编程技术是改变世界的力量。
本站
当前位置:网站首页 > 后端语言 > 正文

java基础学习之IO(2.基础的类结构及磁盘和网络IO的机制)

gowuye 2024-04-04 11:54 8 浏览 0 评论

引言:

本篇是java IO学习系列的第二篇,主要介绍JAVA IO的基本架构及磁盘及网络IO的实现。关于 NIO 我们将在后面详细介绍。

JAVA I/O的架构:

I/O类的种类:

Java 的 I/O 操作类在包 java.io 下,根据操作的数据对象不同大约有将近 80 个类,但是这些类大概可以分成四组,分别是:

  1. 基于字节操作的 I/O 接口:InputStream 和 OutputStream
  2. FileInputStream、FileOutputStream、
  3. ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream
  4. PipedReader、PipedWriter
  5. DataInputStream、DataOutputStream
  6. BufferedInputStream、BufferedOutputStream、
  7. PrintStream
  8. ObjectInputStream、ObjectOutputStream
  9. 基于字符操作的 I/O 接口:Writer 和 Reader
  10. FileReader、FileWriter
  11. CharArrayReader、CharArrayWriter
  12. PipedInputStream、PipedOutputStream
  13. BufferedReader、BufferedWriter
  14. PrintWriter
  15. InputStreamReader、OutputStreWriter
  16. 基于磁盘操作的 I/O 接口:File
  17. 基于网络操作的 I/O 接口:Socket

一,基于字节的 I/O 操作接口

基于字节的 I/O 输入和输出接口分别是InputStream 和 OutputStream,而InputStream 输入流接口中,又根据操作对象和操作方式不同分成了许多不同的类,其类继承层次如下图所示:


InputStream接口类层次结构

OutputStream输出流的类层次结构如下图所示:


OutputStream接口类层次结构

InputStream 和 OutputStream也被称为“字节流”,它使用Decorator(装饰者)模式,按功能划分Stream,您可以动态装配这些Stream,以便获得您需要的功能。

如这样组合使用:

OutputStream out = new BufferedOutputStream(new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("file1"));

实现原理并不复杂但非常巧妙,使用起来也非常方便。


二, 基于字符的 I/O 操作接口

字符类的操作接口,按照读写区分为"Reader"和"Writer"。

"Writer"写字符的 I/O 操作接口涉及到的类的层次结构如下图所示:


Writer写字符的类层次结构

读字符的的类结构,如下图所示:


Reader 类层次结构

读字符的操作接口中的主要方法是 int read(char cbuf[], int off, int len),返回读到的 n 个字节数。


三,字节与字符的转化接口

因为数据持久化(保存到磁盘)或网络传输都是以字节为单位进行存放的,所以必须要有字符到字节或字节到字符的转化。

字符到字节需要转化,转化的过程如下所示:

OutputStreamWriter:Writer的子类,将输出的字符流转换成字节流,将一个字符流的输出对象转换成字节流的输出对象。它调用了StreamEncoder,而StreamEncoder类才是完成字符到字节编码的实现类。

InputStreamReader:Reader的子类,将输入的字节流转换为字符流,将一个字节流的输入对象转换为字符流的输入对象。它调用了StreamDecoder,而StreamDecoder类才是完成字节到字符的解码的实现类,InputStream 到 Reader 的过程建议指定字符集,否则采用操作系统默认字符集,很可能会出现乱码问题。。

类结构图:


InputStreamReader类层次图


四,磁盘 I/O 工作机制

我们知道数据在磁盘的唯一最小描述就是文件,也就是说上层应用程序只能通过文件来操作磁盘上的数据,文件也是操作系统和磁盘驱动器交互的一个最小单元。

但 Java 中的 File其实是一个懒加载的对象,即File对象并不对应一个真实存在的文件,只有在真正要读取这个文件时,例如 在创建一个 FileInputStream 对象时,会创建一个 FileDescriptor 对象,这个对象才是真正对应一个操作系统的文件。


五,Socket 的工作机制

1.建立Socket通信的步骤:

步骤一,

客户端:

创建一个 Socket 实例,操作系统将为这个 Socket 实例分配一个没有被使用的本地端口号,并创建一个包含本地和远程地址和端口号的套接字数据结构,这个数据结构将一直保存在系统中直到这个连接关闭。

服务端:

创建一个 ServerSocket 实例,ServerSocket 创建只要指定的端口号没有被占用即可,操作系统也会为 ServerSocket 实例创建一个底层数据结构,这个数据结构中包含指定监听的端口号和包含监听地址的通配符,一般都是“*”即监听所有地址,调用 accept() 方法时,将进入阻塞状态,等待客户端的请求。

步骤二,

客户端:

在创建 Socket 实例的构造函数正确返回之前,要进行 TCP 的三次握手协议。

服务端:

当一个新的请求到来时,为这个连接创建一个新的套接字数据结构,该套接字数据的信息包含的地址和端口信息是请求发起的地址和端口。这个新创建的数据结构将会放在到 ServerSocket 实例的一个未完成的连接数据结构列表中。注意:此时服务端与之对应的 Socket 实例并没有完成创建

步骤三,

客户端:

TCP 握手协议完成后,Socket 实例对象将创建完成,否则将抛出 IOException 错误。

服务端:

等到与客户端的三次握手完成后,这个服务端的 Socket 实例才会返回,并将这个 Socket 实例对应的数据结构从未完成列表中移到已完成列表中。所以 ServerSocket 所关联的列表中每个数据结构,都代表与一个客户端的建立的 TCP 连接。

