java基础 - 流 - 《Java面试》

1. Io流
- 分类
2. File
3. 序列化与反序列
4.流体系图
5.BIO、NIO、AIO

1. Io流

流是一组有序的、有起点和终点的字节集合，是对数据传输的总称和抽象。即数据在两设备之间的传输称为流，流的本质是数据传输，数据传输是需要通道的，而IO流就是数据传输的通道。

分类

根据处理数据类型的不同分为字节流和字符流。

根据数据流向的不同分为输入流和输出流。

字符流

InputStream和OutputStream是java中可以按照最小字节单位读取的流，即每次读写一个字节，字节流是直接连接到输入源的流。

**字节输入流InputStream**
InputStream是所有输入字节流的父类，是一个抽象类。

ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream 是三种基本的介质流，它们分别从Byte 数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据
PipedInputStream是从与其它线程共用的管道中读取数据
ObjectInputStream 和所有FilterInputStream 的子类都是装饰流（装饰器模式的主角）

字节输出流OutputStream

OutputStream 是所有的输出字节流的父类，它是一个抽象类。
ByteArrayOutputStream、FileOutputStream 是两种基本的介质流，它们分别向Byte 数组、和本地文件中写入数据
PipedOutputStream 是向与其它线程共用的管道中写入数据
ObjectOutputStream 和所有FilterOutputStream 的子类都是装饰流

字符流

字符流是以字符为单位进行数据处理的IO流。本质其实就是基于字节流读取时，去查找指定的码表。是以Reader和Writer为基础派生的一系列类。

**字符输入流Reader**

Reader 是所有的输入字符流的父类，它是一个抽象类。

CharReader、StringReader 是两种基本的介质流，它们从Char 数组、String中读取数据
PipedReader 是从与其它线程共用的管道中读取数据
BufferedReader 是一个装饰器，它和其子类负责装饰其它Reader 对象。FilterReader 是所有自定义具体装饰流的父类，其子类PushbackReader 对Reader 对象进行装饰，会增加一个行号
InputStreamReader 是一个连接字节流和字符流的桥梁，它将字节流转变为字符流

字符输出流Writer

Writer 是所有的输出字符流的父类，它是一个抽象类。
CharArrayWriter、StringWriter 是两种基本的介质流，它们分别向Char 数组、String 中写入数据
PipedWriter 是向与其它线程共用的管道中写入数据
BufferedWriter 是一个装饰器为Writer 提供缓冲功能
PrintWriter 和PrintStream 功能和使用极其类似
OutputStreamWriter 是OutputStream 到Writer 转换的桥梁

字符流和字节流的区别

字节流以字节（8bit）为单位，字符流以字符为单位
字节流能处理所有类型的数据（如图片、.avi等），字符流只能处理纯文本的数据

结论：如果处理纯文本的数据优先考虑字符流，其他情况用字节流。

字符流与字节流转换

InputStreamReader:字节到字符的桥梁

OutputStreamWriter:字符到字节的桥梁

2. File

Files.exists()：检测文件路径是否存在。

Files.createFile()：创建文件。

Files.createDirectory()：创建文件夹。

Files.delete()：删除一个文件或目录。

Files.copy()：复制文件。

Files.move()：移动文件。

Files.size()：查看文件个数。

Files.read()：读取文件。

Files.write()：写入文件。

3. 序列化与反序列

序列化

Java对象转换为字节序列的过程称为对象的序列化，即将对象写入到IO流中。

序列化是为了解决在对象流进行读写操作时所引发的问题。序列化机制允许将实现序列化的Java对象转换位字节序列，这些字节序列可以保存在磁盘上，或通过网络传输，以达到以后恢复成原来的对象。序列化机制使得对象可以脱离程序的运行而独立存在。

要对一个对象序列化，这个对象就需实现Serializable接口。序列化只能保存对象的非静态成员变量，而不能保存任何成员方法和静态成员变量，并且保存的只是变量的值，变量的修饰符对序列化没有影响。

序列化

创建 ObjectOutputStream
调用ObjectOutputStream对象的writeObject ()得到序列化对象

package com.lymn.io;

import java.io.*;

public class Person implements Serializable {
    private int age;
    private char sex;
    private String name;
    public Person(int age, char sex, String name) {
        this.age = age;
        this.sex = sex;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "age=" + age +
                ", sex=" + sex +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Person p=new Person(22,'男',"小红");
        ObjectOutputStream out=new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("D:/ca/person.txt"));
        out.writeObject(p);
    }
}

 sr com.lymn.io.Person匓猴蛅a I ageC sexL namet Ljava/lang/String;xp u7t 灏忕孩

任何用 transient 关键字标明的成员变量，都不会被保存（保密数据、Thread对象或流对象）

反序列化

反序列化就是从 IO 流中恢复对象。

反序列化

创建 ObjectInputStream
调用ObjectInputStream对象的readObject()得到序列化对象

package com.lymn.io;

import java.io.*;

public class Person implements Serializable {
    private int age;
    private char sex;
    private String name;
    public Person(int age, char sex, String name) {
        this.age = age;
        this.sex = sex;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "age=" + age +
                ", sex=" + sex +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        ObjectInputStream out=new ObjectInputStream(new FileInputStream ("D:/ca/person.txt"));
        Person p= (Person) out.readObject();
        System.out.println(p.toString());
    }
}

Person{age=22, sex=男, name=’小红’}

序列化版本号serialVersionUID

java序列化提供了一个private static final long serialVersionUID 的序列化版本号，版本号相同，即使更改了序列化属性，对象也能正确被反序列化回来。

反序列化使用的class版本号与序列化使用的不一致，会报InvalidClassException异常。

序列化版本号可自由指定，如果不指定，JVM会根据类信息自己计算一个版本号，这样随着class的升级，就无法正确反序列化，不利于jvm间的移植，可能class文件没有更改，但不同jvm可能计算的规则不一样，这样也会导致无法反序列化。

使用场景

需要网络传输的对象都需要实现序列化接口
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、类变量、transient实例变量都不会被序列化
某个变量不被序列化，使用transient修饰
序列化对象的引用类型成员变量，也必须是可序列化的
反序列化时必须有序列化对象的class文件
通过文件、网络读取序列化后的对象时，必须按照实际写入的顺序读取
单例类序列化，需要重写readResolve()方法；否则会破坏单例原则
同一对象序列化多次，第一次序列化为二进制流，以后都只是保存序列化编号，不会重复序列化
建议所有可序列化的类加上serialVersionUID 版本号，方便项目升级

4.流体系图

5.BIO、NIO、AIO

BIO：Block IO 同步阻塞式 IO，数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成。模式简单使用方便，并发处理能力低。

NIO：同步非阻塞 IO，在Java 1.4 中引入了NIO框架，对应 java.nio 包，提供了 Channel , Selector，Buffer等抽象。客户端和服务器端通过 Channel（通道）通讯，实现了多路复用。对于高负载、高并发的（网络）应用，应使用 NIO 的非阻塞模式来开发

AIO：Asynchronous IO 是 NIO 的升级，也叫 NIO2。在 Java 7 中引入，实现了异步非堵塞 IO ，异步 IO 的操作基于事件和回调机制，即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。