Java IO流常见面试问题

た入场券 2022-04-24 13:06 480阅读 0赞

# IO流 #

先要明白一个基础问题：

**1.什么是比特(Bit)？什么是字节(Byte)？什么是字符(Char)？以及他们的区别？**

Bit 位，是计算机最小的二进制单位 ，取0或1，主要用于计算机操作。  
Byte 字节，是数据的最小单位，由8位bit组成，取值（-128-127），主要用于计算机操作数据。  
Char 字符，是用户可读写的最小单位，由16位bit（2个byte）组成，取值（0-65535），主要用于用户操数数据。

**2.IO流的概念：什么是IO流？**  
它是指数据从源头 流到 目的地，所以常把这种数据流叫做IO流。

常用来处理设备之间的数据传输、文件的上传、下载、拷贝。

流分输入和输出，输入流从文件中读取数据存储到进程中，输出流从进程中读取数据然后写入到目标文件。

**3.再看 =》 IO流分类架构图**，看不懂先跳过去看下面的问题：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NTRE5fVGVyZW5jZQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

**3.流按照传输的单位怎么分类？分成哪两种流,并且他们的父类叫什么？说一下常用的IO流？**

流按照**传输单位**分为 **字节流**和**字符流**  
字节流的抽象基类（父类）是：**java.io.**InputStream、**java.io.**OutputStream  
字符流的抽象基类（父类）是：**java.io.**Reader 、 **java.io.**Writer

**面向字节**的操作以8为为单位对二进制数据进行操作，对数据不需要进行转换，所有的类都是InputStream和OutputStream的子类（以InputStream和OutputStream为后缀）。

**面向字符**的操作以字符为单位对数据进行操作，在读取的时候将二进制数据转换成字符，在写的时候则是将字符转换成二进制数据，这些类都是Reader和Writer的子类（以Reader和Writer为后缀）。

**常用的io流**  
 InputStream,OutputStream,  
FileInputStream,FileOutputStream,  
BufferedInputStream,BufferedOutputStream  
Reader,Writer  
BufferedReader,BufferedWriter

IO类设计时使用了装饰者设计模式。

**4.流按照传输的方向怎么分类？**

相对于内存来说，流按照传输方向，可以分为**输入流InputStream**、**输出流OutputStream**

**5.流按实现功能怎么分？**  
按照功能分为：节点流OutputStream、处理流 OutputStreamWriter

节点流 ：直接与数据源相连，用于输入或输出  
处理流：在节点流的基础上对之进行加工，进行一些功能的扩展  
*处理流的构造器必须要 传入节点流的子类*

**6.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()**方法读取一行文本，从字符输入流中读取文本，缓冲各个字符，从而提供字符、数组和行的高效读取。

这种处理流的构造器需要传入字点流。

BufferedReaderbr = new BufferedReader( new InputStreamReader(newFileInputStream("hello.txt")));
    String data= null;
    while((data= br.readLine())!=null){
    　System.out.println(data); 
    }
    
    InputStream inStream = (new URL(“UTF-8”)).openStream();
    BufferedReader bufferedReader = newBufferedReader(new InputStreamReader(inStream,"UTF-8"));

**7 InputStreamReader类**

是字节流通向字符流的桥梁,封裝了InputStream在里头, 它以较高级的方式,一次读取一个一个字符，以文本格式输入 / 输出，可以指定编码格式；

一般用法：

InputStreamReader isr = newInputStreamReader(new FileInputStream("ming.txt"));
    while((ch =isr.read())!=-1){
    　System.out.print((char)ch); 
    }
    
    //示例
    public static String getHtmlSource( String url) throws MalformedURLException, IOException {
    URLConnection uc = newURL(url).openConnection();
    uc.setConnectTimeout(10000);
    uc.setDoOutput(true);
    InputStream in = newBufferedInputStream(uc.getInputStream());
    InputStreamReader rd = newInputStreamReader(in,"gb2312");
    int c = 0;
    StringBuffer temp = new StringBuffer();
    while((c = rd.read())!= -1){
          temp.append((char)c);
    }
    in.close();
    return temp.toString();
    }

