Java IO面試題解析發(fā)布時間：2024-02-27

1. Java 中有幾種類型的流？【重點】

按照流的方向：

輸入流（InputStream）；

輸出流（OutputStream）。

按照實現(xiàn)功能，是否直接與特定的地方(如磁盤、內(nèi)存、設(shè)備等)相連：

節(jié)點流：可以從或向一個特定的地方（節(jié)點）讀寫數(shù)據(jù)，如FileReader；

處理流：是對一個已存在的流的連接和封裝，通過所封裝的流的功能調(diào)用實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫。如BufferedReader。處理流的構(gòu)造方法總是要帶一個其他的流對象做參數(shù)。一個流對象經(jīng)過其他流的多次包裝，稱為流的鏈接。

按照處理數(shù)據(jù)的單位：

字節(jié)流：字節(jié)流繼承于InputStream和OutputStream；

字符流：字符流繼承于Reader和Writer。

2. 如何實現(xiàn)對象克??？【了解】

兩種方式：

實現(xiàn)Cloneable接口并重寫Object 類中的clone()方法；

實現(xiàn)Serializable接口，通過對象的序列化和反序列化實現(xiàn)克隆，可以實現(xiàn)真正的深度克隆。

3. 什么是緩沖區(qū)？有什么作用？【掌握】

緩沖區(qū)就是一段特殊的內(nèi)存區(qū)域，很多情況下當程序需要頻繁地操作一個資源（如文件或數(shù)據(jù)庫）則性能會很低，所以為了提升性能就可以將一部分數(shù)據(jù)暫時讀寫到緩存區(qū)，以后直接從此區(qū)域中讀寫數(shù)據(jù)即可，這樣就可以顯著的提升性能。

對于Java字符流的操作都是在緩沖區(qū)操作的，所以如果我們想在字符流操作中主動將緩沖區(qū)刷新到文件則需要使用flush()方法實現(xiàn)。

4. Java中有哪些可用的Filter流？【了解】

在IO包中主要由4個可用的Filter流，分別為：

FilterInputStream：是InputStream直接子類，包含其他一些字節(jié)輸入流，它將這些流用作其基本數(shù)據(jù)源，本身只是簡單地重寫那些將所有請求傳遞給所包含輸入流的InputStream的所有方法。

FilterOutputStream：是OutputStream直接子類，包含其他一些字節(jié)輸出流，它將這些流用作其基本數(shù)據(jù)源，類本身只是簡單地重寫那些將所有請求傳遞給所包含輸入流的OutputStream的所有方法。

FilterReader：是Reader直接子類，包含其他一些字符輸入流，它將這些流用作其基本數(shù)據(jù)源，本身只是簡單地重寫那些將所有請求傳遞給所包含輸入流的Readder的所有方法。

FilterWriter：是Writer直接子類，包含其他一些字符輸出流，它將這些流用作其基本數(shù)據(jù)源，本身只是簡單地重寫那些將所有請求傳遞給所包含輸入流的Writer的所有方法。

Filter流都是抽象類，不能被實例化的。

5. 什么是IO 流？【重點】

流是一種抽象概念，它代表了數(shù)據(jù)的無結(jié)構(gòu)化傳遞。

用來進行輸入輸出操作的流就稱為IO流，換句話說，IO流就是以流的方式進行輸入輸出。

從文件中讀取數(shù)據(jù)存儲到程序的進程中叫做輸入流。

從程序的進程中讀取數(shù)據(jù)然后寫入到目標文件中叫做輸出流。

6. 字節(jié)流和字符流的區(qū)別？【重點】

字節(jié)流的操作不經(jīng)過緩沖區(qū)（內(nèi)存），直接操作文件本身；

字符流的操作會先經(jīng)過緩沖區(qū)（內(nèi)存）然后通過緩沖區(qū)再操作文件；

字節(jié)流按照8位傳輸，以字節(jié)為單位輸入輸出數(shù)據(jù)；

字符流按照16位傳輸，以字符為單位輸入輸出數(shù)據(jù)。

7. 什么是Java序列化，如何實現(xiàn)Java序列化？【了解】

序列化就是一種用來處理對象流的機制，將對象的內(nèi)容進行流化，對流化后的對象進行讀寫操作。

序列化的實現(xiàn)：

將需要被序列化的類實現(xiàn)Serializable接口，沒有需要實現(xiàn)的方法，此接口只是為了標注對象可被序列化的；

然后使用一個輸出流（如：FileOutputStream）來構(gòu)造一個ObjectOutputStream對象，再使用該對象的write(Object obj)方法，將參數(shù)obj的對象輸出。

8. 什么是阻塞IO？什么是非阻塞IO？【重點】

IO操作包括：對硬盤的讀寫、對socket（網(wǎng)絡(luò)）的讀寫以及外設(shè)的讀寫。

阻塞IO：當用戶線程發(fā)起一個IO讀請求操作，首先查看要讀取的數(shù)據(jù)是否就緒，如果數(shù)據(jù)沒有就緒，則會一直在那等待，直到數(shù)據(jù)就緒；

非阻塞IO：當用戶線程發(fā)起一個IO讀請求操作，首先查看要讀取的數(shù)據(jù)是否就緒，如果數(shù)據(jù)沒有就緒，則會返回一個標志信息告知用戶線程當前要讀的數(shù)據(jù)沒有就緒。當數(shù)據(jù)就緒之后，便將數(shù)據(jù)拷貝到用戶線程，這樣才完成了一個完整的IO讀請求操作，也就是說一個完整的IO讀請求操作包括兩個階段：

