深入分析Java I/O的工作机制 （一）

此篇博客看至许令波的深入分析javaWeb内幕书籍， 此篇博客写的是自己看完之后理解的重点内容，加一些理解，希望对你有帮助。

1.Java的I/O类库的基本架构

先说一下什么是类库：可以说是类的集合，类库包括接口、抽象类、具体类等。

I/O是机器获取和交互信息的主要渠道。 java在I/O上也一直在做持续的优化，在1.4版开始引入了NIO，提升了I/O的性能。

java的I/O操作类在包java.io下，大概有80个类左右，这些类大概可以分为如下4组：

　　基于字节操作的I/O接口：InputStream和OutputStream　　（字节是电脑存储信息的最小单位，字符比字节大，一般我们操作的数据都是字符形式的。）

　　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

　　基于网络操作的I/O接口：Socket

前两组主要是传输数据的数据格式，后两组主要是传输数据的方式，虽然Socket类并不在java.io包下，但是我仍然要把它们划分在一起，因为我个人认为I/O的核心问题要么是数据格式影响I/O操作，要么是传输方式影响I/O操作，也就是将什么样的数据写到什么地方的问题。

1.1基于字节的I/O操作接口

基于字节的I/O操作接口输入和输出分别是InputStream和OutputStream

InputStream的类层次结构图（OutputStream，Writer和Reader的类层次结构图和InputStream差不多都是有很多子类可以实现不同的功能，他们的子类也相仿。）：

看到这个结构图其实只想说明两点，一是操作数据的方式可以组合使用的，如这样组合：

　　

 OutputStream outputStream=new FileOutputStream("");//OutputStream可以new他的子类用于实现不同的作用。

小tip：父类作为接收类型，去new子类，称为向上转型。　　 子类作为接收类型，去new父类，称为向下转型。

 OutputStream outputStream=new FileOutputStream("");//父类 new子类  向上转型
     BufferedOutputStream bufferedOutputStream= new  FileOutputStream("");//子类new父类  向下转型

二是必须要指定流最终写到什么地方，要么是写到磁盘，要么是写到网络中，其实从上面的类层次结构图中可以发现，写网络实际上也是写文件，只不过写网络还有一步需要处理，就是让底层操作系统再将数据传送到其他地方而不是本地磁盘。在后面详细介绍网络I/O和磁盘I/O。

1.2基于字符的I/O操作接口

不管是磁盘还是网络传输，最小的存储单元都是字节，而不是字符，所有I/O操作的都是字节而不是字符，但是为什么要有操作字符的I/O接口呢？因为在我们程序中通常操作的数据都是字符形式的，为了操作方便当然要提供一个直接写字符的I/O接口，如此而已。我们知道从字符到字节必须要经过编码转换，而这个编码又非常耗时，而且还会经常出现乱码问题，所以I/O的编码问题经常是让人头疼的问题。

Writer类提供了一个抽象方法write(char cbuf[], int off, int len)。

abstract public void write(char cbuf[], int off, int len) throws IOException;

Reader也提供了一个抽象方法read(char cbuf[], int off, int len)，返回读到的n个字节数，不管是Writer耗时Reader类，它们都只定义了读取或写入的数据字符的方式也就是怎么写或读，但是并没有规定数据要写在哪里，这些内容就是后面要讨论的基于磁盘和网络的工作机制。

abstract public int read(char cbuf[], int off, int len) throws IOException;

1.3字节与字符的转化接口

数据持久化或网络传输都是以字节进行的，所以必须要有从字符到字节或从字节到字符的转化，从字符到字节需要转化，其中读的转化过程如下：

InputStreamReader类是从字节到字符的转化桥梁，

从InputStream到Reader的过程要指定编码字符集，否则将采用默认系统的字符集，很可能出现乱码问题。StreamDecoder正是完成从字节到字符的解码的实现类。

FileReader继承了InputStreamReader类，实际上是读取文件流，然后通过StreamDecoder解码成char，只不过这里的解码字符集是默认字符集。

写入也是类似的过程：

通过OutputStreamWriter类完成了从字节的编码过程，由StreamEncoder完成编码过程。

小tip：

Ctrl+H 显示类结构图

Ctrl+O 查看这个类的所有方法

Ctrl+鼠标左键点击    进入这个类

因为这个有点长，我还没看完I/O的工作机制所以只先发出这一段，以后再发所有，  告辞 。