**7.FileInputStream和FileOutputStream是什么**

这是在拷贝文件操作的时候，经常用到的两个类。在处理小文件的时候，他们性能表现还不错，在大文件的时候，最好使用BufferedInputStream(或BufferedReader)和BufferedOutputStream(或BufferedWriter)

**8.如果要对字节流进行大量的从硬盘读取,要用那个流,为什么?**

BufferedInputStream 使用缓冲流能够减少对硬盘的损伤

**9.字节流和字符流，你更喜欢使用哪一个**

更喜欢使用字符流，因为她们更新一些，许多在字符流中存在的特性，字节流中不存在。比如使用BufferedReader而不是BufferedInputStream或DataInputStream，使用newLine()方法来读取下一行，但是在字节流中我们需要做额外的操作。

**10.System.out.println()是什么**

println是PrintStream的一个方法。Out是一个静态PrintStream类型的成员变量，system是一个java.lang包中的类，用于和底层的操作系统进行交互。

**11.如果我要打印出不同类型的数据到数据源,那么最适合的流是那个流,为什么?**

Printwriter 可以打印各种数据类型

**12.怎么样把我们控制台的输出改成输出到一个文件里面,这个技术叫什么?**

SetOut（printWriter,printStream）重定向

**13.怎么样把输出字节流转换成输出字符流,说出它的步骤?**

使用 转换处理流OutputStreamWriter 可以将字节流转为字符流

New OutputStreamWriter(new FileOutputStream(File file));

**14.把包括基本类型在内的数据和字符串按顺序输出到数据源，或者按照顺序从数据源读入，一般用哪两个流？**

DataInputStream DataOutputStream

**15.把一个对象写入数据源或者从一个数据源读出来,用哪两个流？**

ObjectInputStream ObjectOutputStream

**16.什么是序列化和反序列化，实现对象序列化需要做哪些工作？**

对象序列化是将对象以二进制的形式保存在硬盘上或者传输到网络；而反序列化则是将二进制的文件转化为对象读取。

Jre本身就提供了序列化支持，我们可以调OutputStream的writeObject方法来做，如果要让java 帮我们做，要被传输的对象必须实现serializable接口，这样，javac编译时就会进行特殊处理，编译的类才可以被writeObject方法操作，这就是所谓的**序列化。**

serializable接口是一个mini接口，其中没有需要实现的方法，implements Serializable只是为了标注该对象是可被序列化的。  
如果不想让字段放在硬盘上就加transient。

**17.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？**

是版本号，要保持版本号的一致 来进行序列化，主要是为了防止序列化出错

**18 请问你在什么情况下会在你得java代码中使用可序列化？ 如何实现java序列化？**  
把一个对象写入数据源或者从一个数据源读出来，使用可序列化，需要实现Serializable接口

**19.InputStream里的read()返回的是什么,read(byte\[\] data)是什么意思,返回的是什么值？**

**read()**返回的是所读取的字节的int型（范围0-255）  
 **read（byte \[ \] data）**将读取的字节储存在这个数组， 返回的就是传入数组参数个数

Read 字节读取字节 字符读取字符

**20.OutputStream里面的write()是什么意思？write(byte b\[\], int off, int len)这个方法里面的三个参数分别是什么意思？**

write将指定字节传入数据源  
Byte b\[ \]是byte数组，b\[off\]是传入的第一个字符，b\[off+len-1\]是传入的最后的一个字符 ，len是实际长度

**21.流一般需要不需要关闭？怎么关闭？一般要在那个代码块里面关闭比较好，处理流是怎么关闭的，如果有多个流互相调用传入是怎么关闭的？**

流一旦打开就必须关闭，要使用close方法关闭，一般放在finally语句块中（finally 语句一定会执行）执行。

多个流互相调用只关闭最外层的流即可。

**22 写一段代码读取一个序列化的对象一般使用哪种Stream？**  
A、InputStream B、FileReader C、DataInputStream D、ObjectStream

**23 io流怎样读取文件的？**  
使用File对象获取文件路径;

通过字符流Reader加入文件;

使用字符缓存流BufferedReader处理Reader;

再定义一个字符串，循环遍历出文件。

代码如下：

File file = new File("d:/spring.txt");
    try {
      Reader reader = new FileReader(file);
      BufferedReader buffered = new BufferedReader(reader);
      String data = null;
      while((data = buffered.readLine())!=null){
        System.out.println(data);
      }
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }finally{
      buffered.close();
    }

