Java基础知识面试题系列七：61～70题
- 61、Java IO流的实现机制是什么
- 62、管理文件和目录的类是什么
- 63、如何列出某个目录下的所有目录和文件
- 64、Java Socket是什么
- 65.用Socket实现客户端和服务器端的通信，要求客户发送数据后能够回显相同的数据
- 66.Java NIO是什么
- 67.什么是Java序列化
- 68.需要使用序列化场景
- 69.什么是Java的反序列化
- 70.什么是外部序列化
61、Java IO流的实现机制是什么
- 在Java语言中，输入和输出都被称为抽象的流，流可以被看作一组有序的字节集合，即数据中两设备之间的传输。
- 流可以分为两大类：字节流和字符流。
- 字节流以字节（8bit）为单位，包含两个抽象类：InputStream(输入流)和OutputStream(输出流)。
- 字符流以字符（16bit为单位），根据编码映射字符，一次可以读多个字节，包含两个抽象类，Reader(输入流)和Writer(输出流)。
字节流和字符流最主要的区别为：
- 字节流在处理输入输出时不会用到缓存，而字符流用到了缓存。
import java.io.*;
class MyOwnInputStream extends FilterInputStream{
public MyOwnInputStream(InputStream in){
super(in);
}
public int read() throws IOException{
int c = 0;
if( (c = super.read())!=-1){
//把小写转换为大写
if(Character.isLowerCase((char)c))
return Character.toUpperCase((char)c);
//把大写转换为小写
else if(Character.isUpperCase((char)c))
return Character.toLowerCase((char)c);
//如果不是字母，保持不变
else
return c;
}
else{
return -1;
}
}
}
public class InputStreamTest {
public static void main(String[] args) {
int c;
try{
InputStream is = new MyOwnInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream(
"test.txt")));
while((c=is.read())>=0){
System.out.print((char)c);
}
is.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println(e.getMessage());
}
}
}文本内容为：
hi do you love me? no 22 33 BIG Data
输出如下所示：
HI DO YOU LOVE ME? NO 22 33 big dATA
62、管理文件和目录的类是什么
Java提供了一个非常重要的类来管理文件和文件夹，通过类不仅能够查看文件或目录的属性，而且还可以实现对文件或目录的创建、删除与重命名等操作。
File类常用的方法：
方法 | 作用 |
File(String pathname) | 根据指定路径创建一个File对象 |
createNewFile() | 若目录或文件存在，则返回false，否则创建文件或文件夹 |
delete() | 删除文件或文件夹 |
isFile() | 判断这个对象表示的是否是文件 |
isDirectory() | 判读这个对象表示的是否是文件夹 |
listFiles() | 若对象代表目录，则返回目录中所有文件的File对象 |
mkdir() | 根据当前对象指定的路径创建目录 |
exists() | 判断对象对应的文件是否存在 |
63、如何列出某个目录下的所有目录和文件
import java.io.File;
public class ListFile {
public static void main(String[] args) {
File file = new File("/Users/bigdata/put");
//判断目录是否存在
if(!file.exists()){
System.out.println("dirctory is empty");
return;
}
File[] fileList = file.listFiles();
for (int i = 0; i < fileList.length; i++) {
//判断是否为目录
if(fileList[i].isDirectory()){
System.out.println("directory is :" + fileList[i].getName());
}
else{
System.out.println("file is :" + fileList[i].getName());
}
}
}
}文件输出如下所示：
file is :debezium.tar.gz
file is :.DS_Store
64、Java Socket是什么
网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个双向链路的一端称为一个Socket。
- Socket称为套接字，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。
Java语言中，Socket可以分为两种类型：
- 面向连接的Socket通信协议（TCP，传输控制协议）
- 面向无连接的Socket通信协议（UDP，用户数据报协议）
- 任何一个Socket都是由IP地址和端口号唯一确定的
