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1、Java I/O发展史

Java IO（Input/Output）是Java语言中用于读写数据的API，它提供了一系列类和接口，用于读取和写入各种类型的数据。下面是Java IO发展史的简要介绍：

JDK 1.0（1996年） 最初的Java IO只支持字节流（InputStream、OutputStream）和字符流（Reader、Writer）两种，基于阻塞式IO（BIO）模型。

JDK 1.1（1997年） JDK 1.1引入了NIO（New IO）包，支持了缓存区（Buffer）、通道（Channel）等概念，提供了更高效的IO操作方式，可以实现非阻塞式IO（NIO）模式。

JDK 1.4（2002年） JDK 1.4增加了NIO.2 API，也称为Java NIO with buffers，提供了更强大的文件处理功能和更高效的IO操作。

JDK 7（2011年） JDK 7引入了NIO.2的改进版——NIO.2 with Completion Ports，也称为AIO（Asynchronous IO），支持异步IO方式，在处理大量并发请求时具有优势。

以下是三者之间的区别：

阻塞IO

（BIO） BIO是Java最初的IO模型，它采用阻塞方式进行数据读写操作。即当一个线程在执行IO操作时，若没有数据可读，则该线程会一直阻塞等待，直到有数据可读或者超时。BIO适合处理连接数比较小且固定的场景，但并发能力不足。

非阻塞IO

（NIO） NIO是Java 1.4引入的新的IO模型，它采用了多路复用器（Selector）机制，通过少量线程同时管理多个通道，实现了单线程同时处理多个请求的效果。NIO具有高并发性、高吞吐量和更高的可靠性，适合处理连接数多且连接时间较短的场景。

异步IO（AIO） AIO是Java 1.7开始支持的IO模型，它采用事件驱动的方式进行数据读写操作，当数据准备好后，在回调函数中进行处理。与NIO不同，AIO的读写操作是异步的，不需要通过轮询方式去检查数据是否准备好。AIO适合处理连接数多、连接时间长且有较多读写操作的场景。

2、Java IO

2.1 简介

在Java编程中，IO（Input/Output）操作是非常常见的操作，它涉及到文件读写、网络通信等方面。Java提供了各种类来支持这些操作。本文将从IO的基础知识讲起，逐步深入，介绍Java IO的各个方面。

2.2 基础概念

2.2.1 输入流和输出流

在Java中，输入流（InputStream）和输出流（OutputStream）是两个重要的抽象类。输入流表示输入数据的来源，可以是文件、网络连接、管道等；输出流表示输出数据的去向，可以是文件、网络连接、管道等。输入流和输出流的使用方式是相似的，都是通过创建流对象，然后使用相应的方法接口进行读写操作。

2.2.2 字节流和字符流

Java中的IO操作还可以分为字节流和字符流两种。字节流以字节（byte）为单位进行操作，适用于处理二进制数据，例如图像、音频等；而字符流以字符（char）为单位进行操作，适用于处理文本数据，例如文本文件等。Java中，字节流主要由InputStream和OutputStream类以及其子类实现，而字符流主要由Reader和Writer类以及其子类实现。

2.2.3 缓冲流

在进行IO操作时，我们可能需要经常进行读写操作，而频繁的读写可能会导致性能问题。为了解决这个问题，Java提供了缓冲流（Buffered Stream）来提高IO操作的效率。缓冲流可以通过内部缓存区域来减少对底层资源的访问次数，从而提高数据读写的效率。

2.3 Java IO的使用

2.3.1 文件读写

Java中的文件读写是开发中最常见的操作之一。下面是一个读取文件内容并输出的示例：

try (FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt"); InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis); BufferedReader br = new BufferedReader(isr)) { String line; while ((line = br.readLine()) != null) { System.out.println(line); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }

在这个示例中，我们使用了FileInputStream、InputStreamReader和BufferedReader等类来完成文件的读取。首先，我们通过FileInputStream类创建了一个输入流对象，并指定了要读取的文件名称；然后通过InputStreamReader将字节流转换为字符流，再通过BufferedReader实现按行读取文本内容。

类似地，在Java中进行文件写操作也非常简单，下面是一个写入文件的示例：

try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test.txt"); OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos); BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw)) { bw.write("Hello, world!");} catch (IOException e) { e.printStackTrace();}

在这个示例中，我们使用了FileOutputStream、OutputStreamWriter和BufferedWriter等类来完成文件的写入。首先，我们通过FileOutputStream类创建了一个输出流对象，并指定了要写入的文件名称；然后通过OutputStreamWriter将字节流转换为字符流，再通过BufferedWriter实现按行写入文本内容。

3、Java NIO

3.1 简介

Java NIO（New IO）是Java SE 1.4引入的一个新的IO API，它提供了比传统IO更高效、更灵活的IO操作。与传统IO相比，Java NIO的优势在于它支持非阻塞IO和选择器（Selector）等特性，能够更好地支持高并发、高吞吐量的应用场景。本文将从NIO的基础知识讲起，逐步深入，介绍Java NIO的各个方面。

