java ----IO/NIO/AIO

1 使用File

API里有很多关于File的使用方法:
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案例:向磁盘创建文件
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创建多级文件夹:
需要加s在这里插入图片描述
把D盘的文件移动到C盘并且改为a.zip
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2 文件遍历案例

找某盘下,大小为xxmb,后缀为xxx的文件,

import java.io.File;
public class Demo4 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        File e = new File("e://");
        File[] files = e.listFiles();
        listFile(files);

    }

    public static void listFile(File[] files){
    
    
        if(files!=null&&files.length>0){
    
    
            for (File file:files) {
    
    
                if(file.isFile()){
    
    
                    if(file.getName().endsWith(".avi")){
    
    
                        if(file.length()>100*1024*1024)
                        System.out.println("找到了一个avi文件"+file.getAbsolutePath());
                    }
                }else {
    
    
                    File[] files2 = file.listFiles();
                    listFile(files2);
                }
            }
        }

    }
}



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也可以删除:
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通过这个方式可以写一个垃圾删除程序,找到常用的垃圾后缀,但是不要轻易删除系统盘的

3 文件过滤

通过匿名内部类的方式创建
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4 相对路径和绝对路径

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5 流

流分为字节流和字符流
输入流输出流

字节流:InputStream,OutputStream
字符流:Reader ,Writer

一切皆子节:
计算机中的任何数据(文本,图片,视频,音乐等等)都是以二进制的形式存储的.在数据传输时也都是以二进制的形式存储的.

5.1FileOutputStream

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默认是不追加的,可以加一个参数true改变方式,向文件中追加。
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也可以用这个方法:
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从1下标写,写两个:
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切记要关闭流
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5.2 FileInputStream

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每次读取一个字节,如果读完了会返回-1
另一种读取一组数据的方法:
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但是它会“自动补全”
解决方案:
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如果读取完毕的话,再进行读取会返回-1.
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5.3 文件加密解密

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再次运行,那么这回就解密完成可以顺利打开。
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6 字节流读取文字

字节流读文字的弊端:要么每次读一个字节,读半个字,要么开辟过大的空间用数组来读,这样会浪费不少空间,
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7 字符输出流

字符流是用来操作文字的,字节流可以操作所有的数据
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8 字符输入流

一次读一个字符
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看下边这个例子:
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为什么会输出100,因为后边还有89个空间存储的默认是0。
解决方案:

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9 flush刷新管道

输入到输出是有一个缓存的,如果不刷新的话是写不进去的,由于之前调用了close方法,close方法会调用一次刷新的。

10 字节转字符

有时候获取到的是字节流读取不到文字,那么就可以用这个方式来转换
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打印流
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BufferedReader
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11收集异常日志

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12 Properties

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13 序列化技术

保存(持久化)对象及其状态到内存或者磁盘
Java 平台允许我们在内存中创建可复用的 Java 对象,但一般情况下,只有当 JVM 处于运行时,这些对象才可能存在,即,这些对象的生命周期不会比 JVM 的生命周期更长。但在现实应用中,就可能要求在JVM停止运行之后能够保存(持久化)指定的对象,并在将来重新读取被保存的对象。
Java 对象序列化就能够帮助我们实现该功能。

序列化对象以字节数组保持-静态成员不保存

使用 Java 对象序列化,在保存对象时,会把其状态保存为一组字节,在未来,再将这些字节组装成对象。必须注意地是,对象序列化保存的是对象的”状态”,即它的成员变量。由此可知,对象序列化不会关注类中的静态变量。所以在反序列化的过程中得到的并不是保存前所给静态变量赋的值
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14 try-with-resources
在JDK 9以后不需要手动释放了,他会自动释放资源
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在以前的话需要手动释放,然后抛出异常,写法很麻烦。所以官方更新了这种写法。

14 BIO 阻塞 IO 模型

最传统的一种 IO 模型,即在读写数据过程中会发生阻塞现象。当用户线程发出 IO 请求之后,内核会去查看数据是否就绪,如果没有就绪就会等待数据就绪,而用户线程就会处于阻塞状态,用户线程交出 CPU。当数据就绪之后,内核会将数据拷贝到用户线程,并返回结果给用户线程,用户线程才解除 block 状态。典型的阻塞 IO 模型的例子为:data = socket.read();如果数据没有就绪,就会一直阻塞在 read 方法。