基于TCP的通信过程如下：
- 首先，Server(服务器)端Listen(监听)指定的某个端口(建议使用大于1024的端口)是否有连接请求。
- 其次，Client(客户)端向Server端发出Connect(连接)请求。
- 最后，Server端向Client端发回Accept(接受)消息
- 一个连接就建立起来了，会话随机发生。
- Server端和Client端都可以通过Send、Write等方法与对方通信
Socket的生命周期可以分为3个阶段：
- 打开Socket
- 使用Socket收发数据
- 关闭Socket
在Java语言中，可以使用ServerSocket来作为服务器端，Socket作为客户端来实现网络通信。
65.用Socket实现客户端和服务器端的通信，要求客户发送数据后能够回显相同的数据
Server客户端：
import java.net.*;
import java.io.*;
public class Server {
public static void main(String[] args) {
BufferedReader br = null;
PrintWriter pw = null;
try{
ServerSocket server = new ServerSocket(20);
Socket socket = server.accept();
//获取输入流
br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
//获取输出流
pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
String s = br.readLine(); //获取接收的数据
pw.println(s); //发送相同的数据给客户端
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try{
br.close();
pw.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}client客户端：
package com.bigdata.springboot;
import java.net.*;
import java.io.*;
public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
BufferedReader br = null;
PrintWriter pw = null;
try{
Socket socket = new Socket("localhost", 20);
//获取输入流与输出流
br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
//向服务器发送数据
pw.println("hello ,do you love me ?");
while (true){
String s = br.readLine();
if(s!=null){
break;
}
System.out.println(s);
}
} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try{
br.close();
pw.close();
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}启动服务器端程序，然后运行客户端程序，客户端将会把从服务器端发过来的“Hello”打印出来。
66.Java NIO是什么
在非阻塞IO(NIO)出现之前，Java是通过传统的Socket来实现基本的网络通信功能的。以服务端为例，其实现基本流程如下所示：
- open:打开ServerSocket连接
- accept：接受连接
- read:读取数据
- seldf：发送数据
- close：关闭连接
如果客户端还没有对服务器端发起连接请求，那么accept就会阻塞（阻塞指的是暂停一个线程的执行以等待某个条件发生，例如某资源就绪)。
如果连接成功，当数据还没有准备好时，对read的调用同样会阻塞。
当要处理多个连接时，就需要采用多线程的方式，由于每个线程都拥有自己的栈空间，而且由于阻塞会导致大量线程进行上下文切换，使得程序运行效率非常低。
因此，引入NIO来解决这个问题。
NIO通过Selector、Channel和Buffer来实现非阻塞的IO操作。
- NIO非阻塞的实现主要采用了Reactor(反应器)设计模式，这个设计模式与Observer(观察者)设计模式类似，只不过Observer设计模式只能处理一个事件源，而Reactor设计模式可以处理多个事件源。
- Channel可以被看作一个双向的非阻塞的通道，在通道的两边都可以进行数据的读写操作。
- Selector实现了用一个线程来管理多个通道（采用了复用与解复用的方式使得一个线程能够管理多个通道，即可以把多个流合并为一个流，或者把一个流分成多个流的方式），类似于一个观察者。
- 实现时，把需要处理的Channel的IO事件（例如connect、read或write等）注册给Selector。
- Selector内部的实现原理为：对所有注册的Channel进行轮询访问，一旦轮询到一个Channel1有注册的事件发生，例如有数据来了，就通过传回Selector-Key的方式来通知开发人员对Channel1进行数据的读或写操作。Key封装一个特定Channel1和一个特定的Selector之间的关系。
- 这种通过轮询的方式在处理多线程请求时不需要上下文的切换，而采用多线程的实现方式在线程之间切换时需要上下文的切换，同时也需要进行压栈与弹栈操作。因此NIO有较高的执行效率。
