I/O 流

IO（Input Output）用于实现对数据的输入与输出操作，Java把不同的输入/输出源（键盘、文件、网络等）抽象表述为流（Stream）。流是从起源到接收的有序数据，有了它程序就可以采用同一方式访问不同的输入/输出源。

按照数据流向，可以将流分为输入流和输出流，其中输入流只能读取数据、不能写入数据，而输出流只能写入数据、不能读取数据。
按照数据类型，可以将流分为字节流和字符流，其中字节流操作的数据单元是8位的字节，而字符流操作的数据单元是16位的字符。
按照处理功能，可以将流分为节点流和处理流，其中节点流可以直接从/向一个特定的IO设备（磁盘、网络等）读/写数据，也称为低级流，而处理流是对节点流的连接或封装，用于简化数据读/写功能或提高效率，也称为高级流。

Java提供了大量的类来支持IO操作，下表给大家整理了其中比较常用的一些类。其中，黑色字体的是抽象基类，其他所有的类都继承自它们。红色字体的是节点流，蓝色字体的是处理流。

根据命名很容易理解各个流的作用：

以File开头的文件流用于访问文件；
以ByteArray/CharArray开头的流用于访问内存中的数组；
以Piped开头的管道流用于访问管道，实现进程之间的通信；
以String开头的流用于访问内存中的字符串；
以Buffered开头的缓冲流，用于在读写数据时对数据进行缓存，以减少IO次数；
InputStreamReader、InputStreamWriter是转换流，用于将字节流转换为字符流；
以Object开头的流是对象流，用于实现对象的序列化；
以Print开头的流是打印流，用于简化打印操作；
以Pushback开头的流是推回输入流，用于将已读入的数据推回到缓冲区，从而实现再次读取；
以Data开头的流是特殊流，用于读写Java基本类型的数据。

怎么用流打开一个大文件？

打开大文件，应避免直接将文件中的数据全部读取到内存中，可以采用分次读取的方式。

使用缓冲流。缓冲流内部维护了一个缓冲区，通过与缓冲区的交互，减少与设备的交互次数。使用缓冲输入流时，它每次会读取一批数据将缓冲区填满，每次调用读取方法并不是直接从设备取值，而是从缓冲区取值，当缓冲区为空时，它会再一次读取数据，将缓冲区填满。使用缓冲输出流时，每次调用写入方法并不是直接写入到设备，而是写入缓冲区，当缓冲区填满时它会自动刷入设备。
使用NIO。NIO采用内存映射文件的方式来处理输入/输出，NIO将文件或文件的一段区域映射到内存中，这样就可以像访问内存一样来访问文件了（这种方式模拟了操作系统上的虚拟内存的概念），通过这种方式来进行输入/输出比传统的输入/输出要快得多。

普通 Socket 方法处理的 Server

服务端

public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建一个端口来监听
            ServerSocket server = new ServerSocket(8080);
            // 等待请求
            Socket socket = server.accept();
            // 接收的请求后使用socket进行通信，创建BufferedReader
            BufferedReader is = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            String line = is.readLine();
            System.out.println("received from client: " + line);
            // 创建PrintWrite，用于发送数据
            PrintWriter pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
            pw.println("received data: " + line);
            pw.flush();
//            关闭资源
            pw.close();
            is.close();
            socket.close();
            server.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

客户端

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        String msg = "Clinet data";
        try {
//        创建一个socket，跟本机8080相连
            Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8080);
            PrintWriter pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
            BufferedReader is = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
//            发送数据
            pw.println(msg);
            pw.flush();
//            接收数据
            String line = is.readLine();
            System.out.println("received from server :" + line);
//            关闭资源
            pw.close();
            is.close();
            socket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

NIO

程序执行效率更多的是由IO的效率决定的，JVM在IO操作方面效率不足。在操作系统中，可以从硬件上直接读取大块的数据，然而JVM的IO更喜欢小块数据的读取。在JDK4中引入了NIO，可以最大限度的满足java程序IO的需求。

java.nio包中定义了各种Buffer相关的类。
NIO中有三大组件：Channel ，Buffer ，Selector

Channel

程序和数据源之间的传输不是直接的，是经过buffer的，程序的读写数据都是针对buffer，然后buffer通过channel与数据源进行交互。

IO流是线程阻塞的，在调用read() / write() 读写数据的时候，线程阻塞，直到数据读取完毕或者数据完全写入，在读写过程中，线程不能做其他任务。
NIO不是线程阻塞的，当线程从Channel中读取数据时，如果通道中没有可用的数据，线程不阻塞，可以做其他的任务。

Buffer

buffer本质就是一个数组，把数组的内容与信息包装成一个buffer对象，它提供了一组访问这些信息的方法。

buffer缓冲区的重要属性：

capacity容量，创建缓冲区的时候指定大小，创建后不能再修改，如果缓冲区满了，需要清空后才能继续写入。
position表示当前位置
limit上限指第一个不能被读出或写入的位置。limit上限后面的单元既不能读也不能写。
mark标记，设置一个标记位置，可以调用mark方法。

面向工作编程

Java I/O

I/O 流

怎么用流打开一个大文件？

普通 Socket 方法处理的 Server

NIO

Channel

Buffer

Selector