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由于本人畫圖太渣，本文圖片均copy自互聯網

什么是I/O

通常定義：

I/O輸入/輸出(Input/Output)，分為IO設備和IO接口兩個部分。 在POSIX兼容的系統上，例如Linux系統，I/O操作可以有多種方式，比如DIO(Direct I/O)，AIO(Asynchronous I/O，異步I/O)，Memory-Mapped I/O(內存映射I/O)等，不同的I/O方式有不同的實現方式和性能，在不同的應用中可以按情況選擇不同的I/O方式。

IO編程廖雪峰的博客：

在計算機中指Input/Output，也就是輸入和輸出。由于程序和運行時數據是在內存中駐留，由CPU這個超快的計算核心來執行，涉及到數據交換的地方，通常是磁盤、網絡等，就需要IO接口。比如你打開瀏覽器，訪問新浪首頁，瀏覽器這個程序就需要通過網絡IO獲取新浪的網頁。瀏覽器首先會發送數據給新浪服務器，告訴它我想要首頁的HTML，這個動作是往外發數據，叫Output，隨后新浪服務器把網頁發過來，這個動作是從外面接收數據，叫Input。所以，通常，程序完成IO操作會有Input和Output兩個數據流。當然也有只用一個的情況，比如，從磁盤讀取文件到內存，就只有Input操作，反過來，把數據寫到磁盤文件里，就只是一個Output操作。 IO編程中，Stream（流）是一個很重要的概念，可以把流想象成一個水管，數據就是水管里的水，但是只能單向流動。Input Stream就是數據從外面（磁盤、網絡）流進內存，Output Stream就是數據從內存流到外面去。對于瀏覽網頁來說，瀏覽器和新浪服務器之間至少需要建立兩根水管，才可以既能發數據，又能收數據。 由于CPU和內存的速度遠遠高于外設的速度，所以，在IO編程中，就存在速度嚴重不匹配的問題。舉個例子來說，比如要把100M的數據寫入磁盤，CPU輸出100M的數據只需要0.01秒，可是磁盤要接收這100M數據可能需要10秒，怎么辦呢？有兩種辦法： 第一種是CPU等著，也就是程序暫停執行后續代碼，等100M的數據在10秒后寫入磁盤，再接著往下執行，這種模式稱為同步IO； 另一種方法是CPU不等待，只是告訴磁盤，“您老慢慢寫，不著急，我接著干別的事去了”，于是，后續代碼可以立刻接著執行，這種模式稱為異步IO。 同步和異步的區別就在于是否等待IO執行的結果。好比你去麥當勞點餐，你說“來個漢堡”，服務員告訴你，對不起，漢堡要現做，需要等5分鐘，于是你站在收銀臺前面等了5分鐘，拿到漢堡再去逛商場，這是同步IO。 你說“來個漢堡”，服務員告訴你，漢堡需要等5分鐘，你可以先去逛商場，等做好了，我們再通知你，這樣你可以立刻去干別的事情（逛商場），這是異步IO。 很明顯，使用異步IO來編寫程序性能會遠遠高于同步IO，但是異步IO的缺點是編程模型復雜。想想看，你得知道什么時候通知你“漢堡做好了”，而通知你的方法也各不相同。如果是服務員跑過來找到你，這是回調模式，如果服務員發短信通知你，你就得不停地檢查手機，這是輪詢模式。總之，異步IO的復雜度遠遠高于同步IO。 操作IO的能力都是由操作系統提供的，每一種編程語言都會把操作系統提供的低級C接口封裝起來方便使用。

java io 體系如下圖：

流

定義：

代表任何有能力產出數據的數據源對象（能read）或者是有能力接收數據的接收端對象(能write)。 在java中，已經將流抽象成輸入輸出對象，就像水管一樣，將兩個容易連接起來。 流是一組有順序的，有起點和終點的字符集合，是對數據傳輸的總稱或抽象。

