Java IO面試題解析發(fā)布時(shí)間：2024-02-27

1. Java 中有幾種類(lèi)型的流？【重點(diǎn)】

按照流的方向：

輸入流（InputStream）；

輸出流（OutputStream）。

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

節(jié)點(diǎn)流：可以從或向一個(gè)特定的地方（節(jié)點(diǎn)）讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，如FileReader；

處理流：是對(duì)一個(gè)已存在的流的連接和封裝，通過(guò)所封裝的流的功能調(diào)用實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。如BufferedReader。處理流的構(gòu)造方法總是要帶一個(gè)其他的流對(duì)象做參數(shù)。一個(gè)流對(duì)象經(jīng)過(guò)其他流的多次包裝，稱(chēng)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(shí)現(xiàn)對(duì)象克??？【了解】

兩種方式：

實(shí)現(xiàn)Cloneable接口并重寫(xiě)Object 類(lèi)中的clone()方法；

實(shí)現(xiàn)Serializable接口，通過(guò)對(duì)象的序列化和反序列化實(shí)現(xiàn)克隆，可以實(shí)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(dāng)程序需要頻繁地操作一個(gè)資源（如文件或數(shù)據(jù)庫(kù)）則性能會(huì)很低，所以為了提升性能就可以將一部分?jǐn)?shù)據(jù)暫時(shí)讀寫(xiě)到緩存區(qū)，以后直接從此區(qū)域中讀寫(xiě)數(shù)據(jù)即可，這樣就可以顯著的提升性能。

對(duì)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(dòng)將緩沖區(qū)刷新到文件則需要使用flush()方法實(shí)現(xiàn)。

4. Java中有哪些可用的Filter流？【了解】

在IO包中主要由4個(gè)可用的Filter流，分別為：

FilterInputStream：是InputStream直接子類(lèi)，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(jiǎn)單地重寫(xiě)那些將所有請(qǐng)求傳遞給所包含輸入流的InputStream的所有方法。

FilterOutputStream：是OutputStream直接子類(lèi)，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(lèi)本身只是簡(jiǎn)單地重寫(xiě)那些將所有請(qǐng)求傳遞給所包含輸入流的OutputStream的所有方法。

FilterReader：是Reader直接子類(lèi)，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(jiǎn)單地重寫(xiě)那些將所有請(qǐng)求傳遞給所包含輸入流的Readder的所有方法。

FilterWriter：是Writer直接子類(lèi)，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(jiǎn)單地重寫(xiě)那些將所有請(qǐng)求傳遞給所包含輸入流的Writer的所有方法。

Filter流都是抽象類(lèi)，不能被實(shí)例化的。

5. 什么是IO 流？【重點(diǎn)】

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

用來(lái)進(jìn)行輸入輸出操作的流就稱(chēng)為IO流，換句話(huà)說(shuō)，IO流就是以流的方式進(jìn)行輸入輸出。

從文件中讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到程序的進(jìn)程中叫做輸入流。

從程序的進(jìn)程中讀取數(shù)據(jù)然后寫(xiě)入到目標(biāo)文件中叫做輸出流。

6. 字節(jié)流和字符流的區(qū)別？【重點(diǎn)】

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

字符流的操作會(huì)先經(jīng)過(guò)緩沖區(qū)（內(nèi)存）然后通過(guò)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(shí)現(xiàn)Java序列化？【了解】

序列化就是一種用來(lái)處理對(duì)象流的機(jī)制，將對(duì)象的內(nèi)容進(jìn)行流化，對(duì)流化后的對(duì)象進(jìn)行讀寫(xiě)操作。

序列化的實(shí)現(xiàn)：

將需要被序列化的類(lèi)實(shí)現(xiàn)Serializable接口，沒(méi)有需要實(shí)現(xiàn)的方法，此接口只是為了標(biāo)注對(duì)象可被序列化的；

然后使用一個(gè)輸出流（如：FileOutputStream）來(lái)構(gòu)造一個(gè)ObjectOutputStream對(duì)象，再使用該對(duì)象的write(Object obj)方法，將參數(shù)obj的對(duì)象輸出。

8. 什么是阻塞IO？什么是非阻塞IO？【重點(diǎn)】

IO操作包括：對(duì)硬盤(pán)的讀寫(xiě)、對(duì)socket（網(wǎng)絡(luò)）的讀寫(xiě)以及外設(shè)的讀寫(xiě)。

阻塞IO：當(dāng)用戶(hù)線(xiàn)程發(fā)起一個(gè)IO讀請(qǐng)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(méi)有就緒，則會(huì)一直在那等待，直到數(shù)據(jù)就緒；

非阻塞IO：當(dāng)用戶(hù)線(xiàn)程發(fā)起一個(gè)IO讀請(qǐng)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(méi)有就緒，則會(huì)返回一個(gè)標(biāo)志信息告知用戶(hù)線(xiàn)程當(dāng)前要讀的數(shù)據(jù)沒(méi)有就緒。當(dāng)數(shù)據(jù)就緒之后，便將數(shù)據(jù)拷貝到用戶(hù)線(xiàn)程，這樣才完成了一個(gè)完整的IO讀請(qǐng)求操作，也就是說(shuō)一個(gè)完整的IO讀請(qǐng)求操作包括兩個(gè)階段：

