《流类库与输入输出》课件

流类库与输入输出随着数据量的快速增长传统的文件和数据库操作已经无法满足当今的需求,流类库能够提供高吞吐量和低延迟的实时数据处理能力为业务应用提供,强大的支持什么是流数据的连续序列动态处理方式流是一种有序且连续的数据序列，它可以来自各种源头，如文与批处理不同，流式处理允许数据在输入时立即被处理和分析件、网络连接或内存缓冲区等，以实现实时响应流的类型输入输出流字节流与字符流/用于读取或写入数据的字节序字节流处理未经格式化的二进列这是最基本的流类型制数据字符流处理文,Unicode本它们有不同的适用场景随机访问流管道流可以在任意位置读写的流适用在进程间传输数据的流支持同,,于大文件操作步和异步的数据交换字节流和字符流字节流字符流区别与联系字节流用于处理原始的二进制数据如图字符流用于处理文本数据如文件、网络字节流和字符流在处理数据时有不同的,,像、音频和视频等非文本格式的数据通信等它们以字符为单位读写数据处方式但在实际应用中常相互转换满足不,,,它们以字节为单位读写数据适用于处理理的是人类可读的文本信息同的输入输出需求,任何类型的输入输出文件输入输出打开文件使用Java的File类打开文件,指定文件路径和文件名读取文件内容使用字节流或字符流读取文件数据,如FileInputStream或FileReader写入文件内容使用字节流或字符流写入文件数据,如FileOutputStream或FileWriter文件读写操作打开文件1使用FileInputStream和FileOutputStream打开文件读写文件2使用read和write方法读写文件内容缓冲区操作3使用缓冲区提高读写效率文件定位4使用seek方法定位到指定位置读写文件属性5获取文件的大小、路径等属性信息文件读写操作是Java中非常重要的基础知识我们需要掌握如何打开和关闭文件、如何读写文件内容、如何使用缓冲区提高读写效率、如何定位到指定位置进行读写操作以及如何获取文件的各种属性信息这些技能都是开发应用程序时必不可少的基础功能异常处理和文件关闭异常处理文件关闭在读写文件过程中可能会遇到各种打开文件后一定要记得在操作完成,,异常如文件不存在、权限不足等后及时关闭文件否则可能会导致,妥善处理这些异常非常重要可以确资源泄露等问题,保程序稳定运行异常捕获确保关闭使用语句可以捕获文件操在语句中使用块可try-catch try-catch,finally作过程中发生的各种异常并采取相以确保文件一定会被正确关闭即使,,应的处理措施在处理异常时发生了错误缓冲流提高输入输出效率支持多种数据类型

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2.12缓冲流通过内部缓冲区减少系统调用次数大幅提高了读写缓冲流除了支持字节流和字符流还提供了读写基本数据类,,性能型的方法简化文件操作减少异常处理

