Java.10--IO流

JavaSE（Java Standard Edition）中的IO（输入输出）库提供了用于读写数据的类和接口。

这些功能可以用来处理文件、网络连接、内存中的数据结构等。

一、IO流分类

Java中的IO（输入输出）库可以按照不同的标准进行分类，主要分为以下几种方式：

1.按数据类型分类

字节流（Byte Streams）：处理原始的二进制数据。适用于所有类型的文件和数据源。
输入流接口：`InputStream`
输出流接口：`OutputStream`

字符流（Character Streams）：专门用于文本数据，能够自动处理字符编码转换。
输入流接口：`Reader`
输出流接口：`Writer`

2.按操作模式分类（按照功能划分）

节点流（Node Streams）：直接与特定的数据源或目的地关联，如文件、数组等。
`FileInputStream`, `FileOutputStream`, `FileReader`, `FileWriter`

处理流（Processing Streams）：基于其他流之上，提供额外的功能，例如缓冲、过滤、数据格式化等。
缓冲流：`BufferedInputStream`, `BufferedOutputStream`, `BufferedReader`, `BufferedWriter`
数据流：`DataInputStream`, `DataOutputStream`
对象流：`ObjectInputStream`, `ObjectOutputStream`

3.按数据流向分类

输入输出的 方向是针对程序而言，向程序中读入东西，就是输入流，从程序中向外读东西，就是输出流。输入流 是得到数据，输出流是输出数据。 

4.按同步性分类

同步I/O：传统的I/O操作是阻塞式的，即当一个线程发起读写请求时，它会一直等待直到操作完成。
  
异步I/O：非阻塞式操作，允许程序在等待I/O操作完成的同时继续执行其他任务。这通常通过NIO（New IO）包实现，特别是`AsynchronousChannel`类及其子类。

5.按API版本分类（这个来自网络，不是很了解）

旧版I/O（Legacy I/O）：包括最初的InputStream/OutputStream和Reader/Writer层次结构。
  
NIO（New IO）：引入了通道（Channel）、缓冲区（Buffer）以及选择器（Selector），支持更高效的I/O操作，尤其是对于网络编程和高并发场景。

NIO.2：进一步增强了文件系统功能，增加了对路径操作的支持、文件属性访问、文件变更通知等功能，并且提供了异步文件通道。

这些分类并不是互斥的，而是从不同角度描述了Java IO库中提供的各种组件和特性。根据具体的应用需求，可以选择最适合的类来实现所需的I/O功能。

二、字节流和字符流

基于字节的流（Byte Stream）和基于字符的流（Character Stream），并且支持同步和异步操作。

字节流（Byte Streams）

字节流适用于所有类型的原始二进制数据，包括图像、音频和其他非文本文件。主要的抽象类是 `InputStream` 和 `OutputStream`，它们分别用于读取和写入字节流。常见的子类有：

1.`FileInputStream` / `FileOutputStream`: 用于文件的读写。
2. `BufferedInputStream` / `BufferedOutputStream`: 提供缓冲功能以提高性能。
3.`DataInputStream` / `DataOutputStream`: 支持基本数据类型的读写。
4. `ObjectInputStream` / `ObjectOutputStream`: 支持序列化对象的读写。

字符流（Character Streams）

字符流专门用于文本数据，自动处理字符编码问题。主要的抽象类是 `Reader` 和 `Writer`，它们提供对字符数据的读写。常见的子类有：

1.`FileReader` / `FileWriter`: 用于文件的字符读写。
2.`BufferedReader` / `BufferedWriter`: 提供缓冲功能，并且支持按行读取/写入。
3. `InputStreamReader` / `OutputStreamWriter`: 桥接字节流和字符流，允许指定字符集。
4.`PrintWriter`: 支持格式化输出。

三、几个问题

1. 输入流和输出流联系和区别，节点流和处理流联系和区别

输入流(Input Stream):
作用:从数据源读取数据。
常见类型:FileInputStream, BufferedReader等。

输出流(Output Stream):
作用:将数据写入目标位置。
常见类型:FileOutputStream, BufferedWriter等。

节点流(Node Stream):
作用:直接与数据源或目的地进行交互。
常见类型:FileInputStream, FileOutputStream, FileReader, FileWriter等。

处理流(Process Stream):
作用:对其他流进行包装，以提供额外的功能（如缓冲、转换等）。
常见类型:BufferedInputStream, BufferedOutputStream, InputStreamReader, OutputStreamWriter等。

2. 字符流字节流联系区别；什么时候使用字节流和字符流?

字符流(Character Stream):
操作对象:字符(char)，通常用于处理文本文件。
常用类:Reader, Writer及其子类。
适用场景:文本文件读写，需要考虑字符编码的情况。

字节流(Byte Stream):
操作对象:字节(byte)，适用于所有类型的数据。
常用类:InputStream, OutputStream及其子类。
适用场景:图像、音频、视频等二进制文件读写，不需要考虑字符编码的情况。

3. 列举常用字节输入流和输出流并说明其特点，至少5对。

FileInputStream/FileOutputStream:
特点:文件系统中文件的基本读写。
  
BufferedInputStream/BufferedOutputStream:
特点:提供缓冲功能，提高读写效率。
  
ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream:
特点:在内存中操作字节数组，适合小规模数据的操作。
  
DataInputStream/DataOutputStream:
特点:支持基本数据类型的读写。
  
PipedInputStream/PipedOutputStream:
特点:进程间通信，通过管道连接两个线程。

4. 说明缓冲流的优点和原理

优点:
减少I/O次数，提高读写效率。
可以一次性读取大量数据，减少等待时间。

原理:
缓冲流内部维护一个缓冲区，当读取数据时，会先将数据读取到缓冲区中，然后从缓冲区中取出数据。写入数据时，会先将数据写入缓冲区，当缓冲区满时，再将数据写入目标位置。

5. 序列化的定义、实现和注意事项

序列化(Serialization):
定义:将对象的状态信息转换为可以存储或传输的形式的过程。
实现:实现Serializable接口，使用ObjectOutputStream.writeObject()方法。
注意事项:
版本控制：serialVersionUID字段用于版本控制。
transient关键字：标记不想被序列化的成员变量。
自定义序列化过程：重写writeObject()和readObject()方法。

6. 使用IO流完成文件夹复制（结合递归）

import java.io.*;

public class FolderCopy {
    public static void main(String[] args) {
        String sourceFolderPath = "source_folder";
        String destinationFolderPath = "destination_folder";

        try {
            copyFolder(new File(sourceFolderPath), new File(destinationFolderPath));
            System.out.println("Folder copied successfully.");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private static void copyFolder(File sourceFolder, File destinationFolder) throws IOException {
        if (!destinationFolder.exists()) {
            destinationFolder.mkdir();
        }

        for (String file : sourceFolder.list()) {
            File srcFile = new File(sourceFolder, file);
            File destFile = new File(destinationFolder, file);

            if (srcFile.isDirectory()) {
                copyFolder(srcFile, destFile);
            } else {
                copyFile(srcFile, destFile);
            }
        }
    }

    private static void copyFile(File sourceFile, File destinationFile) throws IOException {
        try (InputStream in = new FileInputStream(sourceFile);
             OutputStream out = new FileOutputStream(destinationFile)) {

            byte[] buffer = new byte[1024];
            int length;

            while ((length = in.read(buffer)) > 0) {
                out.write(buffer, 0, length);
            }
        }
    }
}