常见面试题和答案汇总（6）：Java IO

IO多路复用使用两个系统调用(select/poll/epoll和recvfrom)，blocking IO只调用了recvfrom；select/poll/epoll 核心是可以同时处理多个connection，而不是更快，所以连接数不高的话，性能不一定比多线程+阻塞IO好,多路复用模型中，每一个socket，设置为non-blocking,阻塞是被select这个函数block，而不是被socket阻塞的。

2. 缓冲区是什么意思？

参考文章：java缓冲区

缓冲区就是内存里的一块区域，把数据先存内存里，然后一次性写入，类似数据库的批量操作，这样效率比较高。

调用I\O操作时，实际上还是一个一个的读或者写，关键就在，CPU只有一个，不论是几个核心。CPU在系统调用时，会不会还要参与主要操作？参与多次就会花更多的时间。

系统调用时，若不用缓冲，CPU会酌情考虑使用中断。此时CPU是主动地，每个周期中都要花去一部分去询问I\O设备是否读完数据，这段时间CPU不能做任何其他的事情（至少负责执行这段模块的核不能）。所以，调用一次读了一个字，通报一次，CPU腾出时间处理一次。

而设置缓冲，CPU通常会使用 DMA 方式去执行 I\O 操作。CPU 将这个工作交给DMA控制器来做，自己腾出时间做其他的事，当DMA完成工作时，DMA会主动告诉CPU“操作完成”。这时，CPU接管后续工作。在此，CPU 是被动的。DMA是专门做 I\O 与内存数据交换的，不仅自身效率高，也节约了CPU时间，CPU在DMA开始和结束时做了一些设置罢了。
所以，调用一次，不必通报CPU，等缓冲区满了，DMA 会对C PU 说 “嘿，伙计！快过来看看，把他们都搬走吧”。

综上，设置缓冲，就建立了数据块，使得DMA执行更方便，CPU也有空闲，而不是呆呆地候着I\O数据读来。从微观角度来说，设置缓冲效率要高很多。尽管，不能从这个程序上看出来。几万字的读写\就能看到差距。

3. 通道是个什么意思？

参考文章：java 什么是通道_详解java NIO之Channel（通道）

通道(Channel)是java.nio的第二个主要创新。它们既不是一个扩展也不是一项增强，而是全新、极好的Java I/O示例，提供与I/O服务的直接连接。Channel用于在字节缓冲区和位于通道另一侧的实体(通常是一个文件或套接字)之间有效地传输数据。

4. 同步与异步、阻塞与非堵塞

参考文章：Java IO多路复用机制详解（包含同步，异步，阻塞，非阻塞概念）

（1）同步和异步：描述的是用户线程与内核的交互方式

同步是指用户线程发起IO请求后需要等待或者轮询内核IO操作完成后才能继续执行；

异步是指用户线程发起IO请求后仍继续执行，当内核IO操作完成后会通知用户线程，或者调用用户线程注册的回调函数。

（2）阻塞和非阻塞：描述的是用户线程调用内核IO操作的方式

阻塞是指IO操作需要彻底完成后才返回到用户空间；

非阻塞是指IO操作被调用后立即返回给用户一个状态值，无需等到IO操作彻底完成。

5. 什么是AIO，NIO，BIO

参考文章：JAVA BIO与NIO、AIO的区别

IO的方式通常分为几种，同步阻塞的BIO、同步非阻塞的NIO、异步非阻塞的AIO。

（1）BIO：同步阻塞

在JDK1.4出来之前，我们建立网络连接的时候采用BIO模式，需要先在服务端启动一个ServerSocket，然后在客户端启动Socket来对服务端进行通信，默认情况下服务端需要对每个请求建立一堆线程等待请求，而客户端发送请求后，先咨询服务端是否有线程响应，如果没有则会一直等待或者遭到拒绝请求，如果有的话，客户端线程会等待请求结束后才继续执行。

（2）NIO：同步非阻塞

NIO本身是基于事件驱动思想来完成的，其主要想解决的是BIO的大并发问题：在使用同步I/O的网络应用中，如果要同时处理多个客户端请求，或是在客户端要同时和多个服务器进行通讯，就必须使用多线程来处理。即，将每一个客户端请求分配给一个线程来单独处理。这样做虽然可以达到我们的要求，但同时又会带来另外一个问题。由于每创建一个线程，就要为这个线程分配一定的内存空间（也叫工作存储器），而且操作系统本身对线程的总数也有一定的限制。如果客户端的请求过多，服务端程序可能会因为不堪重负而拒绝客户端的请求，甚至服务器可能会因此而瘫痪。