15 非阻塞 IO 模型

当用户线程发起一个 read 操作后,并不需要等待,而是马上就得到了一个结果。如果结果是一个error 时,它就知道数据还没有准备好,于是它可以再次发送 read 操作。一旦内核中的数据准备好了,并且又再次收到了用户线程的请求,那么它马上就将数据拷贝到了用户线程,然后返回。所以事实上,在非阻塞 IO 模型中,用户线程需要不断地询问内核数据是否就绪,也就说非阻塞 IO不会交出 CPU,而会一直占用 CPU。典型的非阻塞 IO 模型一般如下:

while(true){
    
    
data = socket.read();
if(data!= error){
    
    
处理数据
break;
}
}

但是对于非阻塞 IO 就有一个非常严重的问题,在 while 循环中需要不断地去询问内核数据是否就绪,这样会导致 CPU 占用率非常高,因此一般情况下很少使用 while 循环这种方式来读取数据。

16多路复用 IO 模型 —NIO

多路复用 IO 模型是目前使用得比较多的模型。Java NIO 实际上就是多路复用 IO。在多路复用 IO模型中,会有一个线程不断去轮询多个 socket 的状态,只有当 socket 真正有读写事件时,才真正调用实际的 IO 读写操作。因为在多路复用 IO 模型中,只需要使用一个线程就可以管理多个socket,系统不需要建立新的进程或者线程,也不必维护这些线程和进程,并且只有在真正有socket 读写事件进行时,才会使用 IO 资源,所以它大大减少了资源占用。在 Java NIO 中,是通过 selector.select()去查询每个通道是否有到达事件,如果没有事件,则一直阻塞在那里,因此这种方式会导致用户线程的阻塞。多路复用 IO 模式,通过一个线程就可以管理多个 socket,只有当socket 真正有读写事件发生才会占用资源来进行实际的读写操作。因此,多路复用 IO 比较适合连接数比较多的情况。

另外多路复用 IO 为何比非阻塞 IO 模型的效率高是因为在非阻塞 IO 中,不断地询问 socket 状态时通过用户线程去进行的,而在多路复用 IO 中,轮询每个 socket 状态是内核在进行的,这个效率要比用户线程要高的多。

不过要注意的是,多路复用 IO 模型是通过轮询的方式来检测是否有事件到达,并且对到达的事件逐一进行响应。因此对于多路复用 IO 模型来说,一旦事件响应体很大,那么就会导致后续的事件迟迟得不到处理,并且会影响新的事件轮询

1 NIO核心

NIO 主要有三大核心部分:Channel(通道),Buffer(缓冲区), Selector。传统 IO 基于字节流和字符流进行操作,而 NIO 基于 Channel 和 Buffer(缓冲区)进行操作,数据总是从通道读取到缓冲区中,或者从缓冲区写入到通道中。Selector(选择区)用于监听多个通道的事件(比如:连接打开,数据到达)。因此,单个线程可以监听多个数据通道。NIO 和传统 IO 之间第一个最大的区别是,IO 是面向流的,NIO 是面向缓冲区的。
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2 NIO 的缓冲区

Java IO 面向流意味着每次从流中读一个或多个字节,直至读取所有字节,它们没有被缓存在任何地方。此外,它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据,需要先将它缓存到一个缓冲区。NIO 的缓冲导向方法不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区,需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是,还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且,需确保当更多的数据读入缓冲区时,不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。

3 NIO 的非阻塞

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。 NIO 的非阻塞模式,使一个线程从某通道发送请求读取数据,但是它仅能得到目前可用的数据,如果目前没有数据可用时,就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞,所以直至数据变的可以读取之前,该线程可以继续做其他的事情。 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。 线程通常将非阻塞 IO 的空闲时间用于在其它通道上执行 IO 操作,所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道(channel)。

