Java工具包之轻松理解Java中的IO与NIO _Java

IO是计算机中Input和Output简称，即输入和输出。无论是系统、还是语言的设计中IO的设计都是异常复杂的。JAVA语言在IO设计方面是比较成功的，不仅是面向对象，而且利用装饰器设计模式（后面会写针对设计模式的文章）减少了大量的类，提供了较好的扩展性。
那Java IO怎么写入/读取数据？

文章插图

Java IO类库可以分为输入流和输出流，输入流来读数据，输出流来写数据。
输出流
实例代码一：

//输出流public static void outputStream() throws IOException{//创建一个File实例File file = new File("/home/wenhaibo/IOTest.txt");//FileOutputStream为文件输出流FileOutputStream out = new FileOutputStream(file);//将内容转换为字节码输出out.write("This is IOTest".getBytes());//强制输出内存中所有内容out.flush();//关闭输出流out.close();}

输入流
实例代码二：
【Java工具包之轻松理解Java中的IO与NIO】

//输入流public static void inputStream() throws IOException{//创建一个File实例File file = new File("/home/wenhaibo/IOTest.txt");//FileInputStream为文件输入流FileInputStream in = new FileInputStream(file);byte[] b = new byte[1024];//将 byte.length 个字节的数据读入一个 byte 数组中int len =in.read(b);//将字节码转为字符串打印输出System.out.println(new String(b, 0, len));//关闭输入流in.close();}

字节流和字符流
上面的实例中用的字节流方式写入/读取数据，Java IO不仅提供字节流方式还通过了字符流处理方式，处理字符流用Reader、Writer两个专门操作字符流的类。
Writer
实例代码三：

//字符流public static void outputStreamWriter() throws IOException{//创建一个File实例File file = new File("/home/wenhaibo/IOTest.txt");//FileWriter为文件输出流Writer out = new FileWriter(file);//直接输出字符out.write("This is IOTest");//强制输出内存中所有内容out.flush();//关闭输出流out.close();}

Reader
实例代码四：

public static void inputStreamReader() throws IOException{//创建一个File实例File file = new File("/home/wenhaibo/IOTest.txt");//Reader为文件输入流Reader in=new FileReader(file);char[] c=new char[1024];//将 byte.length 个字节的数据读入一个 byte 数组中int len =in.read(c);//将字节码转为字符串打印输出System.out.println(new String(c, 0, len));//关闭输入流in.close();}

缓冲流
Java缓冲流是在输入流和输出流之上进行了一次包装（装饰器设计模式），目的是解决频繁写入/读取数据时效率差的问题。缓冲流先将数据缓存起来，然后一起写入或读取出来。
字节缓冲流类：BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream
字符缓冲流类：BufferedReader 和 BufferedWriter
flush()方法
当向文件写入数据时是先将输出流写入到缓冲区，当缓冲区写满后才将缓冲区的内容输出到文件中。但是当主机完成输出流的输出后，有可能缓冲区这个时候还没有被填满，这样的话，就会一直等待主机发送内容，这时候，就可以使用flush()方法将缓冲区的内容强制输出到文件中，清空缓冲区。
所以，一般在关闭输出流之前，要先调用flush()方法强制缓冲区中的内容输出，并清空缓冲区。
Java NIO的出现
因为传统的IO是阻塞而且低效的，JDK 1.4 提供了NIO（New IO）API 。
那传统的IO和NIO有哪些不同？
面向流与面向缓冲
传统IO处理数据就像“小鸡啄米”，而NIO则是“狼吞虎咽” 。
NIO中引入了缓冲区的概念，缓冲区作为传输数据的基本单位块，所有对数据的操作都是基于将数据移进/移出缓冲区而来；读数据的时候从缓冲区中取，写的时候将数据填入缓冲区。尽管传统JavaIO中也有相应的缓冲区过滤器流（BufferedInputStream等），但是移进/移出的操作是由程序员来包装的，它本质是对数据结构化和积累达到处理时的方便，并不是一种提高I/O效率的措施。NIO的缓冲区则不然，对缓冲区的移进/移出操作是由底层操作系统来实现的。
除了效率上的差别外，缓冲区在数据分析和处理上也带来的很大的便利和灵活性。
阻塞与非阻塞IO
传统JavaIO是基于阻塞I/O模型。这意味着，当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。Java NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道（channel）。