IO面试问题(二)

  1. 什么是IO

  • Java中I/O是以流为基础进行数据的输入输出的，所有数据被串行化(所谓串行化就是数据要按顺序 进行输入输出)写入输出流。简单来说就是java通过io流方式和外部设备进行交互。

    • 在Java类库中，IO部分的内容是很庞大的，因为它涉及的领域很广泛：标准输入输出，文件的操 作，网络上的数据传输流，字符串流，对象流等等等。

比如程序从服务器上下载图片，就是通过流的方式从网络上以流的方式到程序中，在到硬盘中

  1. 在了解不同的IO之前先了解：同步与异步，阻塞与非阻塞的区别

  • 同步，一个任务的完成之前不能做其他操作，必须等待（等于在打电话）

  • 异步，一个任务的完成之前，可以进行其他操作（等于在聊QQ）

  • 阻塞，是相对于CPU来说的， 挂起当前线程，不能做其他操作只能等待

  • 非阻塞,，无须挂起当前线程，可以去执行其他操作

  1. 什么是BIO

  • BIO：同步并阻塞，服务器实现一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一 个线程进行处理，没处理完之前此线程不能做其他操作（如果是单线程的情况下，我传输的文件很 大呢？），当然可以通过线程池机制改善。BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方 式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4以前的唯一选择，但程序直观简单易理 解。

  1. 什么是NIO

NIO:同步非阻塞，服务器实现一个连接一个线程，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用 器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。NIO方式适用于连接数目多 且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，并发局限于应用中，编程比较复杂，JDK1.4 之后开始支持。

  1. 什么是AIO

  • AIO：异步非阻塞，服务器实现模式为一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由操作系统 先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理，AIO方式使用于连接数目多且连接比较长（重操 作）的架构，比如相册服务器，充分调用操作系统参与并发操作，编程比较复杂，JDK1.7之后开 始支持。.

    AIO属于NIO包中的类实现，其实IO主要分为BIO和NIO，AIO只是附加品，解决IO不能异步的实现

    在以前很少有Linux系统支持AIO，Windows的IOCP就是该AIO模型。但是现在的服务器一般都是 支持AIO操作

  1. 什么Netty

  • Netty是由JBOSS提供的一个Java开源框架。Netty提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工 具，用以快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序。

    Netty 是一个基于NIO的客户、服务器端编程框架，使用Netty 可以确保你快速和简单的开发出一 个网络应用，例如实现了某种协议的客户，服务端应用。Netty相当简化和流线化了网络应用的编 程开发过程，例如，TCP和UDP的socket服务开发。

Netty是由NIO演进而来，使用过NIO编程的用户就知道NIO编程非常繁重，Netty是能够能跟好的使用NIO

  1. BIO和NIO、AIO的区别

BIO是阻塞的，NIO是非阻塞的.

BIO是面向流的，只能单向读写，NIO是面向缓冲的, 可以双向读写

使用BIO做Socket连接时，由于单向读写，当没有数据时，会挂起当前线程，阻塞等待，为防止影 响其它连接,，需要为每个连接新建线程处理.，然而系统资源是有限的,，不能过多的新建线程，线 程过多带来线程上下文的切换，从来带来更大的性能损耗，因此需要使用NIO进行BIO多路复用， 使用一个线程来监听所有Socket连接，使用本线程或者其他线程处理连接

AIO是非阻塞 以异步方式发起 I/O 操作。当 I/O 操作进行时可以去做其他操作，由操作系统内核空 间提醒IO操作已完成（不懂的可以往下看）

  1. IO流的分类

按照读写的单位大小来分：

字符流 :以字符为单位，每次次读入或读出是16位数据。其只能读取字符类型数据。 (Java代码接 收数据为一般为 char数组，也可以是别的 )

字节流:以字节为单位，每次次读入或读出是8位数据。可以读任何类型数据，图片、文件、音乐 视频等。 (Java代码接收数据只能为 byte数组 )

按照实际IO操作来分：

输出流：从内存读出到文件。只能进行写操作。

输入流：从文件读入到内存。只能进行读操作。

注意：输出流可以帮助我们创建文件，而输入流不会。

按照读写时是否直接与硬盘，内存等节点连接分：

节点流：直接与数据源相连，读入或读出。

处理流：也叫包装流，是对一个对于已存在的流的连接进行封装，通过所封装的流的功能调用实现 数据读写。如添加个Buffering缓冲区。（意思就是有个缓存区，等于软件和mysql中的redis）

注意：为什么要有处理流？主要作用是在读入或写出时，对数据进行缓存，以减少I/O的次数，以 便下次更好更快的读写文件，才有了处理流。

  1. 什么是内核空间

我们的应用程序是不能直接访问硬盘的，我们程序没有权限直接访问，但是操作系统 （Windows、Linux......）会给我们一部分权限较高的内存空间，他叫内核空间，和我们的实际硬 盘空间是有区别的

