JAVA IO的那些事

话题一：编码/转码

咱们知道，在网络传输过程当中，说到底，是要传输字节流的，字符流(Writer/Reader)不过是在字节流(InputStream/OutputStream)基础上作了一下封装而已,是JAVA在语法层面上给咱们作的一个东西。

下面咱们来先看看一段代码：

运行结果： get info : 涓栫晫锛屼綘濂? get info : 世界，你?? 分析： 首先来讲，S1是乱码，这个是好理解的，但是为何S2也是乱码呢？ 第一，S经过UTF-8编码造成字节数据B 第二，接收方拿到B，经过GBK来进行转码，获得S1，很显然会乱码。 更加剧要的一点是：极可能B在GBK字符集中根本没有任何映射，那么此时GBK会指定一些特殊符号代替，好比？ 第三，利用S1想还原原先的字节流的想法可能失败！ 由于在上面的第二中，原来有些字节数据经过GBK的转码，可能被弄成?，而?在GBK中的字节数据和原先的字节数据就极可能不同了！因而S2就这样被乱码了。 这说明，在编码的转换过程当中，是极可能转不回来的！

话题二：网络交换数据的IO过程

从上面的图能够看出，JAVA自己不参与数据在网络上的传输，JAVA仅仅作的是，若是要发送数据，那么把字节流交给KERNEL；若是须要读取数据，那么从KERNEL中读取字节流。

发送与接收，若是采起一致的编码，那么就不会乱码！

在网络中传输的，应该是一种协议，不过是用字节流表达而已，好比，字节流的编码，大小，字节内容等。

话题三：JAVA BIO

Java BIO，即传统的IO，阻塞的IO，也是最经常使用，最基本的IO了，下面就来剖析下它！

• Input/Output

Input:输入，把数据从磁盘、键盘、网络，内存中输入到程序中；

Output:输出，把程序中的数据输出到磁盘、显示器、网络、内存中；

能够说，没有IO，就没有结果，就没有价值！

• 字节流 VS 字符流
  

字节流的源头是：InputStream/OutputStream

字符流的源头是：Reader/Writer

首先来讲，咱们必定得忘记字符流这回事，而是从字节流的角度进行理解IO。

之因此，存在字符流，是由于毕竟字节不是那么可视化，所以提供了把字节流转化成字符流的方式。

咱们能够关注下Reader/Writer的子类：

能够清楚的看到，在InputStreamReader/OutputStreamWriter提供的构造方法中，接受一个字节流以及编码。其实，这就是字节流转化成字符流的桥梁。咱们须要注意的是，在这个转化过程当中，须要特别注意编码问题，最好就是手动的、明确的指定编码，而不是走默认的环境编码什么的。

• DataInputStream/DataOutputStream
  

这种数据流有个特色，就是提供了各类readXXX/writeXXX方法，以下所示：

试想下，若是咱们想经过网络，给对方发送个int，咱们难道得本身将int转成4个字节来进行发送？这也太麻烦了吧，而DataInputStream已经提供好了众多数据格式的操做了。在Socket通讯时，当咱们须要封装Socket的IO操做时，能够考虑用这个数据流。

• ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream
  

内存字节流，这种流，会将内存中的字节包装造成流，延伸来看，String也能够先获取byte[]，而后在转化成这种内存字节流。

• ObjectInputStream/ObjectOutputStream
  

对象字节流，类比的思想，就是将对象包装造成字节流，而后，能够写入磁盘（持久化），能够经过网络发送出去（对方接受后，将字节流反序列化获得对象）。

• 压缩流

ZipInputStream/GZinputStream/JarInputStream...

