java面试之io/nio/aio

java面试中技术官通常都会对应聘者提些java io这块的面试题

IO方面：
1、IO熟悉吧，你介绍一下IO的体系吧

2、你使用过IO进行文件的操作吗？

//------------------------以下是结论部分

Java中I/O操作主要是指使用Java进行输入，输出操作. Java所有的I/O机制都是基于数据流进行输入输出，这些数据流表示了字符或者字节数据的流动序列。

数据流是一串连续不断的数据的集合，就象水管里的水流，在水管的一端一点一点地供水，而在水管的另一端看到的是一股连续不断的水流。数据写入程序可以是一段、一段地向数据流管道中写入数据，这些数据段会按先后顺序形成一个长的数据流。对数据读取程序来说，看不到数据流在写入时的分段情况，每次可以读取其中的任意长度的数据，但只能先读取前面的数据后，再读取后面的数据（不能随机读取）。不管写入时是将数据分多次写入，还是作为一个整体一次写入，读取时的效果都是完全一样的。

简而言之：数据流是一组有序，有起点和终点的字节的数据序列。包括输入流和输出流。

当程序需要读取数据的时候，就会建立一个通向数据源的连接，这个数据源可以是文件，内存，或是网络连接。类似的，当程序需要写入数据的时候，就会建立一个通向目的地的连接。

数据流分类：

流序列中的数据既可以是未经加工的原始二进制数据，也可以是经一定编码处理后符合某种格式规定的特定数据。因此Java中的流分为两种： 1) 字节流：数据流中最小的数据单元是字节 2) 字符流：数据流中最小的数据单元是字符， Java中的字符是Unicode编码，一个字符占用两个字节。

概览
Java.io包中最重要的就是5个类和一个接口。5个类指的是File、OutputStream、InputStream、Writer、Reader；一个接口指的是Serializable。掌握了这些就掌握了Java I/O的精髓了。

Java I/O主要包括如下3层次：

流式部分——最主要的部分。如：OutputStream、InputStream、Writer、Reader等
非流式部分——如：File类、RandomAccessFile类和FileDescriptor等类
其他——文件读取部分的与安全相关的类，如：SerializablePermission类，以及与本地操作系统相关的文件系统的类，如：FileSystem类和Win32FileSystem类和WinNTFileSystem类。
主要类如下：

File（文件特征与管理）：用于文件或者目录的描述信息，例如生成新目录，修改文件名，删除文件，判断文件所在路径等。
InputStream（字节流，二进制格式操作）：抽象类，基于字节的输入操作，是所有输入流的父类。定义了所有输入流都具有的共同特征。
OutputStream（字节流，二进制格式操作）：抽象类。基于字节的输出操作。是所有输出流的父类。定义了所有输出流都具有的共同特征。
Reader（字符流，文本格式操作）：抽象类，基于字符的输入操作。
Writer（字符流，文本格式操作）：抽象类，基于字符的输出操作。
RandomAccessFile（随机文件操作）：它的功能丰富，可以从文件的任意位置进行存取（输入输出）操作。

I/O流
java.io包里有4个基本类：InputStream、OutputStream及Reader、Writer类，它们分别处理字节流和字符流。

来看看几种不同的InputStream：

FileInputStream把一个文件作为InputStream，实现对文件的读取操作
ByteArrayInputStream：把内存中的一个缓冲区作为InputStream使用
StringBufferInputStream：把一个String对象作为InputStream
PipedInputStream：实现了pipe的概念，主要在线程中使用
SequenceInputStream：把多个InputStream合并为一个InputStream

几种不同的OutputStream：

ByteArrayOutputStream：把信息存入内存中的一个缓冲区中
FileOutputStream：把信息存入文件中
PipedOutputStream：实现了pipe的概念，主要在线程中使用
SequenceOutputStream：把多个OutStream合并为一个OutStream

有两个需要注意的：

InputStreamReader ： 从输入流读取字节，在将它们转换成字符。
BufferReader :接受Reader对象作为参数，并对其添加字符缓冲器，使用readline()方法可以读取一行。

如何选择I/O流
确定是输入还是输出
输入:输入流 InputStream Reader
输出:输出流 OutputStream Writer
明确操作的数据对象是否是纯文本
是:字符流 Reader，Writer
否:字节流 InputStream，OutputStream
明确具体的设备。
文件：
读：FileInputStream, FileReader,
写：FileOutputStream，FileWriter
数组：
byte[ ]：ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream
char[ ]：CharArrayReader, CharArrayWriter
String：
StringBufferInputStream(已过时，因为其只能用于String的每个字符都是8位的字符串), StringReader, StringWriter
Socket流
键盘：用System.in（是一个InputStream对象）读取，用System.out（是一个OutoutStream对象）打印

是否需要转换流
是，就使用转换流，从Stream转化为Reader、Writer：InputStreamReader，OutputStreamWriter
是否需要缓冲提高效率
是就加上Buffered：BufferedInputStream, BufferedOuputStream, BufferedReader, BufferedWriter
是否需要格式化输出

