深入分析Java I/O 的工作机制

一、Java的I/O类库的基本架构
1、基于字节操作的I/O接口:InputStream和OutputStream
2、基于字符操作的I/O接口:Writer和Reader
3、基于磁盘操作的I/O接口:File
4、基于网络操作的I/O接口:Socket

二、磁盘I/O的工作机制
1、几种访问文件的方式
A.标准访问文件方式：当应用程序调用read()接口时，操作系统检查内核的高速缓存中有没有需要的数据，如果已经缓存了，那么就直接从缓存中返回，如果没有，从磁盘中读取，然后换成在操作系统的缓存中。写入的方式是，用户的应用程序调用write()接口将数据从用户地址控件复制到内核地址空间的缓存中。这时对用户程序来说写操作就已经完成，至于什么时候再写到磁盘中由操作系统决定，除非显式地调用了sync同步命令。
B.直接I/O方式：应用程序直接访问磁盘数据，而不经过操作系统内核数据缓冲区，目的是减少一次从内核缓冲区到用户程序缓存的数据复制。
C.同步访问文件方式：数据的读取和写入都是同步操作的，它与标准访问文件方式不同的是，只有当数据被成功写到磁盘时才返回给应用程序成功标志。
D.异步访问文件方式：当访问数据的线程发出请求后，线程会接着去处理其他事情，而不是阻塞等待，当请求的数据返回后继续处理下面的操作。
E.内存映射方式：操作系统将内存中的某一块区域与磁盘中的文件关联起来，当要访问内存中一段数据时，转换为访问文件的某一段数据。

三、Java序列化技术
Java序列化就是将一个对象转化为一串二进制表示的字节数组，通过保存或转移这些字节数据来达到持久化的目的。
需要持久化，对象必须继承java.io.Serializable接口。
反序列化则是相反的过程，将这个字节数组再重新构造成对象。

四、I/O调优
1、磁盘I/O优化
A.性能检测：为了提高磁盘I/O的性能，通常采用一种叫RAID的技术，就是将不同的磁盘组合起来以提高I/O性能。
B.提升I/O性能：增加缓存，减少磁盘访问次数；优化磁盘的管理系统，设计最优的磁盘方式策略，以及磁盘的寻址策略，这是在底层操作系统层面考虑的。
C.设计合理的磁盘存储数据块，以及访问这些数据块的策略，这是在应用层面考虑的。
D.应用合理的RAID策略提升磁盘IO。
2、TCP网络参数调优
3、网络I/O优化
A.减少网络交互的次数
B.减少网络传输数据量的大小
C.尽量减少编码