本質：

數據傳輸，根據數據傳輸特性將流抽象為各種類，方便更直觀的進行數據操作。

作用：

為數據源和目的地建立一個輸送通道。

特性：

相對于程序來說，輸出流是往存儲介質或數據通道寫入數據，而輸入流是從存儲介質或數據通道中讀取數據，一般來說關于流的特性有下面幾點：1. 先進先出，最先寫入輸出流的數據最先被輸入流讀取到。2. 順序存取，可以一個接一個地往流中寫入一串字節，讀出時也將按寫入順序讀取一串字節，不能隨機訪問中間的數據。（RandomAccessFile可以從文件的任意位置進行存取（輸入輸出）操作）3. 只讀或只寫，每個流只能是輸入流或輸出流的一種，不能同時具備兩個功能，輸入流只能進行讀操作，對輸出流只能進行寫操作。在一個數據傳輸通道中，如果既要寫入數據，又要讀取數據，則要分別提供兩個流。

java流

進入正題之前，我們先看張圖，以便有更深的了解。

Java的IO模型設計非常優秀，它使用Decorator(裝飾者)模式，按功能劃分Stream，您可以動態裝配這些Stream，以便獲得您需要的功能。

分類

按照數據類型分為：字節(byte)流和字符(char)流，數據流最小單元分別是字節/字符

按照數據流向分為：輸入(input)流和輸出(output)流,采用數據流的目的就是使得輸出輸入獨立于設備。

按照數據來源，就比較多了

File（文件）： FileInputStream, FileOutputStream, FileReader, FileWriter byte[]：ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream Char[]: CharArrayReader,CharArrayWriter String:StringBufferInputStream, StringReader, StringWriter 網絡數據流：InputStream,OutputStream, Reader, Writer

字符流的由來： Java中字符是采用Unicode標準，一個字符是16位，即一個字符使用兩個字節來表示。為此，JAVA中引入了處理字符的流。因為數據編碼的不同，而有了對字符進行高效操作的流對象。本質其實就是基于字節流讀取時，去查了指定的碼表。

幾大抽象類

InputStream

IO 中輸入字節流的繼承圖可見上圖，可以看出：

InputStream是所有的輸入字節流的父類，它是一個抽象類。 ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream(上圖的StreamBufferInputStream)、FileInputStream是三種基本的介質流，它們分別從Byte數組、StringBuffer、和本地文件中讀取數據。 PipedInputStream是從與其它線程共用的管道中讀取數據. ObjectInputStream和所有FilterInputStream的子類都是裝飾流（裝飾器模式的主角）。

InputStream中的三個基本的讀方法

abstract int read() ：讀取一個字節數據，并返回讀到的數據，如果返回-1，表示讀到了輸入流的末尾。intread(byte[]?b) ：將數據讀入一個字節數組，同時返回實際讀取的字節數。如果返回-1，表示讀到了輸入流的末尾。intread(byte[]?b, int?off, int?len) ：將數據讀入一個字節數組，同時返回實際讀取的字節數。如果返回-1，表示讀到了輸入流的末尾。off指定在數組b中存放數據的起始偏移位置；len指定讀取的最大字節數。

其它方法

long skip(long?n)：在輸入流中跳過n個字節，并返回實際跳過的字節數。int available() ：返回在不發生阻塞的情況下，可讀取的字節數。void close() ：關閉輸入流，釋放和這個流相關的系統資源。voidmark(int?readlimit) ：在輸入流的當前位置放置一個標記，如果讀取的字節數多于readlimit設置的值，則流忽略這個標記。void reset() ：返回到上一個標記。booleanmarkSupported() ：測試當前流是否支持mark和reset方法。如果支持，返回true，否則返回false。

