Java IO相關API概覽

文件相關的概念

全部文件都是二進制保存的。

可是爲了處理數據，高級語言引入了數據類型的概念，文件處理也是相似，全部文件都是以二進制形式保存的，可是爲了便於理解和處理文件，文件也有「文件類型」的概念，如pdf，jpg，zip。每種文件類型都有必定的格式，表明值文件含義和二進制之間的映射關係。

文件類型能夠粗略地分爲兩類：

文本文件：.txt，.java，.html等

二進制文件：.zip，.pdf，.mp3等

Java文件概述

在Java中，文件通常不是單獨處理的，而是視爲輸入輸出流。輸入流就是能夠從中獲取數據，輸入流的實際提供者可使鍵盤、文件、網絡。輸出流就是能夠向其中寫入數據，輸出流的實際目的地可使顯示終端、文件、網絡。

Java IO的基本類大多位於java.io包中。InputStream表示輸入流，OutputStream表示輸出流。

基本的字節流按字節讀寫，沒有緩衝區，這不方便使用，Java解決這個問題的方法是使用裝飾器模式，引入了不少裝飾類，對基本的流增長功能，以方便使用，通常一個類只關注一個方面，實際使用時，常常會須要多個裝飾類。

Java中有不少裝飾類，有兩個基類：

過濾器輸入流FilterInputStream

和過濾器輸出流FilterOutputStream，

所謂過濾，就相似於自來水管道，流入的是水，流出的也是水，功能不變，或者只是增長功能，它有不少子類，這裏列舉一些：

對流起緩衝裝飾的子類是BufferedInputStream和BufferedOutputStream。

能夠按八種基本類型和字符串對流進行讀寫的子類是DataInputStream和DataOutputStream。

能夠對流進行壓縮和解壓縮的子類有GZIPInputStream, ZipInputStream, GZIPOutputStream, ZipOutputStream。

能夠將基本類型、對象輸出爲其字符串表示的子類有PrintStream。

Reader/Writer

以InputStream/OutputStream爲基類的流基本都是以二進制形式處理數據的，不可以方便的處理文本文件，沒有編碼的概念，可以方便的按字符處理文本數據的基類是Reader和Writer，它也有不少子類：

讀寫文件的子類是FileReader和FileWriter。

起緩衝裝飾的子類是BufferedReader和BufferedWriter。

將字符數組包裝爲Reader/Writer的子類是CharArrayReader和CharArrayWriter。

將字符串包裝爲Reader/Writer的子類是StringReader和StringWriter。

將InputStream/OutputStream轉換爲Reader/Writer的子類是InputStreamReader OutputStreamWriter。

將基本類型、對象輸出爲其字符串表示的子類PrintWriter。

File

上面介紹的都是操做數據自己，而關於文件路徑、文件元數據、文件目錄、臨時文件、訪問權限管理等，Java使用File這個類來表示。

NIO

NIO表明一種不一樣的看待IO的方式，它有緩衝區和通道的概念，利用緩衝區和通道每每能夠達成和流相似的目的，不過，它們更接近操做系統的概念，某些操做的性能也更高。好比，拷貝文件到網絡，通道能夠利用操做系統和硬件提供的DMA機制(Direct Memory Access，直接內存存取) ，不用CPU和應用程序參與，直接將數據從硬盤拷貝到網卡。

除了看待方式不一樣，NIO還支持一些比較底層的功能，如內存映射文件、文件加鎖、自定義文件系統、非阻塞式IO、異步IO等。

序列化和反序列化

簡單來講，序列化就是將內存中的Java對象持久保存到一個流中，反序列化就是從流中恢復Java對象到內存。序列化/反序列化主要有兩個用處，一個是對象狀態持久化，另外一個是網絡遠程調用，用於傳遞和返回對象。

Java主要經過接口Serializable和類ObjectInputStream/ObjectOutputStream提供對序列化的支持，基本的使用是比較簡單的，但也有一些複雜的地方。

不過，Java的默認序列化有一些缺點，好比，序列化後的形式比較大、浪費空間，序列化/反序列化的性能也比較低，更重要的問題是，它是Java特有的技術，不能與其餘語言交互。

XML是前幾年最爲流行的描述結構性數據的語言和格式，Java對象也能夠序列化爲XML格式，XML容易閱讀和編輯，且能夠方便的與其餘語言進行交互。

XML強調格式化但比較"笨重"，JSON是近幾年來逐漸流行的輕量級的數據交換格式，在不少場合替代了XML，也很是容易閱讀和編輯，Java對象也能夠序列化爲JSON格式，且與其餘語言進行交互。

XML和JSON都是文本格式，人容易閱讀，但佔用的空間相對大一些，在只用於網絡遠程調用的狀況下，有不少流行的、跨語言的、精簡且高效的對象序列化機制，如ProtoBuf, Thrift, MessagePack等。MessagePack是二進制形式的JSON，更小更快。