查看數(shù)據(jù)是否就緒；

進(jìn)行數(shù)據(jù)拷貝（內(nèi)核將數(shù)據(jù)拷貝到用戶(hù)線(xiàn)程）。

Java中傳統(tǒng)的IO都是阻塞IO，比如通過(guò)socket來(lái)讀數(shù)據(jù)，調(diào)用read()方法之后，如果數(shù)據(jù)沒(méi)有就緒，當(dāng)前線(xiàn)程就會(huì)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(huà)，當(dāng)數(shù)據(jù)沒(méi)有就緒，read()方法應(yīng)該返回一個(gè)標(biāo)志信息，告知當(dāng)前線(xiàn)程數(shù)據(jù)沒(méi)有就緒，而不是一直在那里等待。

9. 請(qǐng)介紹IO的常見(jiàn)類(lèi)：字節(jié)流、字符流、接口、實(shí)現(xiàn)類(lèi)、方法阻塞？【重點(diǎn)】

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(lèi)InputStream和OutputStream，常見(jiàn)子類(lèi)有FileInputStream、FileOutputStream、BufferedOutputStream等。

字符流中有抽象類(lèi)Reader和Writer，常見(jiàn)的子類(lèi)有FilterReader、FilterWriter等。

常見(jiàn)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(shí)，必須等待輸入數(shù)據(jù)可用或者檢測(cè)到輸入結(jié)束或者拋出異常，否則程序會(huì)一直停留在該語(yǔ)句上，不會(huì)執(zhí)行下面的語(yǔ)句，比如read()和readLine()方法。

10. 談?wù)剬?duì)NIO 的認(rèn)知？【重點(diǎn)】

Java NIO是非阻塞式IO,由以下幾個(gè)核心部分組成：

Channels

Buffers

Selectors

Channel有點(diǎn)象流，數(shù)據(jù)可以從Channel讀到Buffer中，也可以從Buffer寫(xiě)到Channel中。Channel和Buffer有好幾種類(lèi)型，下面是JAVA NIO中的一些主要Channel的實(shí)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(shí)現(xiàn)：

ByteBuffer

CharBuffer

DoubleBuffer

FloatBuffer

IntBuffer

LongBuffer

ShortBuffer

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

11. NIO和傳統(tǒng)的IO有什么區(qū)別？【重點(diǎn)】

傳統(tǒng)IO一般是一個(gè)線(xiàn)程等待連接，連接過(guò)來(lái)之后分配給processor線(xiàn)程，processor線(xiàn)程與通道連接后如果通道沒(méi)有數(shù)據(jù)過(guò)來(lái)就會(huì)阻塞（線(xiàn)程被動(dòng)掛起）不能做別的事情。

NIO則不同，首先，在selector線(xiàn)程輪詢(xún)的過(guò)程中就已經(jīng)過(guò)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(xiàn)程沒(méi)有被掛起。

傳統(tǒng)的IO中，每個(gè)連接創(chuàng)建一個(gè)線(xiàn)程，NIO可以用一個(gè)含有限數(shù)量線(xiàn)程的線(xiàn)程池，甚至一個(gè)線(xiàn)程為多個(gè)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(chǎng)景？【重點(diǎn)】

BIO：同步并阻塞，服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)模式是一個(gè)連接一個(gè)線(xiàn)程，這樣的模式很明顯的一個(gè)缺陷是：由于客戶(hù)端連接數(shù)與服務(wù)器線(xiàn)程數(shù)成正比關(guān)系，可能造成不必要的線(xiàn)程開(kāi)銷(xiāo)，嚴(yán)重的還將導(dǎo)致服務(wù)器內(nèi)存溢出。當(dāng)然，這種情況可以通過(guò)線(xiàn)程池機(jī)制改善，但并不能從本質(zhì)上消除這個(gè)弊端。

NIO：在JDK1.4以前，Java的IO模型一直是BIO，但從JDK1.4開(kāi)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(shí)現(xiàn)模式是多個(gè)請(qǐng)求一個(gè)線(xiàn)程，即請(qǐng)求會(huì)注冊(cè)到多路復(fù)用器Selector上，多路復(fù)用器輪詢(xún)到連接有IO請(qǐng)求時(shí)才啟動(dòng)一個(gè)線(xiàn)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(shí)現(xiàn)模式為多個(gè)有效請(qǐng)求一個(gè)線(xiàn)程，客戶(hù)端的IO請(qǐng)求都是由OS先完成再通知服務(wù)器應(yīng)用去啟動(dòng)線(xiàn)程處理（回調(diào)）。

應(yīng)用場(chǎng)景：并發(fā)連接數(shù)不多時(shí)采用BIO，因?yàn)樗幊毯驼{(diào)試都非常簡(jiǎn)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(wèn)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(shí)，Java調(diào)用會(huì)一直阻塞到讀寫(xiě)完成才返回。

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