【IO】java IO流的类型及IO模型

分类

根据数据流向分为：输入流、输出流（以内存为中心，输入内存的为输入流，从内存输出的为输出流）

根据数据处理方式分为：字节流、字符流

字节流

输入流

• InputStream
• FileInputStram（InputStream 子类）
• DataInputStream：用于读取指定类型数据，不能单独使用，必须结合其他流
• ObjectInputStream：用于读取Java对象（反序列化）

输出流

• OutputStream
• FileOutputStream（OutputStream 子类）
• DataOutputStream：用于写入指定类型数据，不能单独使用，必须结合其他流
• ObjectOutputStream：用于写入Java对象（序列化）

字符流

信息的最小存储单位是字节，引入字符流操作的原因：

​ 在UTF-8中，英文占1字节，中文占3字节，如果采用字节流读取中文，会产生乱码现象，故引入字符流，方便对字符进行流操作。如果是音频、图片等媒体文件仍然使用字节流，如果使用字符流，会有数据丢失的情况。

输入流

• Reader
• InputStreamReader：字节流转换为字符流的桥梁。
• FileReader

输出流

• Writer
• OutputStreamWriter：字符流装换位字节流的桥梁
• FileWriter

字节缓冲流

IO操作时消耗性能的，缓冲流将数据加载至缓冲区中，一次可以读取/写入多个字节，避免了频繁的IO操作，提高效率。

字节流和字节缓冲流性能提升主要是在read()，write(int b)读取/写入一个字节的方法上。因为，字节缓存流会将读取的字节放在缓存区，减少IO的次数。

但如果使用的是read(byte[] bytes)，write(byte[] bytes)这两个方法，字节流和字节缓冲流的性能提升就不明显了。

• BufferedInputStream
• BufferedOutputStream

字符缓冲流

• BufferedReader
• BufferedWriter

4中常见的IO模型

同步阻塞I/O
同步非阻塞I/O
I/O多路复用
信号驱动I/O
异步I/O

BIO（同步阻塞模型）

同步阻塞 IO 模型中，应用程序发起 read 调用后，会一直阻塞，直到内核把数据拷贝到用户空间。

缺点：读取整个过程都是阻塞的，需要进行频繁的线程创建、切换。

同步非阻塞模型

同步非阻塞 IO 模型中，应用程序会一直发起 read 调用（轮询操作，避免阻塞），等待数据从内核空间拷贝到用户空间的这段时间里，线程依然是阻塞的，直到在内核把数据拷贝到用户空间。

缺点：频繁的调用read()，消耗CPU资源。

NIO（多路复用模型）

IO 多路复用模型中，线程首先发起 select 调用，询问内核数据是否准备就绪，等内核把数据准备好了，用户线程再发起 read 调用。read 调用的过程（数据从内核空间 -> 用户空间）还是阻塞的。

AIO异步

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。（不关心IO处理进程）