Java IO系列 | 经典 IO
前言
Android 开发中不可避免会接触到IO，本篇作为系列中的第一篇，将和大家一同花费5分钟的时间，梳理 经典IO 的知识。
重点内容脑图如下，文章亦按照此结构展开，如已熟练掌握，可跳过
作者按：在一些文章、资料中，将JDK1.4前的IO内容，称为 经典IO、 BIO 、 标准IO 、 Blocking IO 、传统IO 、 Java IO。 都有一定的道理，但注意 BIO
、Blocking IO 此类称谓可能引起混淆。本系列中以 经典IO 指代JDK1.4 前的IO
JAVA 经典IO 概述
流模型与分类
在经典IO中，流(stream)是对数据传输的总称。流代表数据的流动。
- 按
操作单位，可以分为字节流，操作对象为字节字符流，操作对象为字符，涉及到编码
- 按
数据流方向， 可以分为：输入流， 输入流代表从某个地方(硬盘、内存、网络等)读入内存输出流， 输出流代表从内存写出到某个地方
- 按
功能类型， 可以分为：节点流， 节点流代表数据的源头和终点，常见的有文件流、数组流和管道流等处理流， 处理流是连接在节点流之上，为节点流提供某种额外的功能,如缓冲、转换等
优点
不难想象，IO的 场景 和 处理过程 是多而繁杂的，因此需要 加以抽象 、并 建立类簇，以满足程序设计的通用性和扩展性，而 流 的抽象非常贴切，包含了最基础的操作API。
对于调用方而言非常友好。
局限性
经典IO 设计中采用 同步阻塞机制 。以读为例，调用 read() 方法时，如果数据尚未就绪，线程会阻塞。这会降低程序的运行效率，在网络IO中更加明显。
对于IO负荷较小的客户端程序，尚可接受，但对于 高负载 、高并发 的服务器环境，经典IO存在明显的瓶颈，并不能充分发挥硬件性能和带宽。
字节流
按照数据流方向，JDK中设计有两个基类：
InputStream读取字节数据的抽象父类OutputStream写出字节数据的抽象父类
UML
JDK中主要的类UML图如下：
作者按：每个子类的具体作用不再展开，如您尚不清楚部分类的作用，可直接阅读JDK中的注释
FileInputStream和FileOutputStream:用于读写文件BufferedInputStream和BufferedOutputStream:带缓冲的文件流,可以提高读写效率DataInputStream和DataOutputStream:用于读写基本数据类型ByteArrayInputStream和ByteArrayOutputStream:操作内存中的字节数组ObjectInputStream和ObjectOutputStream:用于读写可序列化的对象
当下，应用中 ObjectInputStream、ObjectOutputStream 使用相对较少，一般会将其序列化为JSON、XML存储或映射到数据库。
对象类必须满足以下条件：
- 实现
java.io.Serializable接口。 - 该类
除transient关键字修饰的所有属性必须是可序列化的。
class Demo {
public static void main(String[] args) throws Exception{
// 写对象
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.txt"));
oos.writeObject(new Person("张三", 25));
oos.close();
// 读对象
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.txt"));
Person p = (Person) ois.readObject();
ois.close();
System.out.println(p.getName() + ", " + p.getAge());
// 张三, 25
}
}
字符流
按照数据流的方向，JDK中设计有两大基类：
Reader:读取字符数据的抽象父类。Writer:写出字符数据的抽象父类。
UML
JDK中主要的类UML图如下：
FileReader和FileWriter:用于读取和写入字符文件BufferedReader和BufferedWriter:带缓冲的文件字符流,可以提高读写效率CharArrayReader和CharArrayWriter:读取和写入内存字符数组PipedReader和PipedWriter:pipe输入流、输出流,线程间通信InputStreamReader和OutputStreamWriter:将字节流转化为字符流,作为桥梁使用
不再展示使用方式
缓冲流
缓冲流内部有一个缓冲区,可以减少实际读取数据的次数,从而提高流的读取、写入效率。
缓冲流是一种加强的流, 内部拥有一个 缓冲区 ,可以 减少系统调用的次数,从而提高读写效率 。
Java 提供了以下的缓冲流:
- 字节缓冲流
BufferedInputStream和BufferedOutputStream: 对FileInputStream和FileOutputStream加以缓冲 - 字符缓冲流
BufferedReader和BufferedWriter: 对FileReader和FileWriter加以缓冲
打印流
PrintStream 和 PrintWriter 可以打印各种数据类型，PrintWriter 的打印格式更加丰富一些,支持字符串的格式化输出。
两者主要区别:
PrintStream是字节流,PrintWriter是字符流。PrintStream不支持写入文件之外的其他sink, 但PrintWriter支持。- 在API丰富性上，
PrintStream只有print()和println()两个打印API,PrintWriter更丰富,且支持格式化输出。 PrintWriter可能抛出IOException。
PrintStream 存在少许性能优势，但在大多数情况下 PrintWriter 比 PrintStream 更实用。
随机访问流
RandomAccessFile 可以随机访问文件中的任意位置，它既可以作为输入流也可以作为输出流。
它具有两个构造方法:
RandomAccessFile(File file, String mode)RandomAccessFile(String name, String mode)
mode参数 指定打开文件的模式,有以下几种:
- r: 只读模式
- rw: 读写模式
- rws: 读写同步模式
- rwd: 读写,同步元数据
rws,比rw的写多了同步，同步写入指的是将文件内容和元数据同步写入磁盘,保证数据不丢失。例如,我们写入一些数据,关闭流后,数据实际上还在操作系统的缓冲区,还没有真正写入磁盘，如果系统出现异常，缓冲区数据会丢失。
rwd,比rw多了同步元数据，元数据是描述数据属性和结构的信息,文件系统会维护每个文件的元数据,如:
- 文件大小
- 创建时间
- 最后修改时间
- 文件权限
- 文件类型等 rwd模式会在修改文件内容后自动更新文件的元数据,保证元数据的同步性
在文件断点续传需求场景下，RandomAccessFile 具有极高适用性，结合切片处理的思路，可以充分发挥带宽和多核多线程优势。
结语
本篇文章简单梳理了Java 经典IO的基础知识，并未深入，应对客户端中的需求场景已基本够用，下一篇，我们将继续梳理Java NIO的基础知识。