Java 的 I/O 大概可以分成以下几类:
- 磁盘操作:File
- 字节操作:InputStream 和 OutputStream
- 字符操作:Reader 和 Writer
- 对象操作:Serializable
- 网络操作:Socket
- 新的输入/输出:NIO
同步与异步
同步: 同步就是发起一个调用后,被调用者未处理完请求之前,调用不返回。
异步: 异步就是发起一个调用后,立刻得到被调用者的回应表示已接收到请求,但是被调用者并没有返回结果,此时我们可以处理其他的请求,被调用者通常依靠事件,回调等机制来通知调用者其返回结果。
同步和异步的区别最大在于异步的话调用者不需要等待处理结果,被调用者会通过回调等机制来通知调用者其返回结果。
阻塞和非阻塞
阻塞: 阻塞就是发起一个请求,调用者一直等待请求结果返回,也就是当前线程会被挂起,无法从事其他任务,只有当条件就绪才能继续。
非阻塞: 非阻塞就是发起一个请求,调用者不用一直等着结果返回,可以先去干其他事情。
举个生活中简单的例子,你妈妈让你烧水,小时候你比较笨啊,在那里傻等着水开(同步阻塞)。等你稍微再长大一点,你知道每次烧水的空隙可以去干点其他事,然后只需要时不时来看看水开了没有(同步非阻塞)。后来,你们家用上了水开了会发出声音的壶,这样你就只需要听到响声后就知道水开了,在这期间你可以随便干自己的事情,你需要去倒水了(异步非阻塞)。
序列化
序列化就是将一个对象转换成字节序列,方便存储和传输。
- 序列化:ObjectOutputStream.writeObject()
- 反序列化:ObjectInputStream.readObject()
不会对静态变量进行序列化,因为序列化只是保存对象的状态,静态变量属于类的状态。
序列化的类需要实现 Serializable 接口,它只是一个标准,没有任何方法需要实现,但是如果不去实现它的话而进行序列化,会抛出异常。
transient 关键字可以使一些属性不会被序列化。
BIO
同步阻塞I/O模式,数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成
NIO
同步非阻塞的I/O模型
新的输入/输出 (NIO) 库是在 JDK 1.4 中引入的,弥补了原来的 I/O 的不足,提供了高速的、面向块的 I/O。
流与块:
I/O 与 NIO 最重要的区别是数据打包和传输的方式,I/O 以流的方式处理数据,而 NIO 以块的方式处理数据。
通道与缓冲区:
通道 Channel 是对原 I/O 包中的流的模拟,可以通过它读取和写入数据。
通道是双向的,可以用于读、写或者同时用于读写
发送给一个通道的所有数据都必须首先放到缓冲区中,同样地,从通道中读取的任何数据都要先读到缓冲区中。
Non-blocking IO(非阻塞IO)
IO流是阻塞的,NIO流是不阻塞的。
Java NIO使我们可以进行非阻塞IO操作。比如说,单线程中从通道读取数据到buffer,同时可以继续做别的事情,当数据读取到buffer中后,线程再继续处理数据。写数据也是一样的。另外,非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道,但不需要等待它完全写入,这个线程同时可以去做别的事情。
Java IO的各种流是阻塞的。这意味着,当一个线程调用 read() 或 write() 时,该线程被阻塞,直到有一些数据被读取,或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了
Selectors(选择器)
NIO有选择器,而IO没有
一个线程 Thread 使用一个选择器 Selector 通过轮询的方式去监听多个通道 Channel 上的事件,从而让一个线程就可以处理多个事件
NIO 与普通 I/O 的区别主要有以下两点:
- NIO 是非阻塞的;
- NIO 面向块,I/O 面向流。
- NIO 有选择器,I/O没有
AIO (Asynchronous I/O)
AIO 也就是 NIO 2。在 Java 7 中引入了 NIO 的改进版 NIO 2,它是异步非阻塞的IO模型。异步 IO 是基于事件和回调机制实现的,也就是应用操作之后会直接返回,不会堵塞在那里,当后台处理完成,操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。