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4.34缓冲流封装了读写文件的细节使程序员可以更高效地完成缓冲流内部处理了大部分异常情况降低了程序员的异常处,,任务理负担缓冲流的优势缓冲流提高读写效率减少系统调用提高系统吞吐量非缓冲流读写效率低下系统调用频繁系统吞吐量有限缓冲流通过内部缓冲区提高了读写效率减少了系统调用次数从而大幅提高,,了系统的整体吞吐量相比之下非缓冲流的性能表现较差不适合处理大量,,的数据读写操作缓冲流的使用高效读写1利用缓冲区提高读写效率行缓冲2行缓冲确保完整读写行性能优化3大幅降低磁盘I/O操作灵活配置4可根据需求设置缓冲区大小缓冲流通过使用内存缓冲区来提高读写效率行缓冲可确保整行数据被完整读写合理使用缓冲流可大幅降低磁盘I/O操作,从而优化性能缓冲流还支持灵活配置缓冲区大小,以满足不同场景需求转换流编码转换输入输出类型转换扩展功能转换流可以在不同字符编码之间进行转换流还可以在字节流和字符流之间除了编码转换和类型转换转换流还,转换如和确保文本在不进行转换方便处理各种输入输出数提供了缓冲、过滤等其他功能增强,UTF-8GBK,,,同系统下正确显示据类型了处理数据的能力转换流的使用字符编码转换1转换流可以在字节流和字符流之间进行编码转换，确保读写文本文件时使用正确的字符集流的嵌套使用2可以将转换流嵌套在其他流对象之中进行更复杂的输入输,出操作输出编码设置3通过指定输出流的字符编码可以确保写入文件时使用期望,的字符集数据流数据流的概念数据流的特点数据流是一种流式数据处理的抽象模型将数据视为一个持续数据流具有高吞吐量、低延迟和可扩展性等特点非常适用于,,不断的序列而不是离散的数据块它支持实时处理和分析满处理大规模数据以及复杂的数据分析任务,,足各种数据密集型应用的需求数据流的应用数据库应用网络传输数据流可用于将数据从数据库读取数据流能够实现大型文件和视频的并传输到应用程序中这可以提高高效传输为各种网络应用提供支撑,数据处理效率和响应速度实时分析物联网应用数据流可用于实时监控和分析数据数据流可用于采集和传输各类物联,有利于快速做出决策和响应网设备产生的大量数据支持智能设,备和系统对象输入输出流对象序列化对象反序列化对象输入输出流对象序列化是将对象转化为字节流的过对象反序列化是将字节流重新转化为对对象输入输出流提供了读写对象的Java程使其可以存储在磁盘上或通过网络传象的过程这使我们能够从磁盘或网络便捷方式大大简化了复杂数据的持久化,,输这种技术在保存和传递复杂数据时恢复复杂的数据结构和传输非常有用对象序列化对象状态保存对象序列化是将对象状态转换为可持久化格式的过程使对,象可以在网络传输或保存到磁盘等场景中使用实现原理通过实现接口虚拟机可以自动生成序列Serializable,Java化代码将对象转换为字节流,序列化对象需要确保被序列化的类和其中的所有字段都实现了接口否则会抛出异常Serializable,对象反序列化对象读取与重建1反序列化是将保存在文件或网络上的对象字节序列还原成Java对象的过程这涉及读取字节流并重建对象的各个属性类型匹配与兼容性2反序列化需要确保读取的对象与目标类型完全匹配如果Java类有变更，需处理向前兼容和向后兼容的问题异常处理与安全性3反序列化过程可能会遇到各种异常情况需要有完善的异常处理,机制同时也要注意安全性防止反序列化过程被利用进行攻击,网络输入输出编程服务器端Socket Socket12是网络通信中的基本服务器端负责监听客Socket Socket单位提供了一种标准的方式户端连接请求并创建新的,,进行端到端的数据交换与客户端进行通信Socket客户端网络编程模型Socket34客户端主动发起连接网络编程涉及同步和异步、Socket请求并通过读写操作与服务阻塞和非阻塞等多种编程模,器进行交互型编程Socket创建连接1建立TCP/IP连接发送数据2通过发送数据Socket接收响应3等待并处理返回的响应编程是网络通信的基础通过连接客户端和服务器可以建立双向数据传输通道提供了创建连接、发送数Socket,Socket,Socket API据和接收响应的核心功能是网络编程的基础下面将详细介绍编程的各个步骤,Socket服务器端Socket监听端口1服务器通过类监听指定端口，等待客户端连接ServerSocket接受连接2当有客户端连接时服务器通过方法接受连接返回一个对象,accept,Socket读写操作3服务器可以通过的输入输出流读写数据Socket服务器端负责监听指定的端口等待客户端连接一旦有客户端连接服务器端就通过类提供的进行读写操作处理Socket,,Socket API,客户端发送的请求这是编程中服务器端的核心功能Socket客户端Socket创建对象Socket通过调用Socket构造函数创建一个客户端Socket对象,指定服务器端的IP地址和端口号获取输入输出流使用Socket对象的getInputStream和getOutputStream方法获取与服务器端通信的输入输出流发送接收数据/使用输出流将数据发送给服务器,并从输入流中读取服务器返回的响应数据关闭连接在通信结束后,调用Socket对象的close方法关闭与服务器的连接多线程网络编程并发连接处理1多线程网络编程可以同时处理多个客户端连接提高服务器,的并发处理能力任务分解2将复杂的网络任务拆分成多个线程执行提高整体处理效率,资源共享3线程可以共享服务器的资源如数据库、缓存等实现资源,,的高效利用并发网络编程的挑战高并发处理服务端需要同时处理大量的客户端连接请求要求快速响应并保持稳定性,数据一致性并发访问可能导致数据竞争需要采取同步机制确保数据的一致性,可扩展性应对不断增加的并发需求需要提高系统的可扩展性以支持更多用户,同步和异步网络编程同步网络编程异步网络编程挑战与优势同步网络编程要求客户端在发送请求异步网络编程允许客户端在发送请求异步编程更复杂需要处理回调、事,后阻塞等待服务器响应这种方式简后继续执行其他任务等待服务器响件处理等但能大幅提升性能和吞吐,,单易实现但效率较低且易受网络延应时不会阻塞这提高了系统的响应量应对大并发场景更加适用,,迟影响速度和吞吐量编程NIO模型的变革和IO SelectorChannel12采用了全新的非阻塞式模型可以更高效地处理大量并引入了和等核心概念使得异步编程NIO IO,NIO SelectorChannel,IO发连接更加简洁高效缓冲区和选择器工具类NIO34中的缓冲区和选择器提供了灵活的数据处理和事件监控提供了丰富的工具类简化了网络编程的复杂性NIO NIO,机制和Selector ChannelSelectorChannel Buffers是一个关键的类它允许单个是一种双向的数据传输通道可用于在和应用程序之间Selector NIO,Channel,Buffers Channel线程监控多个通道的状态并确定哪些通以读写数据与传统不同使用传输数据应用程序从读取数据,I/O,NIO Buffers,道已准备好进行操作来执行读写操作并将数据写入I/O ChannelBuffers缓冲区和选择器缓冲区选择器缓冲区是中用于临时存储数据的内存区域它可以提高选择器是中的核心组件之一用于监控和管理多个通道NIO NIO,数据读写的效率避免频繁的系统调用缓冲区拥有多种操作的状态它可以高效地检测通道的就绪状态如读就,Channel,方法如、等可以方便地管理数据绪、写就绪等从而实现非阻塞,flip clear,,I/O工具类NIO工具类Java NIONIO工具类提供了一系列便捷的方法,帮助开发者更好地使用和管理NIO的各种组件缓冲区管理工具类提供了创建、复制和管理缓冲区的方法,简化了缓冲区的使用和维护网络编程支持工具类为网络编程提供了多种辅助方法,包括地址解析、套接字管理等功能总结与展望我们已经深入学习了流类库和各种输入输出操作的知识掌握这些基础知识对于后续的编程非常重要接下来我们将探讨更高级的话题如网络Java,编程、多线程并发编程等为您带来更全面的技能提升,Java。