  1. 五种IO模型

1.阻塞BIO（blocking I/O）

  • A拿着一支鱼竿在河边钓鱼，并且一直在鱼竿前等，在等的时候不做其他的事情，十分专心。只有 鱼上钩的时，才结束掉等的动作，把鱼钓上来。

  • 在内核将数据准备好之前，系统调用会一直等待所有的套接字，默认的是阻塞方式。

2.非阻塞NIO（noblocking I/O）

B也在河边钓鱼，但是B不想将自己的所有时间都花费在钓鱼上，在等鱼上钩这个时间段中，B也在 做其他的事情（一会看看书，一会读读报纸，一会又去看其他人的钓鱼等），但B在做这些事情的 时候，每隔一个固定的时间检查鱼是否上钩。一旦检查到有鱼上钩，就停下手中的事情，把鱼钓上 来。 B在检查鱼竿是否有鱼，是一个轮询的过程。

3.异步AIO（asynchronous I/O）

C也想钓鱼，但C有事情，于是他雇来了D、E、F，让他们帮他等待鱼上钩，一旦有鱼上钩，就打 电话给C，C就会将鱼钓上去。

当应用程序请求数据时，内核一方面去取数据报内容返回，另一方面将程序控制权还给应用进程，应用进程继 续处理其他事情，是一种非阻塞的状态。

4.信号驱动IO（signal blocking I/O）

G也在河边钓鱼，但与A、B、C不同的是，G比较聪明，他给鱼竿上挂一个铃铛，当有鱼上钩的时 候，这个铃铛就会被碰响，G就会将鱼钓上来。

信号驱动IO模型，应用进程告诉内核：当数据报准备好的时候，给我发送一个信号，对SIGIO信号进行捕捉， 并且调用我的信号处理函数来获取数据报。

5.IO多路转接（I/O multiplexing）

H同样也在河边钓鱼，但是H生活水平比较好，H拿了很多的鱼竿，一次性有很多鱼竿在等，H不断 的查看每个鱼竿是否有鱼上钩。增加了效率，减少了等待的时间。

IO多路转接是多了一个select函数，select函数有一个参数是文件描述符集合，对这些文件描述符进行循环 监听，当某个文件描述符就绪时，就对这个文件描述符进行处理。

IO多路转接是属于阻塞IO，但可以对多个文件描述符进行阻塞监听，所以效率较阻塞IO的高。

  1. 什么是比特(Bit),什么是字节(Byte),什么是字符(Char),它们长度是多少,各有什么区别

Bit最小的二进制单位 ，是计算机的操作部分取值0或者1

  • Byte是计算机中存储数据的单元，是一个8位的二进制数，（计算机内部，一个字节可表示一个英 文字母，两个字节可表示一个汉字。） 取值（-128-127）

  • Char是用户的可读写的最小单位，他只是抽象意义上的一个符号。如‘5’，‘中’，‘￥’ 等等等等。在 java里面由16位bit组成Char 取值 （0-65535）

  • Bit 是最小单位 计算机他只能认识0或者1

    Byte是8个字节 是给计算机看的

    字符 是看到的东西 一个字符=二个字节

  1. 什么叫对象序列化，什么是反序列化，实现对象序列化需要做哪些工作

  • 对象序列化，将对象以二进制的形式保存在硬盘上

  • 反序列化；将二进制的文件转化为对象读取

  • 实现serializable接口，不想让字段放在硬盘上就加transient

  1. 在实现序列化接口是时候一般要生成一个serialVersionUID字段,它叫做什么, 一般有什么用

  • 如果用户没有自己声明一个serialVersionUID,接口会默认生成一个serialVersionUID

  • 但是强烈建议用户自定义一个serialVersionUID,因为默认的serialVersinUID对于class的细节非常 敏感，反序列化时可能会导致InvalidClassException这个异常。

    （比如说先进行序列化，然后在反序列化之前修改了类，那么就会报错。因为修改了类，对应的 SerialversionUID也变化了，而序列化和反序列化就是通过对比其SerialversionUID来进行的，一 旦SerialversionUID不匹配，反序列化就无法成功。

  1. 怎么生成SerialversionUID

  • 可序列化类可以通过声明名为 "serialVersionUID" 的字段（该字段必须是静态 (static)、最终 (final) 的 long 型字段）显式声明其自己的 serialVersionUID

    两种显示的生成方式（当你一个类实现了Serializable接口，如果没有显示的定义 serialVersionUID，Eclipse会提供这个提示功能告诉你去定义 。在Eclipse中点击类中warning的 图标一下，Eclipse就会自动给定两种生成的方式。

  1. BufferedReader属于哪种流,它主要是用来做什么的,它里面有那些经典的方法

属于处理流中的缓冲流，可以将读取的内容存在内存里面，有readLine（）方法

  1. Java中流类的超类主要有那些？

  • 超类代表顶端的父类（都是抽象类）

    java.io.InputStream

    java.io.OutputStream

    java.io.Reader

    java.io.Writer

  1. 为什么图片、视频、音乐、文件等 都是要字节流来读取

  • 这个很基础，你看看你电脑文件的属性就好了，CPU规定了计算机存储文件都是按字节算的

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