Java IO/NIO學習總結

下面是本身學習整理Java IO/NIO的總結，期間瀏覽了網上不少優秀的總結分析文章，一併貼在這裏供你們學習參考。IO的知識點學習大概分爲如下幾個部分：

1. 概念理解

2. 熟悉Java IO API

3. 熟悉Java NIO API

4. 系統的IO優化

5. 優秀IO/NIO開源框架學習

第一部分：概念理解

什麼是IO？IO就是Input（輸入）和Output（輸出），好比：從文件系統中讀取某個文件的內容，一臺服務器將數據發送到另外一臺服務器，這些都是IO操做。IO研究的問題無非就是把什麼樣的數據（數據格式）以什麼數據形式發送到哪裏的問題。

第二部分：熟悉Java IO  API

1. 基於字節操做的 I/O 接口：InputStream 和 OutputStream

2. 基於字符操做的 I/O 接口：Writer 和 Reader

3. 基於磁盤操做的 I/O 接口：File（重點）

4. 基於網絡操做的 I/O 接口：Socket（重點）

前兩組主要是根據傳輸數據的數據格式，後兩組主要是根據傳輸數據的方式，雖然 Socket 類並不在 java.io 包下，可是它的實質也是IO。

第三部分：熟悉Java NIO  API

Java NIO的出現是爲了彌補IO在不少方面的不足。Java NIO是基於Buffer和Channel的。他們最主要的區別在於：

IO	NIO
Stream oriented（面向流）	Buffer oriented（面向buffer）
Blocking IO（阻塞）	Non blocking IO（非阻塞）
	Selector（選擇器）

傳統IO操做狀態沒法記錄，不知道讀/寫了多少，還有多少是有效字節，下次從哪裏開始讀/寫，NIO則很好的解決了這個問題，使得操做更加精確可控，並且讀寫效率更高。

NIO裏關鍵的Buffer實現：

• ByteBuffer

• CharBuffer

• IntBuffer

• ShortBuffer

• LongBuffer

• FloatBuffer

• DoubleBuffer

• MappedbyteBuffer

NIO裏關鍵的Channel實現：

• FileChannel：從文件中讀寫數據

• DatagramChannel：經過UDP 讀寫網絡中的數據

• SocketChannel：經過TCP讀寫網絡中的數據

• ServerSocketChannel：能夠監聽新進來的TCP鏈接，像web 服務器那樣。對每個新進來得鏈接都會建立一個SocketChannel。

其它重要的類：

• Selector

• SelectionKey

• Channels

重要概念的理解：同步、異步、阻塞、非阻塞

buffer的理解：capacity、limit、position、mark

第四部分：系統的IO優化

磁盤IO優化：

• 增長緩存，減小磁盤訪問次數

• 優化磁盤的管理系統，設計最優的磁盤訪問策略，以及磁盤的尋址策略，這裏是在底層操做系統層面考慮的。

• 設計合理的磁盤存儲數據塊，以及訪問這些數據塊的策略，這裏是在應用層面考慮的。如咱們能夠給存放的數據設計索引，經過尋址索引來加快和減小磁盤的訪問，還有能夠採用異步和非阻塞的方式加快磁盤的訪問效率。

• 應用合理的 RAID 策略提高磁盤 IO，

網絡IO優化：

• 一個是減小網絡交互的次數：要減小網絡交互的次數一般咱們在須要網絡交互的兩端會設置緩存，好比 Oracle 的 JDBC 驅動程序，就提供了對查詢的 SQL 結果的緩存，在客戶端和數據庫端都有，能夠有效的減小對數據庫的訪問。關於 Oracle JDBC 的內存管理能夠參考《 Oracle JDBC 內存管理》。除了設置緩存還有一個辦法是，合併訪問請求：如在查詢數據庫時，咱們要查 10 個 id，我能夠每次查一個 id，也能夠一次查 10 個 id。再好比在訪問一個頁面時經過會有多個 js 或 css 的文件，咱們能夠將多個 js 文件合併在一個 HTTP 連接中，每一個文件用逗號隔開，而後發送到後端 Web 服務器根據這個 URL 連接，再拆分出各個文件，而後打包再一併發回給前端瀏覽器。這些都是經常使用的減小網絡 I/O 的辦法。

• 減小網絡傳輸數據量的大小：減小網絡數據量的辦法一般是將數據壓縮後再傳輸，如 HTTP 請求中，一般 Web 服務器將請求的 Web 頁面 gzip 壓縮後在傳輸給瀏覽器。還有就是經過設計簡單的協議，儘可能經過讀取協議頭來獲取有用的價值信息。好比在代理程序設計時，有 4 層代理和 7 層代理都是來儘可能避免要讀取整個通訊數據來取得須要的信息。

• 儘可能減小編碼：一般在網絡 I/O 中數據傳輸都是以字節形式的，也就是一般要序列化。可是咱們發送要傳輸的數據都是字符形式的，從字符到字節必須編碼。可是這個編碼過程是比較耗時的，因此在要通過網絡 I/O 傳輸時，儘可能直接以字節形式發送。也就是儘可能提早將字符轉化爲字節，或者減小字符到字節的轉化過程。

• 根據應用場景設計合適的交互方式：所謂的交互場景主要包括同步與異步阻塞與非阻塞方式

第五部分：優秀IO/NIO開源框架學習

目前開源社區比較優秀的IO/NIO開源框架有：Apache MINA、Netty

經過學習優秀的開源框架，咱們能夠昇華咱們所學，進一步的加深對IO/NIO的理解。如下是一些優秀的參考博客：

一、Java NIO系列教程（重點推薦）：

http://www.iteye.com/magazines/132-Java-NIO

二、深刻分析 Java I/O 的工做機制（重點推薦）：

https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-javaio/

三、深刻分析Java中的中文編碼問題（重點推薦）：

https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-chinesecoding/

四、Java深刻歷險——Java IO

http://www.infoq.com/cn/articles/cf-java-i-o

五、Java NIO分析

https://askingwindy.gitbooks.io/gitbook-java-interview-note/content/io/syn-ays-blocked/nio.html

六、Java NIO原理圖文分析

http://weixiaolu.iteye.com/blog/1479656