io初步理解与使用

末蓝、 2024-04-19 16:03 71阅读 0赞

inputStream和InputstreamReader和writer分别怎么用？有什么联系？  
InputStream 是接口  
File(path);  
FileInputStream(file);  ---- read write对应于byte\[\]，所以字节流  
InputStreamReader(fileInputStream); ----read write对应于char\[\]，所以字符流  
BufferedReader(inputStreamReader); ---- read write对应于char\[\],增加了readLine方法

字节流：InputStream 和OutputStream,两个是为字节流设计的,主要用来处理字节或二进制对象,  
字符流：Reader和 Writer.两个是为字符流（一个字符占两个字节）设计的,主要用来处理字符或字符串.  
文字文件的时候使用字符流；视频音乐等使用字节流

InputStream,FileInputStream,InputStreamReader,FileReadr,BufferedReader之间的区别  
1字节=8bit(位)  
Java中  
但是utf-8下:  
1字符 = 1字节  
1字符 = 3字节(中文)  
Unicode下:  
 1字符 = 2字节

InputStream和FileInputStream区分:  
InputStream是接口,不能实例化,FileInputStream是InputStream的实现类,用以读取字节流

FileReader和InputStreamReader  
都是字符流,但是两者构造器不同:  
new InputStreamReader(InputStream in)//将流作为参数  
new FileReader(File或fileName)//将文件或文件路径及名称作为路径

//字节流  
fis = new FileInputStream(new File(“d://aa.txt”));  
n = fis.read(byte\[\])//fis还有内容返回读取的字节数,否则返回-1

//字符流  
fileReader=new FileReader("d:\\\\aa.txt");  
inputStreamReader = new InputStreamReader(System.in);  
(n=fileReader.read(char\[\]))!=-1//fileReader还有内容返回读取的字符数,否则返回-1

//字符串流  
BufferedReader br=new BufferedReader(fileReader);或  
new BufferedReader(inputStreamReader)  
(s=br.readLine())!=null//直接返回读取的字符串  
从字节-->字符-->字符串流,本质就是读取的单位越来越大.其实本质上计算机能识别的只有0和1(位bit)，但是bit根本不能存储小的信息单位,所以数据是以字节为单位存储的。  
问题1:有了字节流为什么还需要字符流?  
本质问题就是有了字节为什么还需要字符,参照上面 Ascii,Unicode和utf-8之间的区分与联系.

问题2:什么时候使用字节流、什么时候使用字符流?  
字节流与字符流区别:  
1)字节流在操作时不会用到缓冲区(内存),直接对文本本身进行操作;但字符在操作时使用了缓冲区,通过缓冲区在操作文件  
2)在硬盘上所有文件都是以字节形式存在(图片,音频,视频),字符在内存中才会形成  
 针对第一点:如果一个程序频繁对资源做IO操作,使用字节流,效率会很低;如果使用字符流,把需要操作的数据暂时放到内存中,以后直接从内存读取,避免多次IO操作,提高效率;  
针对第二点:真正存储和传输数据都是以字节为单位的,字符仅存在于内存,所以字节使用范围更广.  
结论:  
字节用来读取英文,图片,歌曲,视频还能内容比较适合  
但是中文之类的应该使用字符流,可以提高效率

问题3流中经常用到的设计模式有几个？是什么？怎么用的？  
两种 适配器和装饰器  
适配器：如 new InputStreamReader(new FileInputStream(“Data。txt”));

io有什么作用  
1 文件操作，如问文件写入、上传等  
2 网络编程中的应用。其实接口请求、内容返回，这些数据的传输都是通过流来实现

bio和nio操作文件实例

public class StreamTest {
    
        public static void main(String[] args) {
            try {
                long l1 = System.currentTimeMillis();
    
                File source = new File("/Users/mazhen/desktop/软件/归档.zip");
                File dest = new File("/Users/mazhen/desktop/软件/归档.zip1");
                FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(source);
                FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(dest);
    //            StreamTest.inDirectCopyFile(fileInputStream,fileOutputStream);
                StreamTest.directCopyFile(fileInputStream,fileOutputStream);
    //            StreamTest.nioTransferTo();
    //            StreamTest.bioCopyFile(fileInputStream,fileOutputStream);
                fileInputStream.close();
                fileOutputStream.close();
                long l2 = System.currentTimeMillis();
                System.out.println(l1-l2);
    //            new StreamTest().nioTransferTo();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        public static void  bioCopyFile(FileInputStream fis, FileOutputStream fos) throws IOException {
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int n = 0;
            while ((n = fis.read(bytes)) != -1) {
                fos.write(bytes,0,n);
            }
    
        }
    
        // nio 间接拷贝 内核空间->用户空间->内核空间
        public static boolean inDirectCopyFile(FileInputStream fis, FileOutputStream fos) throws IOException {
            FileChannel srcFileChannel = fis.getChannel();
            FileChannel targetFileChannel = fos.getChannel();
            //间接获取ByteBuffer
            ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            while(true) {
                byteBuffer.clear();
                int readByte = srcFileChannel.read(byteBuffer);
                if(readByte == -1) {
                    break;
                }
                byteBuffer.flip();
                targetFileChannel.write(byteBuffer);
            }
            return true;
        }
        // nio 直接拷贝 内核空间->内核空间
        public static boolean directCopyFile(FileInputStream fis, FileOutputStream fos) throws IOException {
            FileChannel srcFileChannel = fis.getChannel();
            FileChannel targetFileChannel = fos.getChannel();
            //间接获取ByteBuffer
            ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024);
            while(true) {
                byteBuffer.clear();
                int readByte = srcFileChannel.read(byteBuffer);
                if(readByte == -1) {
                    break;
                }
                byteBuffer.flip();
                targetFileChannel.write(byteBuffer);
            }
            return true;
        }
    
        // nio零拷贝方法
        public static void nioTransferTo() throws IOException {
            File source = new File("/Users/mazhen/desktop/软件/kesmac.zip");
            File dest = new File("/Users/mazhen/desktop/软件/kesmac.zip1");
            FileChannel sourceChannel = new FileInputStream(source).getChannel();
            FileChannel destChannel = new FileOutputStream(dest).getChannel();
            sourceChannel.transferTo(0, sourceChannel.size(), destChannel);
        }
    }

上面代码测试结果如下

mac测试 --时间都是ms  
                       1.1G        350M  
传统bio方式     20238        6065  
indirectBuffer  15556         4673  
directBuffer     13268         4600     
transferTo      1214        350   ---强大的零拷贝

需要拷贝的方式：直接拷贝（使用indirectBuffer）和间接拷贝（使用directBuffer），差别30%性能，差别并不大；  
非directBuffer时，内核空间-->用户空间数据-->内核空间。  
directBUffer时，内核空间1-->内核空间2。  
使用directBuffer少了一次内存拷贝，但是性能提升真的有限

零拷贝和需要拷贝的方式相比，效率差别很大，10-20倍左右性能差距！！！！  
所以建议使用transferTo的零拷贝方式

上面使用directBuffer好像没啥卵用，或者是因为我的文件不够大。。。

说明：虽然现在单独出了nio包，但是其实io包中的FileInputStream其实效果也不会很差，因为已经用nio对io中的类进行了改写，下面代码可以证明：  
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