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Java I/O(1):模型與流

2022-10-18 08:31:24 後端開發

在1990年以前,有一幫工程師們認為未來1990年以后)會有很多小型設備需要得到電腦操控(不得不說,想法非常超前),鑒于當時市面上并沒有任何一款編程語言能夠跨平臺,而且能夠在諸如烤面包機這種小型設備上運轉,所以他們決定自己創造一個,玩一把大的,

于是Java誕生了,

為了兼顧設備之間的檔案處理,Java在誕生之初就具備了檔案讀寫能力,只不過那時候還是借用的Linux中的I/O概念,因此可以說Java的I/O體系基本上就是Linux內核I/O模型的翻版,

對于Linux而言,整個內部結構可分為三部分:底層硬體架構、內核空間和用戶空間,

內核空間中存放內核代碼和資料,而用戶空間中存放的是不同用戶應用行程的代碼和資料,

 

 

 

不管是內核空間還是用戶空間,它們都處于虛擬存盤空間(尋址空間)中——現在很多計算機都是64位作業系統的,那么理論上,它的尋址空間就是2的64次方(264):

 

 

 

具體Linux怎么作業的就不說了,總之很牛逼,

Java I/O出現以來,已經經歷了五種模型(知道就好了,不用記,也記不住,記住了也用不著):

1、阻塞I/O(Blocking I/O)

 

 

 

2、非阻塞I/O(Non-Blocking I/O,又叫NIO)

 

 

 

3、I/O復用

 

 

 

4、信號驅動I/O(Signal Driven I/O)

 

 

 

5、異步I/O(Asynchrnous I/O,又叫AIO)

 

 

 

這五種I/O模型的分類是:

 

 

 

看看這些圖就可以了,也不需要深究,重點還是要了解Java代碼怎么寫,

早期的Java I/O都是基于阻塞I/O模型的,也就是BIO,它分為兩個部分:流式部分和非流式部分,Java對流的定義是:流是一組有順序的,有起點和終點的位元組集合,是對資料傳輸的抽象——資料在設備間的傳輸稱為流(后面的流式編程還會提到它),

流式部分:是根據不同的資料流向,分為輸入流Input和輸出流Output,對輸入流只能進行讀操作,對輸出流只能進行寫操作,根據不同的資料編碼,又分為位元組流Byte和字符流Char,字符流的本質其實就是基于位元組流讀取時,通過指定的編碼表將位元組轉換為字符,位元組流可以處理所有的資料型別,而字符流只能處理字符型別的資料,

非流式部分:包含一些輔助類,如File、FileDescriptor、RandomAccessFile、SerializablePermission等,也就是直接操作具體的檔案,

按資料格式,流可以分為:

位元組流:以8位(即1byte,8bit)作為一個資料單元,資料流中最小的資料單元是位元組,

字符流:以16位(即1char,2byte,16bit)作為一個資料單元,資料流中最小的資料單元是字符,Java中的字符是Unicode編碼,一個字符占用兩個位元組,

依據位元組流,Java定義了抽象基類InputStream/OutputStream,

而依據字符流,Java定義了抽象基類Reader/Writer,

然后Java再根據不同應用場景或功能,通過繼承這兩種抽象基類派生出子類,用來滿足檔案、網路、管道等不同場景的I/O需求,從而形成了Java的基本I/O體系,

 

 

 

按用途,流又可以分為處理流與裝飾流:

 

 

 

按操作方式分類:

 

 

 

按操作物件分類:

 

 

 

一般用虛線連接的類會搭配使用:

 

 

 

 

 

 

在高性能的I/O應用中,有幾個名詞經常出現:同步/異步、阻塞/非阻塞、同步阻塞/同步非阻塞、異步阻塞/異步非阻塞,

同步/異步、阻塞/非阻塞,這兩組概念其實說的是一個事情,

同步:用戶行程觸發I/O操作并等待或者輪詢的去查看I/O操作是否就緒,比如上廁所這件事,就必須自己親自干,不能一邊上廁所一邊逛街;

異步:用戶行程觸發IO操作以后就可以回應其他的任務請求,而當I/O操作完成時會得到系統通知(異步的特點就是通知),比如把衣服丟到洗衣機里你就會去干別的事情了,衣服洗好了洗衣機會通知你取出來;

阻塞:和同步一樣,在程式完成指定的任務之前,什么都不干,一直等待著,直到完成任務,比如上廁所沒坑了,但附近又沒有別的衛生間,只好在門口一直等著;

非阻塞:和異步一樣,不會為了某個任務或事件一直等待而不回應其他請求,比如你可以一邊上廁所一邊玩手機,

至于同步阻塞/同步非阻塞/異步阻塞/異步非阻塞,無非就是以上概念的變體而已,

 

I/O是Java中比較裹人的概念之二,非常枯燥,沒辦法,看看就行,理解不了那就多敲代碼,

 

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/houduan/516481.html

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