查看數(shù)據(jù)是否就緒；

進行數(shù)據(jù)拷貝（內(nèi)核將數(shù)據(jù)拷貝到用戶線程）。

Java中傳統(tǒng)的IO都是阻塞IO，比如通過socket來讀數(shù)據(jù)，調(diào)用read()方法之后，如果數(shù)據(jù)沒有就緒，當前線程就會一直阻塞在read方法調(diào)用那里，直到有數(shù)據(jù)才返回；而如果是非阻塞IO的話，當數(shù)據(jù)沒有就緒，read()方法應(yīng)該返回一個標志信息，告知當前線程數(shù)據(jù)沒有就緒，而不是一直在那里等待。

9. 請介紹IO的常見類：字節(jié)流、字符流、接口、實現(xiàn)類、方法阻塞？【重點】

輸入流就是從外部文件輸入到內(nèi)存，輸出流主要是從內(nèi)存輸出到文件。

IO 流主要分為字符流和字節(jié)流。

字節(jié)流中有抽象類InputStream和OutputStream，常見子類有FileInputStream、FileOutputStream、BufferedOutputStream等。

字符流中有抽象類Reader和Writer，常見的子類有FilterReader、FilterWriter等。

常見的接口：

Closeable：關(guān)閉資源

Flushable：刷新緩沖區(qū)

Appendable：追加

Java中的阻塞式方法是指在程序調(diào)用該方法時，必須等待輸入數(shù)據(jù)可用或者檢測到輸入結(jié)束或者拋出異常，否則程序會一直停留在該語句上，不會執(zhí)行下面的語句，比如read()和readLine()方法。

10. 談?wù)剬IO 的認知？【重點】

Java NIO是非阻塞式IO,由以下幾個核心部分組成：

Channels

Buffers

Selectors

Channel有點象流，數(shù)據(jù)可以從Channel讀到Buffer中，也可以從Buffer寫到Channel中。Channel和Buffer有好幾種類型，下面是JAVA NIO中的一些主要Channel的實現(xiàn)：

FileChannel（文件）

DatagramChannel（UDP）

SocketChannel（TCP）

ServerSocketChannel（網(wǎng)絡(luò)）

以下是Java NIO里關(guān)鍵的Buffer實現(xiàn)：

ByteBuffer

CharBuffer

DoubleBuffer

FloatBuffer

IntBuffer

LongBuffer

ShortBuffer

Selector：允許單線程處理多個Channel。如果你的應(yīng)用打開了多個連接（通道），但每個連接的流量都很低，使用Selector就會很方便，一個單線程中使用一個Selector處理3個Channel的圖示：

11. NIO和傳統(tǒng)的IO有什么區(qū)別？【重點】

傳統(tǒng)IO一般是一個線程等待連接，連接過來之后分配給processor線程，processor線程與通道連接后如果通道沒有數(shù)據(jù)過來就會阻塞（線程被動掛起）不能做別的事情。

NIO則不同，首先，在selector線程輪詢的過程中就已經(jīng)過濾掉了不感興趣的事件，其次，在processor處理事件的read和write都是非阻塞操作即直接返回的，線程沒有被掛起。

傳統(tǒng)的IO中，每個連接創(chuàng)建一個線程，NIO可以用一個含有限數(shù)量線程的線程池，甚至一個線程為多個連接服務(wù)。

傳統(tǒng)IO的通道是單向的，NIO的通道是雙向的。

12. BIO、NIO、AIO的區(qū)別以及應(yīng)用場景？【重點】

BIO：同步并阻塞，服務(wù)器的實現(xiàn)模式是一個連接一個線程，這樣的模式很明顯的一個缺陷是：由于客戶端連接數(shù)與服務(wù)器線程數(shù)成正比關(guān)系，可能造成不必要的線程開銷，嚴重的還將導(dǎo)致服務(wù)器內(nèi)存溢出。當然，這種情況可以通過線程池機制改善，但并不能從本質(zhì)上消除這個弊端。

NIO：在JDK1.4以前，Java的IO模型一直是BIO，但從JDK1.4開始，JDK引入的新的IO模型NIO，它是同步非阻塞的。而服務(wù)器的實現(xiàn)模式是多個請求一個線程，即請求會注冊到多路復(fù)用器Selector上，多路復(fù)用器輪詢到連接有IO請求時才啟動一個線程處理。

AIO：JDK1.7發(fā)布了NIO2.0，這就是真正意義上的異步非阻塞，服務(wù)器的實現(xiàn)模式為多個有效請求一個線程，客戶端的IO請求都是由OS先完成再通知服務(wù)器應(yīng)用去啟動線程處理（回調(diào)）。

應(yīng)用場景：并發(fā)連接數(shù)不多時采用BIO，因為它編程和調(diào)試都非常簡單，但如果涉及到高并發(fā)的情況，應(yīng)選擇NIO或AIO，更好的建議是采用成熟的網(wǎng)絡(luò)通信框架Netty。

注（不用回答，問道再答）：

同步：Java自己去處理IO。

異步：Java將IO交給操作系統(tǒng)去處理，告訴緩存區(qū)大小，處理完成回調(diào)。

阻塞：使用阻塞IO時，Java調(diào)用會一直阻塞到讀寫完成才返回。

非阻塞：使用非阻塞IO時，如果不能立馬讀寫，Java調(diào)用會馬上返回，當IO事件分發(fā)器通知可讀寫時在進行讀寫，不斷循環(huán)直到讀寫完成。