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一、Java IO概述
Java IO（Input/Output） 是Java处理输入输出的核心API，涵盖文件操作、网络通信等场景。其发展分为三个阶段：
- 传统IO (java.io)：基于流模型，阻塞式处理
- NIO (java.nio)：New IO，支持非阻塞和缓冲通道
- NIO2 (Java7+)：增强异步文件操作
二、核心类与设计模式
1. 四大基类
| 类类型 | 字节流 | 字符流 |
|---|---|---|
| 输入流 | InputStream | Reader |
| 输出流 | OutputStream | Writer |
2. 装饰器模式应用
通过组合增强流的功能：
// 示例：缓冲流加速读取
try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"))) {String line;while ((line = br.readLine()) != null) {System.out.println(line);}
}
三、字节流 vs 字符流
| 对比项 | 字节流 | 字符流 |
|---|---|---|
| 处理单位 | 1字节 (8bit) | Unicode字符 (2字节) |
| 典型场景 | 图片、视频等二进制文件 | 文本文件 |
| 编码处理 | 不自动处理编码 | 自动处理字符编码转换 |
字符流正确用法示例：
// 明确指定字符编码
try (InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("file.txt"), StandardCharsets.UTF_8)) {// 读取操作
}
四、文件操作大全
1. 传统文件操作
// 创建文件对象
File file = new File("data.txt");// 判断文件属性
if (file.exists() && file.isFile()) {System.out.println("文件大小: " + file.length() + " bytes");
}
2. NIO2新特性（Java7+）
Path path = Paths.get("data.txt");// 一次性读取所有行
List<String> lines = Files.readAllLines(path, StandardCharsets.UTF_8);// 遍历目录
try (DirectoryStream<Path> stream = Files.newDirectoryStream(Paths.get("."))) {stream.forEach(System.out::println);
}
五、NIO核心三剑客
1. Buffer缓冲区
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);// 写模式
buffer.put("Hello".getBytes());// 切换读模式
buffer.flip();
while (buffer.hasRemaining()) {System.out.print((char) buffer.get());
}
2. Channel通道
try (FileChannel channel = FileChannel.open(Paths.get("data.txt"), StandardOpenOption.READ)) {ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);while (channel.read(buf) > 0) {buf.flip();// 处理数据buf.clear();}
}
3. Selector多路复用
Selector selector = Selector.open();
SocketChannel channel = SocketChannel.open();
channel.configureBlocking(false);
channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);while (true) {int readyChannels = selector.select();if (readyChannels == 0) continue;Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();// 处理IO事件
}
六、性能优化实践
- 缓冲流选择：BufferedInputStream提升读取效率
- 内存映射文件：处理大文件时使用MappedByteBuffer
- 通道传输：FileChannel.transferTo()实现零拷贝
七、常见问题解答
Q：什么时候用NIO？
- 需要处理成千上万连接时（如聊天服务器）
- 要求低延迟和高吞吐量的场景
- 需要非阻塞IO操作时
Q：序列化注意事项
class User implements Serializable {private static final long serialVersionUID = 1L; // 显式声明版本号private transient String password; // 敏感字段不序列化
}
八、总结与资源推荐
- 传统IO：适合简单同步操作
- NIO：适合高并发网络应用
- NIO2：简化文件操作的最佳选择