2.数据传输的过程

只要连接成功,在服务端和客户端都会创建Socket 实例,每个 Socket 实例都有一个 InputStream 实例和 OutputStream实例,且操作系统将为 InputStream 和 OutputStream 分别分配一定大小的缓冲区,数据的写入和读取都是通过这个缓存区完成的。

当数据发送端将数据写到 OutputStream 的 SendQ 队列缓冲区中,当缓冲区填满时,数据将被发送到数据接收端的 InputStream 的 RecvQ 队列缓冲区中,如果这时 RecvQ 已经满了,那么 数据发送端的OutputStream 的 write 方法将会阻塞直到 数据接收端的RecvQ 队列有足够的空间容纳 SendQ 发送的数据。

需要注意的是,这个缓存区的大小以及写入端的速度和读取端的速度非常影响这个连接的数据传输效率,可能会发生阻塞或死锁。

以上就是今天的内容,后续我们将一起学习NIO相关的内容。

感兴趣的小伙伴,欢迎关注本人公众号:暖爸的java家园

相关推荐

嵌入式C语言中常量的应用实例(嵌入式c语言中常量的应用实例是什么)

常量,我们都知道,就是数值保持不变的量。在C语言中,常量一旦初始化了,它的值将在整个程序运行周期内,不允许发生任何变化。常量与变量是相对的,我们实际项目中经常会用到它。定义常量的两种方式C语言中主要有...

C语言编程基础知识汇总学习,适合初学者!更新常量知识

(二)整型常量整型常量有3种形式:十进制整型常量、八进制整型常量和十六进制整型常量。(注意:c语言中没有直接表示二进制的整型常量,在c语言源程序中不会出现二进制。)书写方式如下:十进制整型常量:123...

【C语言】第二章第六节:字符串常量

第二章第六节:字符串常量。下表C语言中的常用转义字符。·字符形式功能:ASCIl码(十进制形式)。→\t水平制表(横向跳格:跳到下一个tab位置)。→\b退格8。→\r回车(不换行,光标移到本行行首)...

「GCTT 出品」Go 系列教程——5. 常量

这是我们Golang系列教程的第五篇。定义在Go语言中,术语”常量”用于表示固定的值。比如5、-89、IloveGo、67.89等等。看看下面的代码:varaint=50v...

每日C语言-常量指针、指针常量、指向常量的指针常量

一、常量指针1)什么是常量指针?通过该指针不可以修改其所指向存储单元中的值指针本身即地址可以被修改2)定义:类型说明符const*指针变量;类型说明符表示指针所指向存储单元中的值得数据类型指针...

C语言-符号常量、常变量、变量之我见

更新内容:新增音频。音频和文章一起更配oHello,大家好,又和大家见面了~~相信很多朋友们听了C语言的“符号常量”、“常变量”、“变量”后还是对这三者一脸懵逼吧。不管老师怎么歇斯底里地讲解,同学们迷...

零基础带你学习C语言:四:探索常量与变量

前言常量与变量学习;一:分析:short、float、long类型#include<stdio.h>intmain(){shortage=18;floatweight=12...

C语言中是如何定义常量的?那定义字符串呢?

常量有整型常量、浮点型常量、字符型常量及字符串常量。‘常量定义是指定义符号常量,用一个标识符来代表一个常量,通过宏定义预处理指令来实现。常量的定义:#definecount60这就定义了一个常量...

C语言符号常量的优点,会是那几点?

符号常量是一个常量,是不变量,所以,在编译的时候,就把符号常量出现的地方,替换为符号常量对应的常量。符号常量一般用户定义一个全局使用的数据,而且要改变该数据的时候,只需要改变符号常量的值,代码中引用符...

嵌入式开发- C语言数据类型-常量(c语言嵌入式是干嘛的)

基本数据类型的常量-掌握**整型常量:**常量是指在程序运行期间其数值不发生变化的数据。整型常量通常简称为整数整数可以是十进制数、八进制数、十六进制数八进制06334十六进制0xd1...

c语言解剖课:只读变量、常量、字面量傻傻分不清?

写在前面本篇主题的缘起,是因为一个计算机专业的大学生在和我讨论c语言问题时,说const常量如何如何,我说变量被const修饰了,还是变量,不是“常量”。他给了我一个截图:他说大模型都是这样回答的,变...

C/C++编程笔记:C数组、字符串常量和指针!三分钟弄懂它

想弄懂C语言中数组和指针的关系吗?这篇文章就占据你三分钟时间,看完你肯定会有收获!数组数组声明为数据类型名称[constant-size],并将一个数据类型的一个或多个实例分组到一个可寻址的位...

C语言入门到精通【第008讲】——C语言常量

C语言常量常量是固定值,在程序执行期间不会改变。这些固定的值,又叫做字面量。常量可以是任何的基本数据类型,比如整数常量、浮点常量、字符常量,或字符串字面值,也有枚举常量。常量就像是常规的变量,只不过常...

这是C语言无法修改得东西,C语言基础教程之常量解析

常量是指程序在执行期间不会改变的固定值。这些固定值也称为文字。常量可以是任何基本数据类型,如整数常量,浮点常量,字符常量或字符串文字,还有枚举常量。常量被视为常规变量,除了它们的值在定义后无法修改。整...

C语言中的单精度、双精度、常量等都有什么意思?

刚接触C语言时,对于常量,变量,浮点,单精度,双精度等问题的理解,大都很模糊不清,其实在程序运行过程中,其值不能改变的量称为常量。如12、0、-3为整型常量,4.6、-1.23为实型常量,'a'、'...

取消回复欢迎 发表评论: