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如何在Java中实现高性能的流式数据分析
如何在Java中实现高性能的流式数据分析在当今数据驱动的时代,处理海量的实时数据流成为了许多应用程序的关键需求。
Java 作为一种广泛使用的编程语言,为实现高性能的流式数据分析提供了丰富的工具和技术。
本文将探讨如何在 Java 中有效地实现这一目标。
首先,理解流式数据的特点至关重要。
流式数据是连续不断生成、快速到达并且数据量巨大的。
与传统的批量数据处理不同,流式数据处理需要在数据到达时立即进行处理,不能等待所有数据都收集完毕。
这就要求我们的处理逻辑具有低延迟、高吞吐量和良好的容错性。
为了实现高性能的流式数据分析,选择合适的数据结构是基础。
Java 中的`Queue`接口及其实现类如`LinkedList`和`ArrayBlockingQueue`常用于存储和管理数据流。
然而,对于大规模的流式数据处理,更高效的数据结构如`Disruptor`可能是更好的选择。
`Disruptor`是一种高性能的并发环形缓冲区,能够极大地提高数据处理的效率。
多线程编程在流式数据分析中起着关键作用。
通过创建多个线程,可以同时处理不同部分的数据流,从而充分利用多核CPU 的计算能力。
但要注意线程之间的同步和资源竞争问题,避免出现死锁和数据不一致的情况。
合理使用`Thread`类和线程池(如`ExecutorService`)可以有效地管理线程的创建和执行。
Java 8 引入的流(Stream)API 为流式数据处理提供了便利。
它可以简洁地表达数据处理逻辑,如过滤、映射、归约等操作。
但需要注意的是,Java 8 的流是基于内部迭代的,对于非常大规模的流式数据处理,可能不是最优选择。
在处理流式数据时,数据的缓冲和批量处理也是提高性能的重要手段。
将到达的数据先缓冲起来,积累到一定数量后再进行批量处理,可以减少频繁的 I/O 操作和计算开销。
但要注意缓冲的大小,过大的缓冲区可能会导致内存占用过高,过小则无法充分发挥批量处理的优势。
数据流 Java 并行程序设计模型的设计、实现及运行时优化
ISSN 1000-9825, CODEN RUXUEW E-mail: jos@Journal of Software, Vol.19, No.9, September 2008, pp.2181−2190 DOI: 10.3724/SP.J.1001.2008.02181 Tel/Fax: +86-10-62562563© 2008 by Journal of Software. All rights reserved.∗数据流Java并行程序设计模型的设计、实现及运行时优化刘弢1,2+, 范彬1,2, 吴承勇1, 张兆庆11(中国科学院计算技术研究所计算机系统结构重点实验室,北京 100190)2(中国科学院研究生院,北京 100049)Dataflow-Style Java Parallel Programming Model and Runtime OptimizationLIU Tao1,2+, FAN Bin1,2, WU Cheng-Yong1, ZHANG Zhao-Qing11(Key Laboratory of Computer System and Architecture, Institute of Computing Technology, The Chinese Academy of Sciences, Beijing100190, China)2(Graduate University, The Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)+ Corresponding author: E-mail: liutao@Liu T, Fan B, Wu CY, Zhang ZQ. Dataflow-Style Java parallel programming model and runtimeoptimization. Journal of Software, 2008,19(9):2181−2190. /1000-9825/19/2181.htmAbstract: This paper presents a dataflow-style Java parallel programming model with a runtime profile basedthread duplication algorithm to exploit data level parallelism. Furthermore, a new dataflow polymorphism feature isintroduced. This model has been implemented in an open source Java virtual machine. Evaluations on real machineshow good speedup for benchmark applications.Key words: dataflow; parallel programming model; managed runtime environment; runtime optimization摘要: 提出了一种具有数据流特征的Java并行程序设计模型,并针对该模型提出了一种基于运行时信息反馈的自适应优化算法,使得运行时系统可以利用数据流程序所暴露出的数据并行性,加速程序的运行.此外,在该模型中加入了数据流多态的概念,扩展了该模型的面向对象特性.在一个实际的开放源码Java虚拟机中实现了上述程序设计模型及优化方法.在实际多核多线程机器上的实验结果表明,所提出的程序设计模型及优化能够充分利用硬件的并行处理能力,显著地提高了程序的性能.关键词: 数据流;并行程序设计模型;可管理运行时环境;运行时优化中图法分类号: TP314文献标识码: A传统的提高单个处理器性能的方法,包括提高主频、采用复杂硬件发掘指令级并行性等已经走到了尽头.当今工业界和学术研究的主流已经转向通过提高单个芯片上处理单元的数目来提高处理器的性能[1−5].根据预测,片上的处理器核的数目每2~3年将会翻一番.在不久的将来,单个芯片上集成上百甚至上千个处理单元的多核处理器就会出现在市场上.在过去的几十年里,人们提出了多种并行程序设计模型.现行主流的基于共享内存的并行程序设计模型是基于锁和信号量的多线程模型,但使用这一模型编程容易出错,并且难以开发和调试.同时,由于线程之间隐式∗ Supported by the National Basic Research Program of China under Grant No.2005CB321602 (国家重点基础研究发展计划(973))Received 2007-02-07; Accepted 2007-04-252182 Journal of Software软件学报 V ol.19, No.9, September 2008地对共享资源进行竞争和共享,其可扩展性也很差;另一个可能的研究方向是通过编译技术将串行程序自动并行化来提高程序性能,然而到目前为止,这一方法只在规则的科学计算等领域获得了有限的成功.而Patterson等研究者[6]指出,当处理器核数目达到16或32时,现在的程序设计模型和范式就会面临如同现在指令级并行类似的困难.因此,如何找到合适的面向多核多线程处理器的程序设计模型以发掘应用中的并行性,充分利用硬件提供的并行处理能力从而加速软件运行,是一个亟需解决的问题.数据流模型是一种并行程序设计模型.它在数字信号处理、图像和多媒体处理、网络数据处理等领域都获得了成功.Java语言提供了一个基于管程(monitor)的多线程并行模型.这个模型易于理解,但在实际应用中存在很多问题:容易出错、难以验证、扩展性差等等.许多研究者都注意到了这个问题[7−10].他们的解决办法大多是在Java 的多线程模型之上,以类库的形式实现一个更加安全和抽象的并行模型[11−14].但这些程序设计模型都是某种理论模型的实现,对程序员编程有严格的限制,转换的成本很高.同时,由于是采用Java类库的方式实现,并行性能有限,且虚拟机难以获得并行模型所特有的运行信息和特征,无法做出相应的优化.另一种方法是,在Java中通过扩展类库接口提供对本地并行库的调用[15−17].这类方法不用改变Java语言规范,易于实现和移植,但是往往也难以获得很好的性能.即使采用JNI(Java本地方法接口)的实现方法,由于会频繁跨越Java方法和本地方法之间的调用接口,也会带来很大的开销.同时,由于JNI接口的实现机制,也难以获得很好的并行性.而且,这类方法也难以利用程序模型的运行时特征进行相应的优化.本文提出了一种具有数据流特征的Java并行程序设计模型,并提出了一种称为数据流多态的语言特征.与其他Java并行模型实现不同的是,我们的模型采用了类库与虚拟机内部机制协同设计的方案,将模型中与性能密切相关的和便于虚拟机进行动态优化的部分设计在虚拟机内部,通过程序设计模型上的语义限制来减少虚拟机运行时分析和优化的开销.我们的数据流Java程序设计模型实现基于开放源码的Java虚拟机Apache Harmony DRLVM[18].我们提出了一种自适应的启发式线程复制算法.根据该算法,基于运行时收集的反馈信息,虚拟机可以利用多核处理器的并行处理能力,通过动态线程复制来加速应用程序的运行.实验结果表明,这种自适应的线程复制机制能够发掘程序中的数据并行性,最大化地利用处理器的计算能力,加速程序运行,并获得良好的加速比.本文第1节介绍数据流Java程序设计模型的特征.第2节描述运行时自适应线程复制算法及其实现.第3节是我们的实验结果及分析.第4节和第5节是相关工作和总结.1 数据流Java程序设计模型1.1 传统数据流模型数据流模型很早就被提了出来[19,20].一般来说,一个数据流程序由多个actor组成.传统的细粒度数据流模型中,actor的粒度是一个操作,而在粗粒度的数据流模型中,actor的粒度可以是一个函数.actor之间只能通过先入先出的缓冲队列进行通信.每个actor有一个相应的触发规则(firing rule)集合,当其中某一规则满足时,该actor 被触发,读取输入队列上的数据,产生输出数据.actor是没有内部状态的,它的行为只由输入数据和触发规则决定.类似的模型还有进程网络(process network).每个进程是一小段串行程序,进程之间只能通过先入先出的缓冲队列进行同步和通信.当一个进程读一个空队列或者写一个满队列时,它会被阻塞,直到操作完成.1.2 数据流Java在数据流和进程网络模型中,各个运行单元之间的同步和通信是通过显式的数据传递来完成的.由于禁止了运行单元之间的隐式数据共享,避免了多线程模型的数据竞争和冲突,有利于程序的形式化分析和验证.数据流模型能够帮助程序员自然地表达应用程序的内部并行性,减少编译器并行化分析和优化的难度.基于这些考虑,我们提出了数据流Java模型.数据流Java中最小的独立运行的单元叫做组件(component),它对应于我们通常的进程或线程.组件内只能串行执行.一个数据流Java程序可以拥有多个组件,各个组件之间可以独立运行.刘等:数据流Java并行程序设计模型的设计、实现及运行时优化2183 弢组件可以定义自己的输入和输出端口(port),用于和外部通信.其中,输入端口分为两种:普通输入端口和参数端口.一旦组件从普通输入端口接收了一个对象,那么这个对象就被该组件所独占,其他组件无法访问该对象.当一个对象被组件从输出端口发送给其他组件之后,该组件就不能再访问这个对象,而接收到这个对象的组件可以进行访问.参数端口用于向组件传递初始化参数.与普通输入端口不同的是,从参数端口接收到的参数对象不一定是独占的,可能会有多个组件共享.组件之间的显式数据通信只能通过输入和输出端口之间进行.通信时,数据对象的发送和接收是异步的、先入先出的.当某个组件通过一个输出端口对多个组件的普通输入端口发送数据对象时,可以有两种发送方式:将数据对象复制多个副本后发送到所有组件;或者以轮转方式依次发送.如果是对多个组件的参数端口发送数据对象,那么也可以有两种方式:将数据对象的引用发送给所有组件共享;或者以复制的方式发送.数据流Java采用隐式多线程模型,程序员需要知道组件运行时可能有多个副本同时运行.如果访问参数端口传递的共享的数据对象,则需要保证操作是原子的.多个组件可以组成一个网络(network).如果网络与外部没有通信端口,则它是闭合的(closed)[21],是一个独立的数据流Java程序;反之,它是开放的,可以与其他组件或者开放网络组成更大的网络.这种混合式的并行模型对于多核多线程体系结构而言更为理想:在细粒度上,保持每个组件的串行特征,使得许多串行算法和遗产代码可以重用;在粗粒度上,通过引入数据流特征,使得组件之间具有良好的并行特性,运行时很容易映射到硬件的线程级并行.组件只能通过通信通道和共享参数对象进行通信,多核多线程体系结构中,处理单元之间的高速通信机制能够极大地减少通信带来的开销和依赖.另一方面,不同的多核多线程处理器,其硬件线程的处理能力和对高速缓存的使用方案差别很大,会直接影响到应用程序的性能.数据流Java运行时,系统可以根据程序的运行时特征和体系结构的不同特点做出适应性的优化.对于共享内存的多核多线程体系结构,引入共享的参数对象并不会带来性能上的明显开销.这种有限制的共享可以增加程序设计模型的表达能力,使其适用于更多的问题领域.1.3 内存模型数据流Java采用分布式和共享式结合的内存模型.每一个组件有自己独立的局部内存空间,这个内存空间中只存在该组件私有的数据对象.组件分配的数据对象,初始时都位于其局部内存空间中.当一个数据对象通过通信管道被发送到另一个组件时,它会被移动到新组件的局部内存空间中.移动的时机由动态内存管理机制决定,但必须在旧组件发送完对象之后,以及新组件接收到这个对象之前.在局部内存空间之外,各个组件之间拥有共享的全局内存空间.全局内存空间中的对象都是多个组件共享的.一个组件私有的对象如果通过参数端口传递给多个组件共享,则该对象被移动到全局内存空间.当一个组件将私有的对象的引用赋值给一个共享对象时,该私有对象成为共享对象,将被移动到全局内存空间.任何一个组件对全局内存空间的访问和修改操作必须是原子的,并且对其他组件可见.对于多核处理器而言,组件的局部内存空间可以容易地映射到单个处理单元的局部存储器上,全局内存空间可以映射为多个处理单元共享的存储器.由于多核处理器内部的通信延迟和通信带宽都远远优于对称多处理器,因此,局部内存空间之间的数据对象的传输可以通过处理单元之间的快速通信机制来完成.1.4 编程接口数据流Java的编程接口目前是以库的方式实现的,以JavaFBP[22]为基础进行扩展.数据流Java程序中,用户需要显式定义组件.组件中可以声明输入和输出的端口.端口可以进行相应的接收和发送操作.每个组件有一个execute函数用于指定该组件在生存期中的执行逻辑.组件可以有内部状态,也可以没有内部状态.无内部状态的组件通常都有一个显式的无限循环.setPorts函数用于设定每一个端口的名字和传输的数据对象类型.图1所示是一个用于从输入端口in向输出端口out转发数据的名为Forward的组件.组件的连接关系由程序员在网络中定义.有3种不同的连接原语:connect用于把不同的输入和输出端口绑定在一起,形成一条数据通道;initialize用参数对象连接参数端口;initializeConnect用于连接普通输出端口和参2184 Journal of Software 软件学报 V ol.19, No.9, September 2008 数输入端口.如果程序员特别指定,不同组件的参数输入端口可以获得共享对象的引用.图2是一个简单的网络.Fig.1 Definition of component Fig.2 Definition of network 图1 组件定义 图2 网络定义如果程序员需要在某一点分裂(split)数据以利用程序的数据和任务并行性[23],可以直接将一个输出端口和多个输入端口相连接,数据默认会以轮转的方式自动分配.也可以设定以复制的方式分裂数据.通过连接也可以合并数据,但是数据的合并顺序是非确定性的(nondeterministic).通过这些连接原语,程序员可以用3种最基本的结构组成网络,它们分别是流水线(组件顺序连接)、并行路径(组件通过分裂合并方式连接)和循环(以回边的方式连接形成环).这3种结构可以互相包含,组成更为复杂的网络结构.1.5 数据流多态数据流Java 仍然保持了Java 的面向对象特征.为了提高数据流Java 组件的可重用性和可维护性,我们提出了一种称为数据流多态的新特性.如图3所示,Rectangle 和Circle 分别是Shape 的一个子类.A 的输出端口类型设置为Shape,B ,C 和D 的输入端口类型为Rectangle,Circle 和Shape.A 发送的数据对象会在运行时根据其实例类型决定目的端口.如果是Shape 的子类,会被发送到B 或者C ,否则才发送到D .这个特性使得程序员可以在配置网络时,通过变换连接方式改变程序的行为.同时,也易于程序的增量式开发和维护.这也使得B ,C 和D 的代码可以独立开发.如果要为Shape 增加一个子类,只需要定义处理新子类的组件,然后与A 的输出端口连接,而不需要修改A 的代码.我们称这种特性为数据流多态.Input port type: RectangleFig.3 Polymorphism of dataflow图3 数据流多态数据流多态的实现,需要在A 的输出端口维护一个我们称之为分派树(dispatch tree)的数据结构,如图4所示.分派树在运行时构建网络的时候创建.输入端口类型必须是输出端口类型本身或者其子类,一个类型只允许Public class Forward extends Component {InputPort in;OutputPort out.Protected void execute() throws Throwable {Type p;while ((p=in.receive())!=null) {out.send(p);}}protected void setPorts() {in=setInput(“IN”,Type);out=setOutput(“OUT”,Type);}} Public class App extends Network { Protected void define() throws Throwable { Connect(component(“Source”,Source.class), Port(“OUT”), Component(“Compute”,Compute.class), Port(“IN”)); initialize(new Integer(5), component(“Source”), port(“DATA”)); … } }刘等:数据流Java并行程序设计模型的设计、实现及运行时优化2185 弢有一个端口.运行时,系统根据类的层次关系建立一个反向的树结构.树的每个节点记录它的类型和对应的出口.输出端口在发送数据对象时,根据分派树从上向下进行匹配,然后向匹配的端口进行发送.Fig.4 Dispatch tree图4 分派树1.6 环正常结束状态检测数据流Java中允许环的存在,程序员通过调用connect原语,可以在网络中构造环.但在数据流Java程序中,环可能发生死锁的情况.图5所示是一个带有环的数据流Java程序的数据流图.当组件A结束后,B和C互相在等待着对方的数据,程序陷入了死锁状态.但这其实是程序的一个正常终止状态,我们需要运行时检测这种状.态,使程序能够正常结束Fig.5 Dataflow graph with loop图5 带环的数据流图无嵌套环死锁检测的算法见算法 1.由于节点处于阻塞和非阻塞两种状态,而数据对象可能存储在输入/输出队列上,因此,检测算法必须保证环没有其他输入边,并且环上不存在数据对象.检测成功之后,从头节点开始依次结束组件,可以使程序正常结束.算法1. 检测数据流图上的无嵌套环是否处于死锁终止状态:DetectLoopDeadlock( ).输入:数据流图,环头节点(loop header);输出:死锁终止返回true,否则返回false.(1) if头节点除了循环之外还有其他输入边存在then {return false}(2) 从环头节点开始,拓扑序遍历循环体上的节点n(3) for each n do(4) {if (n是非阻塞的or n的输入边有数据对象or n的输出边有数据对象) then {return false}}(5) return true2 自适应线程复制2.1 系统设计框架为了高效地支持数据流程序设计模型以及数据流程序的运行时自适应优化,我们采用了扩展库和Java虚拟机相结合的设计方案.如图6所示.数据流Java的编程接口(dataflow Java API)以扩展库的方式提供给程序员.扩展库将组件映射为虚拟机中的Java线程.与数据流Java程序性能和优化相关的部分都位于虚拟机中.通信通道(communication channel)提供线程之间的非阻塞高度并发通信机制,支持一对一、一对多和多对一通信.运行时,系统在程序启动时会根据通信通道的连接关系构造程序对应的数据流图.Profiler通过采样的方式统计通信通道的信息,并标注到数据流图上.系统监视器(system monitor)收集系统负载等信息.即时编译器(JIT compiler)2186 Journal of Software软件学报 V ol.19, No.9, September 2008进行插桩代码,统计线程的对象访问信息,由Profiler收集.代价模型(cost model)根据运行时获得的各种信息发现程序的性能瓶颈,决定是否进行线程复制.线程复制后,数据流图会相应更新.Fig.6 System framework of dataflow Java图6 数据流Java的系统框架设计2.2 自适应复制算法一个数据流程序由多个组件构成,其中大多数的组件都是无状态的(stateless).也就是说,它们由一个无限循环构成,循环迭代之间无依赖关系.这体现了数据流程序的数据并行性.在运行时,我们可以将组件的不同迭代分布到多个线程执行,利用底层硬件的多线程支持来发掘高层的数据并行性.可以通过编译时分析是否有循环迭代间依赖以及对参数对象的操作来识别组件是否是无状态的.目前,我们的库实现方式中需要程序员显式地指定组件的状态属性.要通过自适应的线程复制来加速程序运行,主要需要解决两个问题:首先,如何发现程序真正的性能瓶颈;其次,如何正确估计在当前系统负载下,瓶颈线程的理想复制数目.数据流图不仅能够准确反映程序内在的逻辑关系,还是运行时实际的数据通路,因而是性能预测和评估的重要依据.程序运行时,数据流图的每条边会记录流经的数据对象的数目,还会标记每条边的平均等待队列的长度.边上流经的数据对象的数目越多,表明与之相连的组件的相对执行频率越高,边的权值也越大.数据流图中具有较大权值的路径集合,就构成了程序的关键路径.在关键路径上,如果通过采样发现某个节点的输入边等待队列很长而输出边等待队列很短,并且它是无状态节点,那么这个节点是可复制的瓶颈节点.我们以启发式的算法来估算理想的线程复制数目.公式如下:N p=F p×N+Max(ΣRB succ−ΣRB prev,0)×f1−SW p×f2+Max(ΣC prev−Th upper,0)×f3+Max(Th lower−ΣC succ,0)×f4,其中,N p是估算的线程应复制数目,F p是该线程的负载占关键路径上总负载的比例,N是系统总的处理单元的数目,RB prev和RB succ分别是关键路径上前后相邻线程的读阻塞次数,SW p是该线程在执行中对共享数据对象的平均写操作次数,C prev和C succ分别是关键路径上前后相邻线程通信通道的平均数据队列长度,Th upper和Th upper是设定的阈值,f1~f4是加权修正系数.算法2假设在处理器数目足够的情况下,采用平衡每级流水线工作量的方法估算线程节点的所占总负载的比例F p,算法复杂度为O(N),N为数据流图上线程节点个数.每个线程的负载可以通过每两次有效读写通信通道之间的时间间隔(也就是平均迭代执行时间)来测量.线程的读阻塞次数由Profiler获得,记录在数据流图的节点上.对共享数据的写操作由即时编译器产生的插桩代码收集.算法2. 计算节点在数据流图上关键路径中所占的负载比例:ComputeFraction( ).输入:数据流图,节点n;输出:节点n在关键路径上所有节点中所占负载比例.(1) w←n的负载,f←1.0弢刘等:数据流Java并行程序设计模型的设计、实现及运行时优化2187(2) 找到节点n所在的外层结构p,如果p不存在,跳转(6)(3) if p是流水线then {w←Σ流水线上所有节点负载;f←f×n的负载/w;n←p;跳转(2)}(4) if p是并行路径then {w←Max(任一并行路径上节点负载之和);f←f×n的负载/w;n←p;跳转(2)}(5) if p是循环then {w←Σ循环体中节点负载;f←f×n的负载/w;n←p;跳转(2)}(6) return f在进行复制时,每隔一段时间,系统查找是否出现新的瓶颈线程.如果系统处理器有空闲,则进行复制.对新的瓶颈线程和复制过的线程,估算每个线程需要复制的数目N p,每次以N p与当前实际数目差值的某个固定比例来复制或取消线程.当数据流程序处于不同运行阶段时,它的负载和瓶颈节点都可能发生变化,这个复制算法可以自适应地根据程序的运行状态调整多个瓶颈线程之间的复制比例.计算负载变小的线程,它的副本数目会减少,以提高运行时的数据局部性,减少线程调度的开销.创建运行线程的副本时可以有两种方法:一种是直接复制当前线程的镜像,一种是开启新线程.如果直接复制,首先需要暂停线程,否则,线程的运行时栈是变化的.其次,线程暂停时必须没有处理数据,否则,这些数据会在复制后被重复处理.需要复制的数据结构包括栈、线程控制结构、堆中引用对象等等.这种方法需要暂停线程,而复制的线程往往是程序的瓶颈节点,暂停之后会阻塞整个程序的运行,所以我们采用直接创建新线程的方法.当无状态的组件运行时,系统标记参数端口输入的对象.当需要复制时,直接创建该组件的新线程实例,然后向参数端口发送标记对象.标记对象可以进行复制,也可以共享,取决于程序员设定的语义.最后用原子操作连接新的数据通道,并更新数据流图.这种方法可以保证在复制过程中,原程序无中断持续运行.3 实验结果和分析我们在实际的硬件上进行了实验.实验平台为Dell PowerEdge 2900,含两个Intel至强TM双核处理器,支持超线程.操作系统是Redhat Enterprise Linux 4,内核版本是2.6.9-5.ELsmp.测试例子采用基于Raja[24]的光线追踪程序和SPECjbb 2000,由我们改写成数据流Java的形式.光线追踪程序的两个测试图形如图7所示.Fig.7 Ray tracing test cases图7 光线追踪测试图形实验结果如图8所示.其中,Sequential program是Raja和SPECjbb 2000的单线程版本,Dataflow Java是我们改写之后的版本,Thread duplication是进行复制之后获得的最高性能.可以看到,相对于串行版本,我们改写后的数据流Java程序增加了约13%~21%的运行时间,这一方面是因为我们的实现是基于扩展库的方式,在运行时会增加程序的开销;另一方面,数据流Java程序会生成很多临时对象,也增加了程序运行时间.此外,由于我们只是直接使用操作系统线程来映射数据流组件,因此,操作系统的进程调度无法按照数据流程序最理想的方案调度线程运行,也会对性能有影响.通过自动线程复制,测试程序的运行时间大为缩短.相对于原程序获得了 2.43的平均加速比,相对于改写后的数据流Java版本,平均加速比为2.97.测试程序的可扩展性如图9所示.当线程数超过4以后,程序的可扩展性降低,这说明超线程技术对性能的影响有限,不如独立的处理核.SPECjbb 2000的可扩展性较差,这是因为我们改写的数据流Java版本是按照事务请求的类型来分类处理的,对同一个仓库的不同类型请求可能需要同时被处理.而SPECjbb中对仓库的访问是需要同步的,这就会产生竞争.复制的线程数越多,竞争对程序性能的影响就越明显.另一方面我们也发现,数据流程序运行时会产生大量生存周期较短的数据对象,对垃圾收集器的压力很大.而常用的垃圾收集算法运行数据流程序时开销很大,而且需要暂停所有线程,降低了数据流程序的并行性.。
java输出数据类型的方法
java输出数据类型的方法Java是一种面向对象的编程语言,它提供了多种方法来输出不同的数据类型。
在本文中,我们将通过一步一步的解释来介绍如何在Java中输出不同类型的数据。
在Java中,输出数据主要有两种方式:使用标准输出流和使用字符串拼接。
接下来,我们将详细介绍这两种方式以及如何使用它们来输出不同类型的数据。
一、使用标准输出流输出数据类型Java中提供了一个名为System的类,该类拥有一个静态成员变量out,该变量是一个PrintStream对象,它是一个表示输出流的对象。
我们可以使用这个对象来输出不同类型的数据。
下面是一些常见数据类型的输出示例:1. 输出字符串类型的数据在Java中,字符串类型的数据可以使用System.out.println()方法来输出。
例如:String message = "Hello, Java!";System.out.println(message);输出结果为:Hello, Java!2. 输出整数类型的数据整数类型的数据可以使用System.out.println()方法输出。
例如:int num = 10;System.out.println(num);输出结果为:103. 输出浮点数类型的数据浮点数类型的数据可以使用System.out.println()方法输出。
例如:double num = 3.14;System.out.println(num);输出结果为:3.144. 输出布尔类型的数据布尔类型的数据可以使用System.out.println()方法输出。
例如:boolean flag = true;System.out.println(flag);输出结果为:true5. 输出字符类型的数据字符类型的数据可以使用System.out.println()方法输出。
例如:char ch = 'A';System.out.println(ch);输出结果为:A二、使用字符串拼接输出数据类型除了使用标准输出流外,我们还可以使用字符串拼接的方式来输出不同类型的数据。
Java语言程序设计7-1-java第7章(文件数据流)
在屏幕上显示文字时需要注意的事项: 在屏幕上显示文字时需要注意的事项: FileReader.read()函数返回整型数,显示时必 函数返回整型数, 函数返回整型数 须把它强制转换成字符类型 如果不转换,显示结果如下: 如果不转换,显示结果如下:
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7.1 写入和读出数据文件
二进制数据文件的读写
DataInputStream in1 = new DataInputStream(file1); DataOutputStream out1 = new DataOutputStream(file2);
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7.1 写入和读出数据文件
3.用DataInputStream类读出数据 用 类读出数据
FileInputStream file1 = new FileInputStream("save1.dat"); FileOutputStream file2 = new FileOutputStream("save2.dat");
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7.1 写入和读出数据文件
2.创建文件读写对象 创建文件读写对象
while (aChar != '\u0000') { str.append(aChar); aChar = in1.readChar(); }
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7.1 写入和读出数据文件
5.关闭文件 关闭文件
在读取或写入文件之后, 在读取或写入文件之后,同样应当调用文件读写对 象的close函数关闭文件 象的 函数关闭文件 在写入文件时,内容往往只写在缓存里, 在写入文件时,内容往往只写在缓存里,只有在关 闭文件时才会真正将内容写入 关闭文件的代码如下: 关闭文件的代码如下:
如何在Java中实现高性能的流式数据处理
如何在Java中实现高性能的流式数据处理在当今的数据驱动时代,处理大量的流式数据已经成为许多应用程序的关键需求。
Java 作为一种广泛使用的编程语言,提供了多种工具和技术来实现高性能的流式数据处理。
本文将探讨如何在 Java 中有效地进行流式数据处理,以满足对性能和效率的要求。
首先,我们需要了解什么是流式数据处理。
简单来说,流式数据处理是指对源源不断产生的数据进行实时处理和分析,而不是先将数据全部存储起来再进行批量处理。
这种方式能够更快地获取有价值的信息,适用于诸如实时监控、金融交易处理、物联网数据处理等场景。
在 Java 中,实现高性能的流式数据处理的一个关键是选择合适的数据结构。
常见的数据结构如队列(Queue)和缓冲区(Buffer)在流式处理中起着重要作用。
例如,`LinkedBlockingQueue` 可以用于在多线程环境中安全地传递数据,它能够自动处理线程同步和阻塞,从而提高性能。
多线程编程是提高流式数据处理性能的另一个重要手段。
通过创建多个线程,可以同时处理不同部分的数据,充分利用多核CPU 的优势。
但需要注意线程安全和资源竞争问题。
可以使用`synchronized` 关键字、`Lock` 对象或者线程池来管理线程的执行和资源分配。
Java 8 引入的 Stream API 为流式数据处理提供了更加简洁和高效的方式。
它允许我们以声明式的方式对数据进行操作,例如过滤、映射、排序等。
通过合理地组合这些操作,可以减少代码量,提高代码的可读性和可维护性。
在处理大量数据时,内存管理至关重要。
要避免不必要的对象创建和内存分配,及时释放不再使用的资源。
可以使用对象池技术来重复利用对象,减少垃圾回收的压力。
数据的序列化和反序列化也会影响性能。
选择高效的序列化框架,如 Protobuf 或 Kryo,可以大大提高数据传输和存储的效率。
另外,对于数据的输入和输出,合理选择合适的 I/O 方式也能提升性能。
04747 java知识点总结
第七章:输入和输出流第一节:数据流的基本概念1.在java中,把不同类型的输入、输出源抽象为流,其中输入或输出的数据成为数据流,用统一的接口表示。
2.数据流是指一组有顺序的、有起点和终点的字节集合。
程序从键盘接收数据或向文件中写数据,都可以使用数据流来完成。
3.流分为输入数据流和输出数据流。
输入数据流只能读不能写;而输出数据流只能写不能读。
从数据流中读取数据是,必须有一个数据源与该数据流相连(FileInput Stream in = new FileInputStream(“javatest.txt”);)(实例化)4.Java.io包中提供了表示数据流的4个基本抽象类(不可以实例化),分别是InputStream、OutputStream、Reader和Writer。
因此涉及数据流操作的程序中,几乎都要使用引入语句:import java.io.*5.为了使对象的状态能够方便地永久保存下来,java.io包中又提供了以字节流为基础的用于对象的永久化保存状态的机制,通过实现ObjectInput和Object Output接口来完成。
6.输入数据流提供的主要操作方法有:(得到-1,标志数据流结束)int read():从输入流读取一个字节的二进制数据int read( byte [ ] b):将多个字节读到数组中,填满整个数组int read( byte [ ] b ,int off , int len): 从输入流中读取长度为len的数据,从数组b中下标为off的位置开始放置读入的数据,读毕返回读取的字节数。
7.void close(): 关闭数据流int available(): 返回目前可以从数据流中读取的字节数long skip(long l): 跳过数据流中指定数量的字节不读取,返回值表示实际跳过的字节数8.如需要反向读取数据流,则使用回推操作(Push Back)Boolean markSupported(): 用于测试数据流是否支持回推操作void mark(int): 用于标记数据流的当前位置,并划出一个缓冲区,其大小至少为指定参数的大小。
JAVA输入输出流
int read() int read(byte[] buffer) int read(byte[] buffer, int offset, int length)
其它方法:
void close() int available() skip(long n) boolean markSupported() void mark(int readlimit) void reset()
9.4常用输入输出流类(2)
FileReader-文件字符输入流
构造方法: public FileReader(String name) throws FileNotFoundException public FileReader(File file) throws FileNotFoundException
方法:参见InputStream FileOutputStream-文件字节输出流
构造方法: public FileOutputStream(String name) throws FileNotFoundException public FileOutputStream(File file) throws FileNotFoundException 方法:参见OutputStream
//标准输出流System.out是字节输出流
//把标准输出流转化成缓冲字节输出流 /用BufferedOutputStream中函数Write输出 //数据从缓冲区中全部输出
import java.io.*; public class Test3 { public static void main(String[] args) throws IOException{ String s = "Hello"; OutputStreamWriter o = new OutputStreamWriter(System.out); o.write(s); 把标准字节输出流转化 成字符输出流 o.flush(); } }
java08(第8章输入输出流)
在java.io包中定义了很多这二个基本类具体实现 包中定义了很多这二个基本类具体实现 输入输出功能的子类, 输入输出功能的子类,表8.1为部分常用字节输入 为部分常用字节输入 流类和字节输出流子类的功能。 流类和字节输出流子类的功能。
表8.1
类 名 FileInputStream 和 FileOutputStream ByteArrayInputStream和 ByteArrayOutputStream ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream FilterInputStream 和 FilterOutputStream DataInputStream 和 DataOutputStream BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream
【例8-1 】
1. /* 读取文件 */ 2. import java.io.FileInputStream; 3. import javax.swing.JOptionPane; 4. class Example8_1 5. { public static void main( String args[ ]) 6. { byte buffer[ ] = new byte[2056]; 7. String str; 8. try{ 9. File file=new File("d:/jtest/test.dat"); 10. FileInputStream fileInput = new FileInputStream(file); 11. int bytes = fileInput.read( buffer, 0, 2056 ); //读到的字节数 读到的字节数 12. str = new String( buffer, 0, bytes ); 13. } 14. catch(Exception e) 15. { 16. str= e.toString(); 17. } 18. JOptionPane.showMessageDialog(null,str); 19. System.exit(0); //退出程序 退出程序 20. } 21. }
java 标准输出流
java 标准输出流Java 标准输出流。
Java 标准输出流是 Java 编程语言中的一个重要概念,它提供了一种将数据输出到控制台或其他输出目的地的机制。
在 Java 中,标准输出流通常被称为System.out,它是一个 PrintStream 类的实例。
通过标准输出流,开发人员可以将程序的输出信息发送到控制台,方便调试和查看程序运行状态。
本文将介绍 Java 标准输出流的基本概念、使用方法以及一些常见的应用场景。
1. 基本概念。
Java 标准输出流是 Java I/O 包中的一部分,它是一个输出流,用于向目的地输出数据。
标准输出流通常与 System.out 对象关联,开发人员可以通过System.out.println() 方法将数据输出到标准输出流。
标准输出流是一个字节流,它可以输出字节数据或字符数据。
在 Java 中,标准输出流是一个已经预定义好的输出流,开发人员无需创建新的输出流对象,只需直接使用即可。
2. 使用方法。
使用 Java 标准输出流非常简单,开发人员可以直接通过 System.out 对象调用println() 方法将数据输出到控制台。
例如:```java。
System.out.println("Hello, world!");```。
上述代码将字符串 "Hello, world!" 输出到标准输出流,然后在控制台上显示出来。
除了 println() 方法之外,System.out 对象还提供了其他一些输出方法,如print()、printf() 等,开发人员可以根据需要选择合适的输出方法。
3. 应用场景。
Java 标准输出流在开发中有着广泛的应用场景,它可以用于调试程序、输出程序执行结果、记录程序运行日志等。
在调试程序时,开发人员可以通过标准输出流输出变量的值、方法的执行结果等信息,帮助定位程序中的问题。
在程序执行结果输出时,标准输出流可以将程序的运行结果输出到控制台,方便用户查看。
2024年Java经典面试题及答案
2024年Java经典面试题及答案问:Java中的泛型是什么?它有什么作用?答:Java中的泛型是一种参数化类型,它允许使用一个占位符来代表各种类型。
它的作用是在编译时检测类型的一致性,避免了类型转换错误,并提高了代码的重用性。
问:Java中的静态方法和实例方法有什么区别?答:静态方法是属于类的方法,可以在不创建实例对象的情况下被调用,它可以直接通过类名来调用。
实例方法是属于具体实例对象的方法,需要先创建实例对象才能调用。
问:Java中的反射是什么?它有什么用途?答:反射是指在运行状态中,动态获取类的信息并操作类的属性和方法。
它的主要用途是在运行时动态创建对象、访问属性和调用方法,以及在编译时无法确定类型的情况下进行操作。
问:Java中的多线程是什么?如何创建多线程?答:多线程是指在一个程序中同时执行多个线程,每个线程可以独立执行不同的任务。
要创建多线程可以通过继承Thread 类或实现Runnable接口来实现。
问:Java中的异常处理是什么?有哪些常见的异常类型?答:异常处理是指在程序执行过程中处理各种错误或异常情况。
常见的异常类型包括NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsExcpetion、IOException等。
问:Java中的集合框架是什么?它有哪些常见的接口和类?答:集合框架是Java中用于存储和操作对象的数据结构。
常见的接口包括List、Set、Map等,常见的类包括ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap等。
问:Java中的IO流是什么?它有哪些常见的流类型?答:IO流是用于输入和输出操作的流。
常见的流类型包括字节流和字符流,分别对应InputStream/OutputStream和Reader/Writer。
在Java编程中, IO流是非常重要的一个概念。
IO流是用于将数据从一个地方传输到另一个地方的机制,它允许程序通过输入和输出来访问数据。
【黑马程序员】Java IO流学习总结
【黑马程序员】Java IO流学习总结Java流操作有关的类或接口:Java流类图结构:流的概念和作用流是一组有顺序的,有起点和终点的字节集合,是对数据传输的总称或抽象。
即数根据数据传输特性将流抽象为各种类,方便更直观的进行数据操作。
IO流的分类•根据处理数据类型的不同分为:字符流和字节流•根据数据流向不同分为:输入流和输出流字符流和字节流字符流的由来:因为数据编码的不同,而有了对字符进行高效操作的流对象。
本质节流和字符流的区别:•读写单位不同:字节流以字节(8bit)为单位,字符流以字符为单位,根据码表映•处理对象不同:字节流能处理所有类型的数据(如图片、avi等),而字符流只能结论:只要是处理纯文本数据,就优先考虑使用字符流。
除此之外都使用字节流。
输入流和输出流对输入流只能进行读操作,对输出流只能进行写操作,程序中需要根据待传输数据Java IO流对象1.输入字节流InputStream IO 中输入字节流的继承图可见上图,可以看出:1 InputStream 是所有的输入字节流的父类,它是一个抽象类。
2 ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream 是三种基本的介质流,它本地文件中读取数据。
PipedInputStream 是从与其它线程共用的管道中读取数据,与P 3 ObjectInputStream 和所有FilterInputStream 的子类都是装饰流(装饰器模式的主角)。
2.输出字节流OutputStreamIO 中输出字节流的继承图可见上图,可以看出:1 OutputStream 是所有的输出字节流的父类,它是一个抽象类。
2 ByteArrayOutputStream、FileOutputStream 是两种基本的介质流,它们分别向Byte 数组、PipedOutputStream 是向与其它线程共用的管道中写入数据,3 ObjectOutputStream 和所有FilterOutputStream 的子类都是装饰流。
Java-IO流
IO流一、流的概念程序的主要任务是操纵数据。
在Java中,把一组有序的数据序列称为流。
根据操作的方向,可以把流分为输入流和输出流两种。
程序从输入流读取数据,向输出流写出数据。
文件输入流输出流文件内存-------------------> Java程序------------------------>内存键盘控制台| |数据源数据目的地Java I/O系统负责处理程序的输入和输出,I/O类库位于java.io包中,它对各种常见的输入流和输出流进行了抽象。
如果数据流中最小的数据单元是字节,那么称这种流为字节流;如果数据流中最小的数据单元是字符,那么称这种流为字符流。
在I/O类库中,java.io.InputStream和java.io.OutputStream分别表示字节输入流和字节输出流,java.io.Reader和java.io.Writer分别表示字符输入流和字符输出流。
注意:它们四个都是抽象类二、字节输入流和输出流概述在java.io包中,java.io.InputStream表示字节输入流,java.io.OutputStream表示字节输出流,它们都是抽象类,不能被实例化。
InputStream类提供了一系列和读取数据有关的方法:1.read(): 从输入流读取数据:有三种重载形式:a.int read():从输入流读取一个8位的字节(1字节是8位),把它转换为0-255之间的整数,并返回这一整数。
如果遇到输入流的结尾,则返回-1;b.int read(byte[] b): 从输入流读取若干个字节,把它们保存到参数b指定的字节数组中。
返回的整数表示读取的字节数。
如果遇到输入流的结尾,则返回-1;c.int read(byte[] b, int off, int len): 从输入流读取若干个字节,把它们保存到参数b指定的字节数组中。
返回的整数表示读取的字节数。
参数off指定在字节数组中开始保存数据的起始下标,参数len指定读取的字节数目。
基于数据流Java的优化轻量级Web服务器实现
p sd as h mewhc a e n d tf w n o b n d Jv xe d l rr t pi zd vru lma hn oe c e ih b sd o aa o a d c m ie aa e tn i ay wilo t e i a c ie.sp oe e l b I mi t u p sd an w