常见的纯文本格式文件的扩展名：
TXT、HTM、ASP、BAT、C、BAS、PRG、CMD等。能用windows自带的记事本打开的就是

Java I/O 总结
http://www.importnew.com/23708.html

关于Java IO与NIO知识都在这里
https://juejin.im/post/5af79bcc51882542ad771546

Java学习+面试指南
https://github.com/Snailclimb/JavaGuide

Java IO，硬骨头也能变软
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4NDQ4MzU5OA==&mid=2247483981&idx=1&sn=6e5c682d76972c8d2cf271a85dcf09e2&chksm=fd98542ccaefdd3a70428e9549bc33e8165836855edaa748928d16c1ebde9648579d3acaac10#rd
java IO体系的学习总结
https://blog.csdn.net/nightcurtis/article/details/51324105

//---------------重磅（java面试，感谢前辈们的总结）
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4NDQ4MzU5OA==&mid=2247483985&idx=1&sn=38531c2cee7b87f125df7aef41637014&chksm=fd985430caefdd26b0506aa84fc26251877eccba24fac73169a4d6bd1eb5e3fbdf3c3b940261#rd

1. 什么是IO流？

它是一种数据的流从源头流到目的地。比如文件拷贝，输入流和输出流都包括了。输入流从文件中读取数据存储到进程(process)中，输出流从进程中读取数据然后写入到目标文件。

2. 字节流和字符流的区别。

字节流在JDK1.0中就被引进了，用于操作包含ASCII字符的文件。JAVA也支持其他的字符如Unicode，为了读取包含Unicode字符的文件，JAVA语言设计者在JDK1.1中引入了字符流。ASCII作为Unicode的子集，对于英语字符的文件，可以可以使用字节流也可以使用字符流。

3.Java中流类的超类主要由那些？

java.io.InputStream

java.io.OutputStream

java.io.Reader

java.io.Writer

4. FileInputStream和FileOutputStream是什么？

这是在拷贝文件操作的时候，经常用到的两个类。在处理小文件的时候，它们性能表现还不错，在大文件的时候，最好使用BufferedInputStream (或 BufferedReader) 和 BufferedOutputStream (或 BufferedWriter)

5. 字节流和字符流，你更喜欢使用拿一个？

个人来说，更喜欢使用字符流，因为他们更新一些。许多在字符流中存在的特性，字节流中不存在。比如使用BufferedReader而不是BufferedInputStreams或DataInputStream，使用newLine()方法来读取下一行，但是在字节流中我们需要做额外的操作。

6.System.out.println()是什么？

println是PrintStream的一个方法。out是一个静态PrintStream类型的成员变量，System是一个java.lang包中的类，用于和底层的操作系统进行交互。

7.什么是Filter流？

Filter Stream是一种IO流主要作用是用来对存在的流增加一些额外的功能，像给目标文件增加源文件中不存在的行数，或者增加拷贝的性能。

8. 有哪些可用的Filter流？
   在java.io包中主要由4个可用的filter Stream。两个字节filter stream，两个字符filter stream. 分别是FilterInputStream, FilterOutputStream, FilterReader and FilterWriter.这些类是抽象类，不能被实例化的。

   有些Filter流的子类:
   

LineNumberInputStream 给目标文件增加行号

DataInputStream 有些特殊的方法如readInt(), readDouble()和readLine() 等可以读取一个 int, double和一个string一次性的,

BufferedInputStream 增加性能

PushbackInputStream 推送要求的字节到系统中

9.SequenceInputStream的作用？
这个类的作用是将多个输入流合并成一个输入流，通过SequenceInputStream类包装后形成新的一个总的输入流。在拷贝多个文件到一个目标文件的时候是非常有用的。可用使用很少的代码实现

10.说说PrintStream和PrintWriter

他们两个的功能相同，但是属于不同的分类。字节流和字符流。他们都有println()方法。

11. 在文件拷贝的时候，那一种流可用提升更多的性能？
    在字节流的时候，使用BufferedInputStream和BufferedOutputStream。
    在字符流的时候，使用BufferedReader 和 BufferedWriter

12 .说说管道流(Piped Stream)

有四种管道流， PipedInputStream, PipedOutputStream, PipedReader 和 PipedWriter.在多个线程或进程中传递数据的时候管道流非常有用。

13.说说File类
它不属于 IO流，也不是用于文件操作的，它主要用于知道一个文件的属性，读写权限，大小等信息。注意：Java7中文件IO发生了很大的变化，专门引入了很多新的类来取代原来的基于java.io.File的文件IO操作方式。详情阅读下面的文章：

Java NIO之拥抱Path和Files
14. 说说RandomAccessFile?

