《精通併發與Netty》學習筆記（09 - Java中流的概念）

Java中流的概念

java程序經過流來完成輸入/輸出。流是生產或消費信息的抽象。流經過java的輸入/輸出與物理設備連接。儘管與它們連接的物理設備不盡相同，全部流的行爲具備一樣的方式。這樣，相同的輸入/輸出類和方法適用於全部類型的外部設備。這意味着一個輸入流可以抽象
多種不一樣類型的輸入：從磁盤文件，從鍵盤或從網絡套接字。一樣，一個輸出流能夠輸出到控制檯、磁盤文件或相連的網絡。流是處理輸入/輸出的一個潔淨的方法，例如它不須要代碼理解鍵盤和網絡的不一樣。java中流的實現是在java.io包定義的類層次結構內部的。

輸入/輸出流的概念
輸入/輸出時，數據在通訊通道中流動。所謂「數據流（stream）」指的是全部數據通訊通道之中，數據的起點和終點。信息的通道就是一個數據流。只要是數據從一個地方「流」到另一個地方，這種數據流動的通道均可以稱爲數據流。
輸入/輸出是相對於程序來講的。程序在使用數據時所扮演的角色有兩個：一個是源，一個是目的。
若程序是數據流的源，即數據的提供者，這個數據流對程序來講就是一個「輸出數據流」（數據從程序流出）。若程序是數據流的終點，這個數據流對程序而言就是一個「輸入數據流」（數據從程序外流向程序）

輸入流：全部輸入流類都是 InputStream 抽象類（字節輸入流）和 Reader 抽象類（字符輸入流）的子類。其中 InputStream 類是字節輸入流的抽象類，是全部字節輸入流的父類，其層次結構如圖

InputStream 類中全部方法遇到錯誤時都會引起 IOException 異常。以下是該類中包含的經常使用方法。
int read()：從輸入流讀入一個 8 字節的數據，將它轉換成一個 0~255 的整數，返回一個整數，若是遇到輸入流的結尾返回 -1。
int read(byte[] b)：從輸入流讀取若干字節的數據保存到參數 b 指定的字芳數組中，返回的字芾數表示讀取的字節數，若是遇到輸入流的結尾返回 -1。
int read(byte[] b,int off,int len)：從輸入流讀取若干字節的數據保存到參數 b 指定的字節數組中，其中 off 是指在數組中開始保存數據位置的起始下標，len 是指讀取字節的位數。返回的是實際讀取的字節數，若是遇到輸入流的結尾則返回 -1。
void close()：關閉數據流，當完成對數據流的操做以後須要關閉數據流。
int available()：返回能夠從數據源讀取的數據流的位數。
skip(long n)：從輸入流跳過參數 n 指定的字節數目。
boolean markSupported()：判斷輸入流是否能夠重複讀取，若是能夠就返回 true。
void mark(int readLimit)：若是輸入流能夠被重複讀取，從流的當前位置開始設置標記，readLimit 指定能夠設置標記的字苟數。
void reset()：使輸入流從新定位到剛纔被標記的位置，這樣能夠從新讀取標記過的數據。

上述最後 3 個方法通常會結合在一塊兒使用，首先使用 markSupported() 判斷，若是能夠重複讀取，則使用 mark(int readLimit) 方法進行標記，標記完成以後可使用 read() 方法讀取標記範圍內的字節數，最後使用 reset() 方法使輸入流從新定位到標記的位置，繼而完成重複讀取操做。

Java 中的字符是 Unicode 編碼，即雙字節的，而 InputerStream 是用來處理單字節的，在處理字符文本時不是很方便。這時可使用 Java 的文本輸入流 Reader 類，該類是字符輸入流的抽象類，即全部字輸入流的實現都是它的子類。

Reader類的具體層次結構如圖下 所示，該類的方法與 InputerSteam 類的方法相似，這裏再也不介紹。

輸出流：在 Java 中全部輸出流類都是 OutputStream 抽象類（字節輸出流）和 Writer 抽象類（字符輸出流）的子類。其中 OutputStream 類是字節輸出流的抽象類，是全部字節輸出流的父類，其層次結構如圖 

 

OutputStream 類是全部字節輸出流的超類，用於以二進制的形式將數據寫入目標設備，該類是抽象類，不能被實例化。OutputStream 類提供了一系列跟數據輸出有關的方法，以下所示。
int write (b)：將指定字節的數據寫入到輸出流。
int write (byte[] b)：將指定字節數組的內容寫入輸出流。
int write (byte[] b,int off,int len)：將指定字節數組從 off 位置開始的 len 字芳的內容寫入輸出流。
close()：關閉數據流，當完成對數據流的操做以後須要關閉數據流。
flush()：刷新輸出流，強行將緩衝區的內容寫入輸出流。

字符輸出流的父類是 Writer，其層次結構如圖

輸入/輸出類

• 在java.io包中提供了60多個類（流）
• 從功能上分爲兩大類：輸入流和輸出流
• 從流結構上分爲字節流（以字節爲處理單位或稱面向字節）和字符流（以字符爲處理單位或稱面向字符）

字節流的輸入流和輸出流基礎是InputStream和OutputStream這兩個抽象類，字節流的輸入輸出操做由這兩個類的子類實現，字符流是java1.1版後新增長的以字符爲單位進行輸入輸出處理的流，字符流輸入輸出的基礎是抽象類Reader和Writer

• 字節流，數據的處理以字節爲基本單位，每次讀寫8位二進制數（一個字節）。也稱爲二進制流。
• 字符流，用於字符數據的處理，每次讀寫16位二進制數（兩個字節）。

	字節流	字符流
輸入	InputStream	Reader
輸出	OutputStream	Writer

 

 

 

NIO,和傳統Io有何區別

    咱們使用InputStream從輸入流中讀取數據時，若是沒有讀取到有效的數據，程序將在此處阻塞該線程的執行。其實傳統的輸入裏和輸出流都是阻塞式的進行輸入和輸出。 不只如此，傳統的輸入流、輸出流都是經過字節的移動來處理的（即便咱們不直接處理字節流，但底層實現仍是依賴於字節處理），也就是說，面向流的輸入和輸出一次只能處理一個字節，所以面向流的輸入和輸出系統效率一般不高。 
    從JDk1.4開始，java提供了一系列改進的輸入和輸出處理的新功能，這些功能被統稱爲新IO(NIO)。新增了許多用於處理輸入和輸出的類，這些類都被放在java.nio包及其子包下，而且對原io的不少類都以NIO爲基礎進行了改寫。新增了知足NIO的功能。 
    NIO採用了內存映射對象的方式來處理輸入和輸出，NIO將文件或者文件的一塊區域映射到內存中，這樣就能夠像訪問內存同樣來訪問文件了。經過這種方式來進行輸入/輸出比傳統的輸入和輸出要快的多。

JDk1.4使用NIO改寫了傳統Io後，傳統Io的讀寫速度和NIO差不了太多。下節將詳細討論NIO的知識