理流）之上通过对数据的处理为程序提供更为强大的读写功能。过滤流是使用一个已经存在的输入流或输出流连接创建的，过滤流就是对节点流进行一系列的包装。例如BufferedInputStream和BufferedOutputStream，使用已经存在的节点流来构造，提供带缓冲的读写，提高了读写的效率，以及DataInputStream和DataOutputStream，使用已经存在的节点流来构造，提供了读写Java中的基本数据类型的功能。他们都属于过滤流。

2.1. IO流分类

以下主要讨论按处理的数据单位划分的流类型，即字节流和字符流。

注意：
1字符 = 2字节 、1字节(byte) = 8位(bit) 、 一个汉字占两个字节长度
字节流：每次读取(写出)一个字节，当传输的资源文件有中文时，就会出现乱码，
字符流：每次读取(写出)两个字节，有中文时，使用该流就可以正确传输显示中文。

Java字节字符流类图：

2.2 IO流对象

处理流类型常见的有：

• 缓冲流
  缓冲流要“套接”在相应的节点流之上，对读写的数据提供了缓冲的功能，提高了读写效率，同时增加了一些新的方法。

  字节缓冲流有BufferedInputStream/BufferedOutputStream，字符缓冲流有BufferedReader/BufferedWriter，字符缓冲流分别提供了读取和写入一行的方法ReadLine和NewLine方法。

  对于输出地缓冲流，写出的数据，会先写入到内存中，再使用flush方法将内存中的数据刷到硬盘。所以，在使用字符缓冲流的时候，一定要先flush，然后再close，避免数据丢失。

• 转换流
  用于字节数据到字符数据之间的转换。

  仅有字符流InputStreamReader/OutputStreamWriter。其中，InputStreamReader需要与InputStream“套接”，OutputStreamWriter需要与OutputStream“套接”。

• 数据流
  提供了读写Java中的基本数据类型的功能。

  DataInputStream和DataOutputStream分别继承自InputStream和OutputStream，需要“套接”在InputStream和OutputStream类型的节点流之上。

• 对象流
  用于直接将对象写入写出。

  流类有ObjectInputStream和ObjectOutputStream，本身这两个方法没什么，但是其要写出的对象有要求，该对象必须实现Serializable接口，来声明其是可以序列化的。否则，不能用对象流读写。

  还有一个关键字比较重要，transient，用于修饰实现了Serializable接口的类内的属性，被该修饰符修饰的属性，在以对象流的方式输出的时候，该字段会被忽略。

Java IO流使用注意事项

• 字节流没有缓冲区，是直接输出的，而字符流首先需要输出到缓冲区。因此在输出时，字节流不调用colse()方法时，信息已经输出了，而字符流只有在调用close()方法关闭缓冲区时，信息才输出。要想字符流在未关闭时输出信息，则需要手动调用flush()方法。
• 硬盘上所有的文件都是以字节形式保存，字符只在内存中才会形成。即只在处理纯文本文件时，优先考虑使用字符流，除此之外都用字节流。
• InputStreamReader/OutputStreamWriter 是字节流转化为字符流的桥转换器，需要套接InputStream/OutputStream
• Java Io Api设计遵循装饰者模式
• 需要注意java程序中使用IO时需要做相应的异常捕获处理