Java IO/NIO学习总结-白红宇

Java IO/NIO学习总结

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发布时间：2019-05-10

本文共 2346 字，大约阅读时间需要 7 分钟。

下面是自己学习整理Java IO/NIO的总结，期间浏览了网上很多优秀的总结分析文章，一并贴在这里供大家学习参考。IO的知识点学习大概分为以下几个部分：

概念理解

熟悉Java IO API

熟悉Java NIO API

系统的IO优化

优秀IO/NIO开源框架学习

第一部分：概念理解

什么是IO？IO就是Input（输入）和Output（输出），比如：从文件系统中读取某个文件的内容，一台服务器将数据发送到另一台服务器，这些都是IO操作。IO研究的问题无非就是把什么样的数据（数据格式）以什么数据形式发送到哪里的问题。

第二部分：熟悉Java IO API

基于字节操作的 I/O 接口：InputStream 和 OutputStream

基于字符操作的 I/O 接口：Writer 和 Reader

基于磁盘操作的 I/O 接口：File（重点）

基于网络操作的 I/O 接口：Socket（重点）

前两组主要是根据传输数据的数据格式，后两组主要是根据传输数据的方式，虽然 Socket 类并不在 java.io 包下，但是它的实质也是IO。

第三部分：熟悉Java NIO API

Java NIO的出现是为了弥补IO在很多方面的不足。Java NIO是基于Buffer和Channel的。他们最主要的区别在于：

IO	NIO
Stream oriented（面向流）	Buffer oriented（面向buffer）
Blocking IO（阻塞）	Non blocking IO（非阻塞）
	Selector（选择器）

传统IO操作状态无法记录，不知道读/写了多少，还有多少是有效字节，下次从哪里开始读/写，NIO则很好的解决了这个问题，使得操作更加精确可控，而且读写效率更高。

NIO里关键的Buffer实现：

ByteBuffer

CharBuffer

IntBuffer

ShortBuffer

LongBuffer

FloatBuffer

DoubleBuffer

MappedbyteBuffer

NIO里关键的Channel实现：

FileChannel：从文件中读写数据

DatagramChannel：通过UDP 读写网络中的数据

SocketChannel：通过TCP读写网络中的数据

ServerSocketChannel：可以监听新进来的TCP连接，像web 服务器那样。对每一个新进来得连接都会创建一个SocketChannel。

其它重要的类：

Selector

SelectionKey

Channels

重要概念的理解：同步、异步、阻塞、非阻塞

buffer的理解：capacity、limit、position、mark

第四部分：系统的IO优化

磁盘IO优化：

增加缓存，减少磁盘访问次数

优化磁盘的管理系统，设计最优的磁盘访问策略，以及磁盘的寻址策略，这里是在底层操作系统层面考虑的。

设计合理的磁盘存储数据块，以及访问这些数据块的策略，这里是在应用层面考虑的。如我们可以给存放的数据设计索引，通过寻址索引来加快和减少磁盘的访问，还有可以采用异步和非阻塞的方式加快磁盘的访问效率。

应用合理的 RAID 策略提升磁盘 IO，

网络IO优化：

一个是减少网络交互的次数：要减少网络交互的次数通常我们在需要网络交互的两端会设置缓存，比如 Oracle 的 JDBC 驱动程序，就提供了对查询的 SQL 结果的缓存，在客户端和数据库端都有，可以有效的减少对数据库的访问。关于 Oracle JDBC 的内存管理可以参考《 Oracle JDBC 内存管理》。除了设置缓存还有一个办法是，合并访问请求：如在查询数据库时，我们要查 10 个 id，我可以每次查一个 id，也可以一次查 10 个 id。再比如在访问一个页面时通过会有多个 js 或 css 的文件，我们可以将多个 js 文件合并在一个 HTTP 链接中，每个文件用逗号隔开，然后发送到后端 Web 服务器根据这个 URL 链接，再拆分出各个文件，然后打包再一并发回给前端浏览器。这些都是常用的减少网络 I/O 的办法。

减少网络传输数据量的大小：减少网络数据量的办法通常是将数据压缩后再传输，如 HTTP 请求中，通常 Web 服务器将请求的 Web 页面 gzip 压缩后在传输给浏览器。还有就是通过设计简单的协议，尽量通过读取协议头来获取有用的价值信息。比如在代理程序设计时，有 4 层代理和 7 层代理都是来尽量避免要读取整个通信数据来取得需要的信息。