IO流概述
# 概念
IO是指Input/Output，即输入和输出。以内存为中心：
- Input指从外部读入数据到内存，例如，把文件从磁盘读取到内存，从网络读取数据到内存等等。
- Output指把数据从内存输出到外部，例如，把数据从内存写入到文件，把数据从内存输出到网络等等。
为什么要把数据读到内存才能处理这些数据？因为代码是在内存中运行的，数据也必须读到内存，最终的表示方式无非是byte数组，字符串等，都必须存放在内存里。
从Java代码来看，输入实际上就是从外部，例如，硬盘上的某个文件，把内容读到内存，并且以Java提供的某种数据类型表示，例如，byte[]，String，这样，后续代码才能处理这些数据。
因为内存有“易失性”的特点，所以必须把处理后的数据以某种方式输出，例如，写入到文件。Output实际上就是把Java表示的数据格式，例如，byte[]，String等输出到某个地方。
IO流是一种顺序读写数据的模式，它的特点是单向流动。数据类似自来水一样在水管中流动，所以我们把它称为IO流。
# Java IO原理
- I/O是Input/Output的缩写，I/O技术是非常实用的技术，用于处理设备之间的数据传输。如读/写文件，网络通讯等。
- Java程序中，对于数据的输入/输出操作以“流(stream)”的方式进行。
- java.io包下提供了各种“流”类和接口，用以获取不同种类的数据，并通过标准的方法输入或输出数据。
# 流的分类
- 按操作数据单位不同分为：字节流(8 bit)，字符流(16 bit)。
- 按数据流的流向不同分为：输入流，输出流
- 按流的角色的不同分为：节点流，处理流
| 抽象基类 | 字节流 | 字符流 |
|---|---|---|
| 输入流 | InputStream | Reader |
| 输出流 | OutputStream | Writer |
- 1、Java的IO流共涉及40多个类，实际上非常规则，都是从如下4个抽象基类派生的
- 2、由这四个类派生出来的子类名称都是以其父类名作为子类名后缀。
- IO流体系
节点流和处理流：
- 节点流：直接从数据源或目的地读写数据。
- 处理流：不直接连接到数据源或目的地，而是“连接”在已存在的流（节点流或处理流）之上，通过对数据的处理为程序提供更为强大的读写功能。
# InputStream / OutputStream
IO流以byte（字节）为最小单位，因此也称为字节流。
例如，我们要从磁盘读入一个文件，包含6个字节，就相当于读入了6个字节的数据：
╔════════════╗
║ Memory ║
╚════════════╝
▲
│0x48
│0x65
│0x6c
│0x6c
│0x6f
│0x21
╔═══════════╗
║ Hard Disk ║
╚═══════════╝
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
这6个字节是按顺序读入的，所以是输入字节流。
反过来，我们把6个字节从内存写入磁盘文件，就是输出字节流：
╔════════════╗
║ Memory ║
╚════════════╝
│0x21
│0x6f
│0x6c
│0x6c
│0x65
│0x48
▼
╔═══════════╗
║ Hard Disk ║
╚═══════════╝
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
在Java中，InputStream代表输入字节流，OuputStream代表输出字节流，这是最基本的两种IO流。
# Reader / Writer
如果我们需要读写的是字符，并且字符不全是单字节表示的ASCII字符，那么，按照char来读写显然更方便，这种流称为字符流。
Java提供了Reader和Writer表示字符流，字符流传输的最小数据单位是char。
例如，我们把char[]数组Hi你好这4个字符用Writer字符流写入文件，并且使用UTF-8编码，得到的最终文件内容是8个字节，英文字符H和i各占一个字节，中文字符你好各占3个字节：
0x48
0x69
0xe4bda0
0xe5a5bd
2
3
4
反过来，我们用Reader读取以UTF-8编码的这8个字节，会从Reader中得到Hi你好这4个字符。
因此，Reader和Writer本质上是一个能自动编解码的InputStream和OutputStream。
使用Reader，数据源虽然是字节，但我们读入的数据都是char类型的字符，原因是Reader内部把读入的byte做了解码，转换成了char。使用InputStream，我们读入的数据和原始二进制数据一模一样，是byte[]数组，但是我们可以自己把二进制byte[]数组按照某种编码转换为字符串。究竟使用Reader还是InputStream，要取决于具体的使用场景。如果数据源不是文本，就只能使用InputStream，如果数据源是文本，使用Reader更方便一些。Writer和OutputStream是类似的。
# 同步和异步
同步IO是指，读写IO时代码必须等待数据返回后才继续执行后续代码，它的优点是代码编写简单，缺点是CPU执行效率低。
而异步IO是指，读写IO时仅发出请求，然后立刻执行后续代码，它的优点是CPU执行效率高，缺点是代码编写复杂。
Java标准库的包java.io提供了同步IO，而java.nio则是异步IO。上面我们讨论的InputStream、OutputStream、Reader和Writer都是同步IO的抽象类，对应的具体实现类，以文件为例，有FileInputStream、FileOutputStream、FileReader和FileWriter。
本节我们只讨论Java的同步IO，即输入/输出流的IO模型。
# 小结
IO流是一种流式的数据输入/输出模型：
- 二进制数据以
byte为最小单位在InputStream/OutputStream中单向流动； - 字符数据以
char为最小单位在Reader/Writer中单向流动。
Java标准库的java.io包提供了同步IO功能：
- 字节流接口：
InputStream/OutputStream；适合处理图像音频等非文本文件。 - 字符流接口：
Reader/Writer。适合处理文本文件。