这些压缩流，能够套在文件字节流上，也能够套在网络字节流上（节省网络通讯量）。

• BufferedInputStream/BufferedOutputStream
  

若是咱们想要Buffer功能，能够套一层Buffer流，Buffer每每会快点，这是为何呢？

下面咱们简单来看看BufferedOutputStream的实现：

能够看到在BufferedOutputStream内部维护了一个byte[]，默认构造的状况下，大小是8192。

若是写，没有超出byte[]大小，那么写入byte[]，这个过程固然至关快；若是超出了byte[]大小，那么flushBuffer，而flushBuffer才是真正写入的地方，并且是一次性的写入byte[]。

实际上，利用Buffer功能，将随机写变成了顺序写，固然快了！

• PrintStream
  

打印字节流，咱们常用到的System.out,System.err就是PrintStream对象，提供了众多数据格式的print方法。在重定向中，利用System.setOut/setErr，其实都是set到一个PrintStream上。

话题四：IO中的装饰思想

IO流涉及的类那么多，每种流都有本身的特色，若是但愿多种功能/特色都汇集在一块儿，那么就要进行包装和装饰功能了。咱们能够以最简单的BUFFER功能，来分析下这个装饰思想。

经过阅读FilterOutputStream类的源码，发现FilterOutputStream类持有OutputStream类的引用，它的每一个方法，都没有干啥，就是对持有的OutputStream的引用进行调用对应方法罢了。

BufferedOutputStream extends FilterOutputStream，它内部经过本身的byte[]，实现BUFFER功能。

到这里，咱们好像发现点端倪了，开始有了些猜想：

那些有特色的IO类，是否是经过extends FilterXXXStream，而后在本身内部“耍些手段”来实现特定功能的呢？

经过上图，能够发现，的确有些有特色的IO类extends FilterXXXStream，好比DataXXXStream/BufferedXXXStream/PrintStream等。

FilterXXXStream就好像一层代理，虽然它什么都没有作，仅仅是经过引用去调用对应方法而已；这样看似无用，其实否则，好比想实现buffer功能，只须要extends FilterXXXStream，而后仅仅重写read/write方法便可，这样不少代码不须要再写，由于从FilterXXXStream上已经得到。Java这样的设计，巧妙！

话题五：flush() / close() 

流用完了，要关闭流时，咱们常常想到要flush，要close，下面咱们来分析分析它们！

2个标示接口，Closeable须要close，Flushable须要flush。

在OutputStream中，实际上它们是空的方法：

很显然，这是但愿子类本身去flush,close。若是用到了Buffer机制，特别是经过修饰的功能拥有了BufferedXXXStream的特色，那么必定得注意flush/close，其实是将byte[]中未处理的数据处理掉。

注意到FileXXXStream并无去重写flush方法，若是extends FileXXXStream类，又没有提供flush的实现，那么将调用的是OutputStream中一个空的flush方法！好比SocketOutputStream extends FileOutputStream，却没有提供重写的flush方法，说明在SOCKET通讯中，并不须要咱们去调用flush方法，它是在内核层面上作的缓冲，而不是JAVA层面的。

所以，对一个IO类，要不要flush，要不要close，咱们得看看它extends who?有buffer机制吗？

话题六：Java BIO vs NIO vs AIO

关于Java BIO/NIO,在前面的博客中已经有所介绍，你们能够参考下面的：

http://zhangfengzhe.blog.51cto.com/8855103/1715530

http://zhangfengzhe.blog.51cto.com/8855103/1726488

http://zhangfengzhe.blog.51cto.com/8855103/1712845

Java BIO:小张同窗有一份快递，因而他去物流中转站去拿货，他在那里等着，一直等到快递来，这段期间，他哪里也不去。

Java NIO:小张同窗，天天去一趟物流中转站，检测下是否是快递的货到了，若是到了，就带回来，若是没有则返回，明天继续。

Java AIO：小张同窗并不去物流中转站，若是货到了，那么快递员“送货上门”。

上面的例子，形象的说明了BIO/NIO/AIO的特色和区别，胖哥说的好，存在就是有价值的，AIO是最新出来的东西，想法是好的，可是不必定是适合的。好比JDBC程序中，咱们发了一个SQL，可是这是个AIO，那么麻烦了，发出这个SQL后，程序马上向下执行，一段时间后SQL结果送来了，这个时候，咱们要拿出保存有发出SQL那个时刻的一些信息。想想，若是这样的AIO不少的话，程序会复杂不少，保存不少信息，回调不少方法。

这也再次说明了一个道理，若是它简单，那么它内在确定很复杂，真是由于它内在的复杂，致使了外在的简单！

到这里，JAVA IO那些事就结束了，你学到了吗？