3.2 核心概念

3.2.1 选择器（Selector）

选择器是Java NIO中的一个重要组件，它可以用于同时监控多个通道的读写事件，并在有事件发生时立即做出响应。选择器可以实现单线程监听多个通道的效果，从而提高系统吞吐量和运行效率。

3.2.2 通道（Channel）

通道是一个用于读写数据的对象，类似于Java IO中的流（Stream）。与流不同的是，通道可以进行非阻塞式的读写操作，并且可以同时进行读写操作。通道分为两种类型：FileChannel和SocketChannel，分别用于文件和网络

通信。

3.2.3 缓冲区（Buffer）

在Java NIO中，所有数据都是通过缓冲区对象进行传输的。缓冲区是一段连续的内存块，可以保存需要读写的数据。缓冲区对象包含了一些状态变量，例如容量（capacity）、限制（limit）、位置（position）等，用于控制数据的读写。

3.3 Java NIO的使用

3.3.1 缓冲区操作

Java NIO中的缓冲区操作主要包括数据读取和数据写入两种操作。下面是一个简单的缓冲区读取示例：

ByteBufferbuffer=ByteBuffer.allocate(1024);try(FileChannelchannel=newFileInputStream("test.txt").getChannel()){intbytesRead=channel.read(buffer);while(bytesRead!=-1){buffer.flip();while(buffer.hasRemaining()){System.out.print((char)buffer.get());}buffer.clear();bytesRead=channel.read(buffer);}}catch(IOExceptione){e.printStackTrace();}

在这个示例中，我们使用了FileChannel类和ByteBuffer类来完成文件的读取。首先，我们通过FileInputStream类创建了一个输入流对象，然后通过getChannel()方法获取到对应的通道对象；接着，我们创建了一个容量为1024字节的ByteBuffer对象，并调用read()方法从通道中读取数据，将读取到的数据保存在缓冲区中。读取完成后，我们通过flip()方法将缓冲区切换为读模式，并使用hasRemaining()和get()方法逐个读取数据；最后通过clear()方法清空缓冲区，准备进行下一轮读取。

Java NIO中的缓冲区写操作也非常类似，下面是一个简单的缓冲区写入示例：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap("Hello, world!".getBytes());try (FileChannel channel = new FileOutputStream("test.txt").getChannel()) { channel.write(buffer);} catch (IOException e) { e.printStackTrace();}

在这个示例中，我们使用了FileChannel类和ByteBuffer类来完成文件的写入。首先，我们通过ByteBuffer.wrap()方法将字符串转换为ByteBuffer对象；然后，我们通过FileOutputStream类创建了一个输出流对象，再通过getChannel()方法获取到对应的通道对象；接着，我们调用write()方法将缓冲区中的数据写入通道中，完成文件写入操作。

3.3.2 通道操作

Java NIO中的通道（Channel）是用于进行数据传输的对象。通道可以连接到源或目标节点，用于读取和写入数据。与传统的Java IO不同，NIO中的通道可以实现非阻塞式地读写数据，从而提高了应用程序的性能和并发处理能力。

要使用通道进行读写操作，首先需要打开通道。Java NIO中有多种类型的通道，每种通道都提供了自己的打开方式。例如，要打开一个文件通道，可以通过FileInputStream或FileOutputStream对象获取对应的FileChannel对象，如下所示：

FileChannel channel = new FileInputStream("file.txt").getChannel();

读取数据 一旦打开了通道，就可以开始读取数据。在NIO中，数据通过缓冲区进行传输。要读取数据，需要将数据存储在缓冲区中，然后从缓冲区中读取数据。以下是一个简单的读取操作示例：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);// 从通道中读取数据int bytesRead = channel.read(buffer);while (bytesRead != -1) { // 切换为读模式 buffer.flip(); // 读取缓冲区中的数据 while (buffer.hasRemaining()) { System.out.print((char) buffer.get()); } // 清空缓冲区 buffer.clear(); bytesRead = channel.read(buffer);}

在这个示例中，我们首先创建了一个容量为1024字节的ByteBuffer对象，并使用channel.read()方法从文件通道中读取数据。读取到数据后，我们将ByteBuffer切换为读模式，再使用hasRemaining()和get()方法逐个读取缓冲区中的数据。

写入数据 要写入数据，也需要将数据存储在缓冲区中，然后将缓冲区中的数据写入到通道中。以下是一个简单的写入操作示例：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap("Hello, world!".getBytes());// 将数据写入通道channel.write(buffer);

在这个示例中，我们首先使用ByteBuffer.wrap()方法将字符串转换为ByteBuffer对象，在通过channel.write()方法将ByteBuffer中的数据写入到通道中。