“对语言设计人员来说,创建好的输入/输出系统是一项特别困难的任务。”
――《Think in Java》
历史背景:
无论是系统、还是语言的设计中IO的设计都是异常复杂的。面临的最大的挑战一般是如何覆盖所有可能的因素,我们不仅仅要考虑文件、控制台、网络、内存等不同的种类,而且要处理大量的不同的读取方式,如:顺序读取、随机读取,二进制读取、字符读取,按行读取、按字符读取……
Linux是第一个将设备抽象为文件的操作系统,在Linux中所有的外部设备都可以用读取文件的方法读取,这样编程人员就可以以操作文件的方法操作任何设备。C++在IO方面也做了一些改进――引进了流的概念,我们可以通过cin、cout读写一些对象。Java语言在IO设计方面取得较大的成功,它是完全面向对象的,主要采用装饰器模式避免大量的类,包括了最大的可能性,提供了较好的扩展机制……
“Java库的设计者通过创建大量类来攻克这个难题。事实上,Java的IO系统采用了如此多的类,以致刚开始会产生不知从何处入手的感觉(具有讽刺意味的是,Java的IO设计初衷实际要求避免过多的类)。” 上面一段来自《Think in Java》,确实很多初学者刚刚学习java的IO时会比较茫然,不过等我们知道装饰器模式(Decorator)的用意、场景及其在Java的IO包中的使用,你可能会真正领会整个IO的FrameWork。
I/O 问题是任何编程语言都无法回避的问题,可以说 I/O 问题是整个人机交互的核心问题,因为 I/O 是机器获取和交换信息的主要渠道。在当今这个数据大爆炸时代,I/O 问题尤其突出,很容易成为一个性能瓶颈。正因如此,所以 Java 在 I/O 上也一直在做持续的优化,如从 1.4 开始引入了 NIO,提升了 I/O 的性能。
IO的分类:
java.io包中堵塞型IO:
QAQ点击查看大图
javaIO的分类:
-
流式IO:
-
非流式IO:
-
文件读取相关的类:
按照分类的具体介绍:
流式部分可以概括为:两个对应一个桥梁。两个对应指:
1.字节流(Byte Stream)和字符流(Char Stream)的对应;
2.输入和输出的对应。一个桥梁指:从字节流到字符流的桥梁。对应于输入和输出为InputStreamReader和 OutputStreamWriter。
在流的具体类中又可以具体分为:
1.介质流(Media Stream或者称为原始流Raw Stream)――主要指一些基本的流,他们主要是从具体的介质上,如:文件、内存缓冲区(Byte数组、Char数组、StringBuffer对象)等,读取数据;
2.过滤流(Filter Stream)――主要指所有FilterInputStream/FilterOutputStream和FilterReader/FilterWriter的子类,主要是对其包装的类进行某些特定的处理,如:缓存等。
流式IO结构简图:
非流式IO结构简图:
-
File
-
RandomAccessFile
-
FileDescriptor
RandomAccessFile
可能有些场合我们需要在文件中随机插入数据、在流中来来回回地执行某些操作,这时候我们绝对不可以使用流相关的对象。很幸运JDK的设计者为我们设计了一个单独的类RandomAccessFile,它可以完成打开、关闭文件、以基本数据类型的方式读取数据、读取下一个行、以UTF等格式读取数据、写入各种类型的数据、比较特殊的是他可以通过文件指针的seek方法让文件指针移到某个位置,可以通过getFilePointer方法得到当前指针的位置、可以通过length()方法得到当前文件的容量、通过getFD得到FileDescriptor对象,通过getChannel方法得到FileChannel对象,从而和New IO整合。
文件读取相关的类:
-
SerializablePermission
-
FileSystem
-
Win32FileSystem
-
WinNTFileSystem
java.nio包中的非堵塞型IO:
点击查看大图QAQ
nio的好处:
学过操作系统的朋友都知道系统运行的瓶颈一般在于IO操作,一般打开某个IO通道需要大量的时间,同时端口中不一定就有足够的数据,这样read方法就一直等待读取此端口的内容,从而浪费大量的系统资源。有人也许会提出使用java的多线程技术啊!但是在当前进程中创建线程也是要花费一定的时间和系统资源的,因此不一定可取。Java New IO的非堵塞技术主要采用了Observer模式,就是有一个具体的观察者和=监测IO端口,如果有数据进入就会立即通知相应的应用程序。这样我们就避免建立多个线程,同时也避免了read等待的时间。
文件读取相关的类:
— 待更新