4 Channel

首先说一下 Channel,国内大多翻译成“通道”。Channel 和 IO 中的 Stream(流)是差不多一个等级的。只不过 Stream 是单向的,譬如:InputStream, OutputStream,而 Channel 是双向的,既可以用来进行读操作,又可以用来进行写操作。
NIO 中的 Channel 的主要实现有:

  1. FileChannel
  2. DatagramChannel
  3. SocketChannel
  4. ServerSocketChannel
    这里看名字就可以猜出个所以然来:分别可以对应文件 IO、UDP 和 TCP(Server 和 Client)。

5 Buffer

Buffer,故名思意,缓冲区,实际上是一个容器,是一个连续数组。Channel 提供从文件、网络读取数据的渠道,但是读取或写入的数据都必须经由 Buffer。
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上面的图描述了从一个客户端向服务端发送数据,然后服务端接收数据的过程。客户端发送数据时,必须先将数据存入 Buffer 中,然后将 Buffer 中的内容写入通道。服务端这边接收数据必须通过 Channel 将数据读入到 Buffer 中,然后再从 Buffer 中取出数据来处理。
在 NIO 中,Buffer 是一个顶层父类,它是一个抽象类,常用的 Buffer 的子类有:
ByteBuffer、IntBuffer、 CharBuffer、 LongBuffer、 DoubleBuffer、FloatBuffer、
ShortBuffer

6 Selector

Selector 类是 NIO 的核心类,Selector 能够检测多个注册的通道上是否有事件发生,如果有事件发生,便获取事件然后针对每个事件进行相应的响应处理。这样一来,只是用一个单线程就可以管理多个通道,也就是管理多个连接。这样使得只有在连接真正有读写事件发生时,才会调用函数来进行读写,就大大地减少了系统开销,并且不必为每个连接都创建一个线程,不用去维护多个线程,并且避免了多线程之间的上下文切换导致的开销

17 信号驱动 IO 模型

在信号驱动 IO 模型中,当用户线程发起一个 IO 请求操作,会给对应的 socket 注册一个信号函数,然后用户线程会继续执行,当内核数据就绪时会发送一个信号给用户线程,用户线程接收到信号之后,便在信号函数中调用 IO 读写操作来进行实际的 IO 请求操作。

18 异步 IO 模型 AIO

异步 IO 模型才是最理想的 IO 模型,在异步 IO 模型中,当用户线程发起 read 操作之后,立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面,从内核的角度,当它受到一个 asynchronous read 之后,它会立刻返回,说明 read 请求已经成功发起了,因此不会对用户线程产生任何 block。然后,内核会等待数据准备完成,然后将数据拷贝到用户线程,当这一切都完成之后,内核会给用户线程发送一个信号,告诉它 read 操作完成了。也就说用户线程完全不需要实际的整个 IO 操作是如何
进行的,只需要先发起一个请求,当接收内核返回的成功信号时表示 IO 操作已经完成,可以直接去使用数据了。

也就说在异步 IO 模型中,IO 操作的两个阶段都不会阻塞用户线程,这两个阶段都是由内核自动完成,然后发送一个信号告知用户线程操作已完成。用户线程中不需要再次调用 IO 函数进行具体的读写。这点是和信号驱动模型有所不同的,在信号驱动模型中,当用户线程接收到信号表示数据已经就绪,然后需要用户线程调用 IO 函数进行实际的读写操作;而在异步 IO 模型中,收到信号表示 IO 操作已经完成,不需要再在用户线程中调用 IO 函数进行实际的读写操作。
19 JAVA IO包
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19 .BIO、NIO 和 AIO 的区别?

BIO:一个连接一个线程,客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理。线程开销大。
伪异步 IO:将请求连接放入线程池,一对多,但线程还是很宝贵的资源。
NIO:一个请求一个线程,但客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上,多路复用器轮询到连接有 I/O 请求时才启动一个线程进行处理。
AIO:一个有效请求一个线程,客户端的 I/O 请求都是由 OS 先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理,BIO 是面向流的,NIO 是面向缓冲区的;BIO 的各种流是阻塞的。而 NIO 是非阻塞的;BIO的 Stream 是单向的,而 NIO 的 channel 是双向的。

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