JavaL-11: IO和NIO

李文轩 2019-04-16
声明：这是本人学习极客时间的Java核心36讲的笔记，有侵权请联系我。

IO、NIO、NIO 2（AIO）

1. java.io包，基于流模型视线。交互方式为同步阻塞的方式；在读取输入或写入输出流时，完成前，线程会一直阻塞，它们之间的调用是可靠性的线性顺序。
   • 优点：直观，简单
   • 缺点：IO效率和扩展局限性
2. jave.nio包，可构建多路用且同步非阻塞的IO程序；提供了接近系统底层的高性能数据操作方式。
3. Asynchronous IO，异步非阻塞。异步IO操作基于事件和回调机制，应用操作直接返回，不会阻塞。

同步和异步

• 同步：可靠的有序运行机制，当进行同步操作时，后续任务时等待当前调用返回，才会进行下一步。
• 异步：其他任务不需要等待当前调用当返回，通常依靠事件和回调等机制来实现任务次序关系。

阻塞与非阻塞

• 阻塞：在阻塞操作中，当前线程会处于阻塞状态，无法进行其他任务，当条件就绪才能继续（像读取或者写入操作完成）

• 非阻塞：不管IO操作是否结束，直接返回，相应当操作将在后台继续处理。

• 同步或阻塞不一定就是低效的，按使用场景做分析

IO 的知识点

• IO不仅是对文件的操作，还是在网络编程中的IO操作

• 输入输出流（InputStream/OutputStream ）用于读取或写入字节，例如操作图片文件

• Reader/Writer 用于操作字符，增加了字符编解码等功能。

• BufferedOutputStream等带缓冲区的实现，可以避免频繁的磁盘读写，提好IO处理效率

• 很多IO工具都实现了Cloneable 接口，目的是进行资源的释放；需要利用try-with-resource / try-finally等保护机制保证IO工具明确关闭。

  

Java NIO

主要组成部分：

• Buffer，高效的数据容器，除了Boolean 所有原始数据类型都有相应的 Buffer 实现。
• Channel，类似在操作系统上看到的文件描述符，是被用来支持批量式生产 IO 操作的一种抽象。
• Selector，NIO 多路复用的基础。它可以检测到注册在 Selector 上多个 Channel 中，是否有 Channel处于就绪状态。也实现了单线程对多 Channel 的高效管理。
• Chartset，提供 Unicode 字符串定义，NIO也提供了相应的编解码器等。

NIO和多路复用的目的：

• Java中的线程是重量级的，启动或者销毁一个线程是有明显开销的。
• 每个线程都有单独的线程栈等结构，需要占用的内存较多。