**24 用什么把对象动态的写入磁盘中，写入要实现什么接口。**  
 ObjectInputStream，需要实现Serializable接口  
**25 FileInputStream 创建详情，就是怎样的创建不报错，它列出了几种形式!**  
FileInputStream是InputStream的子类，通过接口定义，子类实现创建FileInputStream,

**26 用io流中的技术，指定一个文件夹的目录，获取此目录下的所有子文件夹路径**

**27 PrintStream、BufferedWriter、PrintWriter的比较?**   
 PrintStream类的输出功能非常强大，通常如果需要输出文本内容，都应该将输出流包装成PrintStream后进行输出。它还提供其他两项功能。与其他输出流不同，PrintStream 永远不会抛出 IOException；而是，异常情况仅设置可通过 checkError 方法测试的内部标志。另外，为了自动刷新，可以创建一个 PrintStream  
BufferedWriter:将文本写入字符输出流，缓冲各个字符从而提供单个字符，数组和字符串的高效写入。通过write()方法可以将获取到的字符输出，然后通过newLine()进行换行操作。BufferedWriter中的字符流必须通过调用flush方法才能将其刷出去。并且BufferedWriter只能对字符流进行操作。如果要对字节流操作，则使用BufferedInputStream。  
PrintWriter的println方法自动添加换行，不会抛异常，若关心异常，需要调用checkError方法看是否有异常发生，PrintWriter构造方法可指定参数，实现自动刷新缓存（autoflush）；

**28.什么是Filter流**

Filter Stream是一种IO流主要作用是用来对存在的流增加一些额外的功能，像给目标文件增加源文件中不存在的行数，或者增加拷贝的性能。

**29.有哪些可用的Filter流？**

在java.io包中主要有4个可用的filterStream。两个字节filterStream，两个字符filterStream。分别是FilterInputStream，FilterOutputStream，FilterReader and FilterWriter。这些类是抽象类，不能被实例化。

有些Filter流的子类：

LineNumberInputStream给目标文件增加行号

DataInputStream有些特殊的方法如readInt()，readDouble()和readLine()等可以读取一个int，double和一个string一次性的

BufferedInputStream增加性能

PushbackInputStream推送要求的字节到系统中

**30.SequenceInputStream的作用**

这个类的作用是将多个输入流合并成一个输出流，通过SequenceInputStream类包装后形成新的一个总的输入流。在拷贝多个文件到一个目标文件的时候是非常有用的。可以使用很少的代码实现。

**31.PrintStream和PrintWriter**

它们两个的功能相同，但是属于不同的分类。字节流和字符流，它们都有println()方法。

**32.在拷贝的时候，哪一种流能提升更多的性能？**

在字节流的时候，使用BufferedInputStream和BufferedOutputStream。

在字符流的时候，使用BufferedReader和BufferedWriter

**33.管道流**

有四种管道流，PipedInputStream，PipedOutputStream，PipedReader和PipedWriter。在多个线程或进程中传递数据的时候管道流非常有用。

**34.File类**

它不属于IP流，也不是用于文件的操作，它主要用于指导一个文件的属性，读写权限，大小等信息。注意：Java7中文件IO发生了很大的变化，专门引入了很多新的类来取代原来的基于java.io.File的文件IO操作方式。

**35.RandomAccessFile**

它在java.io包中是一个特殊的类，既不是输入流也不是输出流，它两者都可以做到。他是Object的直接子类。通常来说，一个流只有一个功能，要么读，要么写。但是RandomAccessFile既可以读文件，也可以写文件。DataInputStream和DataOutStream有的方法，在RandomAccessFile都存在。

# IO流练习 #

**1. 读写原始数据，一般采用什么流？（AC ）**  
A InputStream B DataInputStream C OutputStream D BufferedInputStream  
**2. 为了提高读写性能，可以采用什么流？（ DF）**  
A InputStream B DataInputStream C BufferedReader D BufferedInputStream E OutputStream F BufferedOutputStream  
**3. 对各种基本数据类型和String类型的读写，采用什么流？（ AD）**  
A DataInputStream B BufferedReader C PrintWriter D DataOutputStream E ObjectInputStream F ObjectOutputStream  
**4. 能指定字符编码的I/O流类型是：（BH ）**  
A Reader B InputStreamReader C BufferedReader D Writer E PrintWriter  
F ObjectInputStream G ObjectOutputStream H OutputStreamWriter  
**5. File类型中定义了什么方法来判断一个文件是否存在？（ D）**  
A createNewFile B renameTo C delete D exists  
**6. File类型中定义了什么方法来创建一级目录？（ CD）**  
A createNewFile B exists C mkdirs D mkdir