Buffer用来保存数据，可以用来存放从Channel1读取的数据，也可以存放使用Channel1进行发送的数据。Java提供了多种不同类型的Buffer，例如ByteBuffer、CharBuffer等。通过Buffer，大大简化了开发人员对流数据的管理。
NIO在网络编程中有着非常重要的作用，与传统的Socket方式相比，由于NIO采用了非阻塞的方式，在处理大量并发请求时，使用NIO要比使用Socket效率高出很多。
67.什么是Java序列化
Java提供了两种对象持久化的方式，分别为序列化和外部序列化。
序列化：
- 在分布式环境下，当进行远程通信时，无论是何种类型的数据，都会以二进制序列的形式在网络上传送。
- 序列化是一种将对象以一连串的字节描述的过程，用于解决在对对象流进行读写操作时所引发的问题。
- 序列化可以将对象的状态写在流里进行网络传输，或者保存到文件、数据库等系统里，并在需要时把该流读取出来重新构造一个相同的对象。
如何实现序列化：
- 所有要实现序列化的类都必须实现Serializable接口，Serializable接口位于java.lang包中，里面没有包含任何方法。
- 使用一个输出流（例如FileOutputStream）来构造一个ObjectOutputStream(对象流)对象。
- 紧接着，使用该对象的writeObject(Object obj)方法就可以把obj对象写出（即保存其状态），要恢复时可以使用其对应的输入流。
序列化有两个特点：
- 如果一个类能被序列化，它的子类也能够被序列化
- 由于static(静态)代表类的成员，transient代表对象的临时数据，因此被声明为这两种类型的数据成员是不能够被序列化的
Java提供了多个对象序列化的接口，包括ObjectOutput、ObjectInput、ObjectOutputStream和ObjectInputStream。
import lombok.Data;
import java.io.*;
import java.io.FileOutputStream;
@Data
public class People implements Serializable{
private String name;
private int age;
public People(){
this.name = "tom";
this.age = 20;
}
public static void main(String[] args) {
People p = new People();
ObjectOutputStream oos = null;
ObjectInputStream ois = null;
try{
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("/Users/fei.yang4/put/people.out");
oos = new ObjectOutputStream(fos);
oos.writeObject(p);
oos.close();
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
People p1;
try{
FileInputStream fis = new FileInputStream("/Users/fei.yang4/put/people.out");
ois = new ObjectInputStream(fis);
p1 = (People) ois.readObject();
System.out.println("name:" + p1.getName());
System.out.println("age:" + p1.getAge());
ois.close();
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}- 由于序列化的使用会影响系统的性能，因此如果不是必须要使用序列化，应尽可能不要使用序列化。
68.需要使用序列化场景
- 需要通过网络来发送对象，或对象的状态需要被持久化到数据库或文件中
- 序列化能实现深复制，即可以复制引用的对象
69.什么是Java的反序列化
Java的反序列化：
- 将流转换为对象。
- 在序列化与反序列化的过程中，serial-VersionUID起着非常重要的作用，每个类都有一个特定的serialVersionUID，在反序列化的过程UID中，通过serialVersionUID来判定类的兼容性。
- 如果待序列化的对象与目标对象的serialVersionUID不同，那么在反序列化时就会抛出InvalidClassException异常。
- 好的编程习惯，最好在被序列化的类中显式地声明serialVersionUID。
自定义serialVersionUID主要有如下3个优点：
- 提高程序的运行效率。省区计算serialVersionUID的过程
- 提高程序不同平台上的兼容性。各个平台的编译器在计算serialVersionUID时完全有可能采取不同的计算方式。
- 增强程序各个版本的可兼容性。对类进行修改，类的serialVersionUID值将会发生变化，导致累在修改前对序列化的文件中修改后无法进行反序列化操作，同样，通过显式声明serialVersionUID也会解决这个问题。
70.什么是外部序列化
Java语言提供了另外一种方式来实现对象持久化，即外部序列化。
public interface Externalizable extends Serializable{
void readExternal(ObjectInput in);
void writeExternal(ObjectOutput out);
}外部序列化与序列化主要的区别在于序列化是内置的API，只需要实现Serializable接口，开发人员不需要编写任何代码就可以实现对象的序列化，而使用外部序列化时，Externalizable接口中的读写方法必须由开发人员来实现。