它在java.io包中是一个特殊的类，既不是输入流也不是输出流，它两者都可以做到。他是Object的直接子类。通常来说，一个流只有一个功能，要么读，要么写。但是RandomAccessFile既可以读文件，也可以写文件。 DataInputStream 和 DataOutStream有的方法，在RandomAccessFile中都存在。

原文
http://www.imooc.com/article/details/id/24305

//-------------------------------以下装逼项，谨慎哈，免得反被草
Java NIO 概览
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4NDQ4MzU5OA==&mid=2247483956&idx=1&sn=57692bc5b7c2c6dfb812489baadc29c9&chksm=fd985455caefdd4331d828d8e89b22f19b304aa87d6da73c5d8c66fcef16e4c0b448b1a6f791#rd

官方JDK相关文档:https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/

谷歌搜索排名第一的Java NIO教程:http://tutorials.jenkov.com/java-nio/channels.html

Java NIO 与 IO之间的区别:https://blog.csdn.net/evan_man/article/details/50910542

《Java程序员修炼之道》:https://book.douban.com/subject/24841235/

Java NIO 之 Buffer(缓冲区)
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4NDQ4MzU5OA==&mid=2247483961&idx=1&sn=f67bef4c279e78043ff649b6b03fdcbc&chksm=fd985458caefdd4e3317ccbdb2d0a5a70a5024d3255eebf38183919ed9c25ade536017c0a6ba#rd
Java NIO 之 Channel（通道）
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4NDQ4MzU5OA==&mid=2247483966&idx=1&sn=d5cf18c69f5f9ec2aff149270422731f&chksm=fd98545fcaefdd49296e2c78000ce5da277435b90ba3c03b92b7cf54c6ccc71d61d13efbce63#rd

Java NIO之Selector（选择器）
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4NDQ4MzU5OA==&mid=2247483970&idx=1&sn=d5e2b133313b1d0f32872d54fbdf0aa7&chksm=fd985423caefdd354b587e57ce6cf5f5a7bec48b9ab7554f39a8d13af47660cae793956e0f46#rd

高级装逼篇
高并发Java（8）：io/NIO和AIO
http://www.importnew.com/21341.html
https://my.oschina.net/hosee/blog/615269

结论：

1. 什么是NIO
   NIO是New I/O的简称，与旧式的基于流的I/O方法相对，从名字看，它表示新的一套Java I/O标 准。它是在Java 1.4中被纳入到JDK中的，并具有以下特性：

NIO是基于块（Block）的，它以块为基本单位处理数据 （硬盘上存储的单位也是按Block来存储，这样性能上比基于流的方式要好一些）
为所有的原始类型提供（Buffer）缓存支持
增加通道（Channel）对象，作为新的原始 I/O 抽象
支持锁（我们在平时使用时经常能看到会出现一些.lock的文件，这说明有线程正在使用这把锁，当线程释放锁时，会把这个文件删除掉，这样其他线程才能继续拿到这把锁）和内存映射文件的文件访问接口
提供了基于Selector的异步网络I/O

总结下使用Buffer的步骤是：

1. 得到Channel

2. 申请Buffer

3. 建立Channel和Buffer的读/写关系

4. 关闭

5. Channel
   使用非阻塞的NIO （读取数据不等待，数据准备好了再工作）
   而Channel有点类似于流，一个Channel可以和文件或者网络Socket对应 。

selector是一个选择器，它可以选择某一个Channel，然后做些事情。

一个线程可以对应一个selector，而一个selector可以轮询多个Channel，而每个Channel对应了一个Socket。

与上面一个线程对应一个Socket相比，使用NIO后，一个线程可以轮询多个Socket。

当selector调用select()时，会查看是否有客户端准备好了数据。当没有数据被准备好时，select()会阻塞。平时都说NIO是非阻塞的，但是如果没有数据被准备好还是会有阻塞现象。

当有数据被准备好时，调用完select()后，会返回一个SelectionKey，SelectionKey表示在某个selector上的某个Channel的数据已经被准备好了。

只有在数据准备好时，这个Channel才会被选择。

这样NIO实现了一个线程来监控多个客户端。

而刚刚模拟的网络延迟的客户端将不会影响NIO下的线程，因为某个Socket网络延迟时，数据还未被准备好，selector是不会选择它的，而会选择其他准备好的客户端。

selectNow()与select()的区别在于，selectNow()是不阻塞的，当没有客户端准备好数据时，selectNow()不会阻塞，将返回0，有客户端准备好数据时，selectNow()返回准备好的客户端的个数。

1. NIO会将数据准备好后，再交由应用进行处理，数据的读取/写入过程依然在应用线程中完成，只是将等待的时间剥离到单独的线程中去。

2. 节省数据准备时间（因为Selector可以复用）

AIO
AIO的特点：

1. 读完了再通知我

2. 不会加快IO，只是在读完后进行通知

3. 使用回调函数，进行业务处理

在理解了NIO的基础上，看AIO，区别在于AIO是等读写过程完成后再去调用回调函数。

NIO是同步非阻塞的

AIO是异步非阻塞的

由于NIO的读写过程依然在应用线程里完成，所以对于那些读写过程时间长的，NIO就不太适合。

而AIO的读写过程完成后才被通知，所以AIO能够胜任那些重量级，读写过程长的任务。