File类的mkdir方法根据抽象路径创建目录；File类的mkdirs方法根据抽象路径创建目录，包括创建必需但不存在的父目录

**7. 对文本文件操作用什么I/O流？（AD ）**  
A FileReader B FileInputStream C RandomAccessFile D FileWriter  
**8. 在unix服务器www.openlab.com.cn上提供了基于TCP的时间服务应用，该应用使用port为13。创建连接到此服务器的语句是：（A ）**  
A Socket s = new Socket(“www.openlab.com.cn”, 13);  
B Socket s = new Socket(“www.openlab.com.cn:13”);  
C Socket s = accept(“www.openlab.com.cn”, 13);  
**9. 创建一个TCP客户程序的顺序是：（DACBE ）**  
A 获得I/O流 B 关闭I/O流 C 对I/O流进行读写操作 D 建立socket E 关闭socket  
**10. 创建一个TCP服务程序的顺序是：（BCADEGF ）**  
A 创建一个服务线程处理新的连接  
B 创建一个服务器socket  
C 从服务器socket接受客户连接请求  
D 在服务线程中，从socket中获得I/O流  
E 对I/O流进行读写操作，完成与客户的交互  
F 关闭socket  
G 关闭I/O流  
**11. Java UDP编程主要用到的两个类型是：（ BD）**  
A UDPSocket  
B DatagramSocket  
C UDPPacket  
D DatagramPacket  
**12. TCP/IP是一种：（ B）**  
A 标准  
B 协议  
C 语言  
D 算法

# Java IO 分类 #

**Java BIO**： 同步并阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，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，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，当然可以通过线程池机制改善。

**Java NIO**： 同步非阻塞，服务器实现模式为一个请求一个线程，即当一个连接创建后，不需要对应一个线程，这个连接会被注册到多路复用器上面，所以所有的连接只需要一个线程就可以搞定，当这个线程中的多路复用器进行轮询的时候，发现连接上有请求的话，才开启一个线程进行处理，也就是一个请求一个线程模式。BIO与NIO一个比较重要的不同，是我们使用BIO的时候往往会引入多线程，每个连接一个单独的线程；而NIO则是使用单线程或者只使用少量的多线程，每个连接共用一个线程。

**Java AIO(NIO.2)**： 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OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理。

名词解释

**同步**:指的是用户进程触发IO操作需要等待或者轮询的去查看IO操作执行完成才能执行其他操作.这种方式性能比较差，只有一些对数据安全性要求比较高的场景中才会使用．

**异步**:异步是指用户进程触发IO操作以后便开始做自己的事情，而当IO操作已经完成的时候会得到IO完成的通知（异步的特点就是通知）

**阻塞**：所谓阻塞方式的意思是指, 当试图对该文件描述符进行读写时, 如果当时没有东西可读,或者暂时不可写, 程序就进入等待 状态, 直到有东西可读或者可写为止

**非阻塞**：非阻塞状态下, 如果没有东西可读, 或者不可写, 读写函数马上返回, 而不会等待

BIO、NIO、AIO适用场景分析

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。

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开始支持。

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OS参与并发操作，编程比较复杂，JDK7开始支持。

**Java NIO和IO的主要区别**

面向流与面向缓冲. Java NIO和IO之间第一个最大的区别是，IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。Java IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。 Java NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。

阻塞与非阻塞IO Java IO的各种流是阻塞的。这意味着，当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。 Java NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，该线程可以继续做其他的事情。 非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道（channel）。

选择器（Selectors） Java NIO的选择器允许一个单独的线程来监视多个输入通道，你可以注册多个通道使用一个选择器，然后使用一个单独的线程来“选择”通道：这些通道里已经有可以处理的输入，或者选择已准备写入的通道。这种选择机制，使得一个单独的线程很容易来管理多个通道。

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