流結束的判斷：方法read()的返回值為-1時；readLine()的返回值為null時。

OutputStream

IO 中輸出字節流的繼承圖可見上圖，可以看出：

OutputStream是所有的輸出字節流的父類，它是一個抽象類。 ByteArrayOutputStream、FileOutputStream是兩種基本的介質流，它們分別向Byte數組、和本地文件中寫入數據。 PipedOutputStream是向與其它線程共用的管道中寫入數據。 ObjectOutputStream和所有FilterOutputStream的子類都是裝飾流。

outputStream中的三個基本的寫方法

abstract void write(int?b)：往輸出流中寫入一個字節。 void write(byte[]?b) ：往輸出流中寫入數組b中的所有字節。 void write(byte[]?b, int?off, int?len) ：往輸出流中寫入數組b中從偏移量off開始的len個字節的數據。

其它方法

void flush() ：刷新輸出流，強制緩沖區中的輸出字節被寫出。 void close() ：關閉輸出流，釋放和這個流相關的系統資源。

Reader

在上面的繼承關系圖中可以看出：

Reader是所有的輸入字符流的父類，它是一個抽象類。 CharReader、StringReader是兩種基本的介質流，它們分別將Char數組、String中讀取數據。 PipedReader是從與其它線程共用的管道中讀取數據。 BufferedReader很明顯就是一個裝飾器，它和其子類負責裝飾其它Reader對象。 FilterReader是所有自定義具體裝飾流的父類，其子類PushbackReader對Reader對象進行裝飾，會增加一個行號。 InputStreamReader是一個連接字節流和字符流的橋梁，它將字節流轉變為字符流。FileReader可以說是一個達到此功能、常用的工具類，在其源代碼中明顯使用了將FileInputStream轉變為Reader的方法。我們可以從這個類中得到一定的技巧。Reader中各個類的用途和使用方法基本和InputStream中的類使用一致。后面會有Reader與InputStream的對應關系。

主要方法：

(1) public int read() throws IOException; //讀取一個字符，返回值為讀取的字符 (2) public int read(char cbuf[]) throws IOException; /*讀取一系列字符到數組cbuf[]中，返回值為實際讀取的字符的數量*/ (3) public abstract int read(char cbuf[],int off,int len) throws IOException; /*讀取len個字符，從數組cbuf[]的下標off處開始存放，返回值為實際讀取的字符數量，該方法必須由子類實現*/

Writer

在上面的關系圖中可以看出：

Writer是所有的輸出字符流的父類，它是一個抽象類。 CharArrayWriter、StringWriter是兩種基本的介質流，它們分別向Char數組、String中寫入數據。PipedWriter是向與其它線程共用的管道中寫入數據， BufferedWriter是一個裝飾器為Writer提供緩沖功能。 PrintWriter和PrintStream極其類似，功能和使用也非常相似。 OutputStreamWriter是OutputStream到Writer轉換的橋梁，它的子類FileWriter其實就是一個實現此功能的具體類（具體可以研究一SourceCode）。功能和使用和OutputStream極其類似.

主要方法：

public void write(int c) throws IOException； //將整型值c的低16位寫入輸出流 public void write(char cbuf[]) throws IOException； //將字符數組cbuf[]寫入輸出流 public abstract void write(char cbuf[],int off,int len) throws IOException； //將字符數組cbuf[]中的從索引為off的位置處開始的len個字符寫入輸出流 public void write(String str) throws IOException； //將字符串str中的字符寫入輸出流 public void write(String str,int off,int len) throws IOException； //將字符串str 中從索引off開始處的len個字符寫入輸出流

字符流和字節流的轉換

轉換流：

在IO中還存在一類是轉換流，將字節流轉換為字符流，同時可以將字符流轉化為字節流。

InputStreamReader:字節到字符的橋梁OutputStreamWriter:字符到字節的橋梁OutputStreamWriter:將字節流以字符流輸出。InputStreamReader:將字節流以字符流輸入。

轉載于:https://my.oschina.net/lwl1989/blog/2209280

總結

以上是生活随笔為你收集整理的初识 JAVA IO的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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