NIO基于Reactor，当socket有流可读或可写入socket时，操作系统会相应的通知应用程序进行处理，应用再将流读取到缓冲区或写入操作系统。即，这时已经不是一个连接就要对应一个处理线程了，而是有效的请求对应一个线程，当连接没有数据时，是没有工作线程来处理的。

BIO与NIO一个比较重要的不同是，使用BIO时往往会引入多线程，每个连接一个单独的线程；而NIO则是使用单线程或者只使用少量的多线程，多个连接共用一个线程。

（3）AIO：异步非阻塞

与NIO不同，当进行读写操作时，只须直接调用API的read或write方法即可。这两种方法均为异步的，对于读操作而言，当有流可读取时，操作系统会将可读的流传入read方法的缓冲区，并通知应用程序；对于写操作而言，当操作系统将write方法传递的流写入完毕时，操作系统主动通知应用程序。即可以理解为，read/write方法都是异步的，完成后会主动调用回调函数。在JDK1.7中，这部分内容被称作NIO.2。

6. 流一般需不需要关闭，如果关闭的话在用什么方法，一般要在哪个代码块里面关闭比较好，处理流是怎么关闭的，如果有多个流互相调用传入是怎么关闭的？

参考文章：关于Java IO流的知识点

（1）流一旦打开就必须关闭，使用close方法。

（2）放入finally语句块中（finally 语句一定会执行）。

（3）调用的处理流就关闭处理流。

（4）多个流互相调用只关闭最外层的流。

7. 什么是节点流，什么是处理流，它们各有什么用处，处理流的创建有什么特征？

参考文章：IO流面试题

（1）节点流：直接与数据源相连，用于输入或者输出
（2）处理流：在节点流的基础上对之进行加工，进行一些功能的扩展
（3）处理流的构造器必须要传入节点流的子类

8. PrintStream、BufferedWriter、PrintWriter的比较?

参考文章：PrintStream、BufferedWriter、PrintWriter的比较

（1）PrintStream

输出功能非常强大，通常如果需要输出文本内容，都应该将输出流包装成PrintStream后进行输

出。它还提供其他两项功能。与其他输出流不同，PrintStream 永远不会抛出 IOException；而

是，异常情况仅设置可通过 checkError方法测试的内部标志。另外，为了自动刷新，可以创建一个

PrintStream

（2）BufferedWriter

将文本写入字符输出流，缓冲各个字符从而提供单个字符，数组和字符串的高效写入。通过write()

方法可以将获取到的字符输出，然后通过newLine()进行换行操作。BufferedWriter中的字符流必须

通过调用flush方法才能将其刷出去。并且BufferedWriter只能对字符流进行操作。如果要对字节流

操作，则使用BufferedInputStream。

（3）PrintWriter

PrintWriter的println方法自动添加换行，不会抛异常，若关心异常，需要调用checkError方法看是

否有异常发生，PrintWriter构造方法可指定参数，实现自动刷新缓存（autoflush）。

9. 字节流和字符流的区别？

参考文章：理解Java中字符流与字节流的区别

（1）字节流操作的基本单元为字节；字符流操作的基本单元为Unicode码元。

（2）字节流默认不使用缓冲区；字符流使用缓冲区。

（3）字节流通常用于处理二进制数据，实际上它可以处理任意类型的数据，但它不支持直接写入或读取Unicode码元；字符流通常处理文本数据，它支持写入及读取Unicode码元。

10. 如何实现 java 序列化？

参考文章：什么是Java序列化，如何实现java序列化

序列化的实现：类实现 Serializable 接口，这个接口没有需要实现的方法。实现 Serializable 接口是为了告诉 jvm 这个类的对象可以被序列化。

11. 什么是 java序列化？

参考文章：什么是 java 序列化？什么情况下需要序列化？

（1）序列化：将 Java 对象转换成字节流的过程。

（2）反序列化：将字节流转换成 Java 对象的过程。

（3）当Java对象需要在网络上传输或持久化存储到文件中时，就需要对Java对象进行序列化处理。

（4）注意：某个类可以被序列化，则其子类也可以被序列化。
声明为 static 和 transient 的成员变量，不能被序列化。static 成员变量是描述类级别的属性，transient 表示临时数据。
反序列化读取序列化对象的顺序要保持一致。

12. Java 中有几种类型的流？

（1）根据处理的数据类型分：字节流和字符流

（2）根据流向分：输入流和输出流