器应 用广泛 , 传统 实现 不能 充分利 用 多核优 势且 编程 方 法相对 复 杂。提 出一种 基 于数据 流结合 虚 拟机 优 化及 但
Jv 扩展库 的 解决 方案 , 出了一种新 的 We 服务 器实现 方 法 。实验 结 果表 明该 方 法有 效提 高 了 we 服 务 器 aa 给 b b
Z N nj , HO GL -e, WA G J H U L- a o j
(. ol eo n r t nE gnen 1 C lg f mai n ier g,C ptlN ra nvri e fI o o i ai om lU i sy,B i g 10 3 a e t ei 0 0 7,C i j n hn a;2 Isi t o o pt g Tcn l y hns .ntuef C m ui eh o g ,C i e t n o e
第2 5卷 第 l 期 1
20 0 8年 1 1月
计 算 机 应 用 研 究
Ap l ain Re e rh o o ues pi t s ac fC mp tr c o
Vo. 5 No 1 12 . l
No . 2 o v o8
基 于数 据 流 J v a a的 优 化 轻 量 级 W e b服 务 器 实 现
衷璐 洁 , 王
研 究 生 院 , 京 104 ) 北 0 0 9
java flow用法(一)
java flow用法(一)Java Flow用法1. 什么是Java FlowJava Flow是Java 9引入的一个新功能,它提供了一种处理异步数据流的机制。
它基于Reactive Streams规范,并提供了一组用于处理流数据的接口和类。
本文将介绍Java Flow的一些常用用法。
2. 创建Flow对象Java Flow的核心接口是和。
要创建一个Flow对象,我们需要实现这两个接口。
import ;class MyPublisher implements <String> {@Overridepublic void subscribe(<? super String> subscriber) { // 实现订阅逻辑}}class MySubscriber implements <String> {@Overridepublic void onSubscribe( subscription) {// 接收Subscription对象}@Overridepublic void onNext(String item) {// 处理下一个元素}@Overridepublic void onError(Throwable throwable) {// 处理异常情况}@Overridepublic void onComplete() {// 完成处理流}}3. 创建Flow流我们可以使用`接口的subscribe`方法来创建一个Flow流,并将其与特定的订阅者关联起来。
<String> publisher = new MyPublisher();<String> subscriber = new MySubscriber(); (subscriber);4. 发布数据在Flow中,数据由发布者(Publisher)推送给订阅者(Subscriber)。
stream流底层原理
stream流底层原理Stream流是Java I/O的核心概念之一,它提供了一种用于处理输入输出的机制。
在Java中,流可以理解为一种数据流,它可以从源头输入数据,经过一系列的处理,最终输出到目的地。
Stream流的底层原理主要涉及到数据传输、缓冲区和通道三个方面。
1.数据传输:在Java中,数据的传输是通过输入和输出流来实现的。
具体而言,输入流(InputStream)用于读取数据,输出流(OutputStream)用于写入数据。
Stream流的底层实际上是使用字节流来进行数据传输的,即通过一个字节一个字节地读取和写入数据。
为了提高效率,Java中提供了缓冲流(BufferedInputStream和BufferedOutputStream),它们可以一次读取和写入多个字节,减少与底层输入输出设备的交互次数,从而提高数据传输的速度。
2.缓冲区:缓冲区是Stream流的核心概念之一,它是在内存中开辟一块区域,用于临时存储待读取或待写入的数据。
缓冲区的大小可以根据需要进行调整。
在读取数据时,IO流会首先将数据读取到缓冲区中,然后逐个字节地将数据从缓冲区中读取出来。
类似地,在写入数据时,IO流会将数据写入到缓冲区中,然后逐个字节地将数据从缓冲区写入到目的地。
3.通道:通道是连接输入输出源和缓冲区的一条路径。
它可以将数据从源头输入到缓冲区,也可以将数据从缓冲区输出到目的地。
通道的底层实际上是对底层操作系统的文件系统进行访问和操作。
在Java NIO(New IO)中,通道是一种双向的、可读写的数据传输路径。
Java中提供了不同类型的通道,例如文件通道(FileChannel)、管道通道(Pipe),它们可以分别用于文件和内存间的数据传输。
Stream流的底层原理可以总结为以下几个步骤:1.打开一个输入或输出流,并与底层设备建立连接,建立通道。
2.创建一个缓冲区,用于存储待读取或待写入的数据。
3.通过通道将数据从输入源读取到缓冲区中,或将数据从缓冲区写入到输出目的地。
JAVA 练习题第10章--java数据流解析
写一个记录( )? A.BufferedInputStream B.RandomAccessFile C.FileWriter B D.FileReader 【解析】只有RandomAccessFile才能实现在文件的 任一个位置读写一个记录。
9.在通常情况下,下列哪个类的对象可以作为
C.ch = (char)System.in.readln();
D.ch = (int)System.in.read(); 【解析】System.in.read()方法返回的是字符对应的Unicode码,即返回的类型是 int型,而ch是char类型,因此必须把方法的返回值强制转换为char类型才能把它 赋值给ch变量。另外,System.in对象中没有readln()方法。
BufferedReader类构造方法的参数( )? A.PrintStream B.FileInputStream C C.InputStreamReader D.FileReader 【解析】InputStreamReader类的对象可以作为 BufferedReader类构造方法的参数。
11.下列关于流类和File类的说法中错误的一项是
( )。 A.File类可以重命名文件 B.File类可以修改文件内容 C.流类可以修改文件内容 D.流类不可以新建目录 【解析】只有流类可以修改文件内容,而File类则 不能。
B
12.若要删除一个文件,应该使用下列哪个类的实
例( )? A.RandomAccessFile B.File C.FileOutputStream D.FileReader File类对象来实现。
Java输入输出流(一)——常用的输入输出流
Java输⼊输出流(⼀)——常⽤的输⼊输出流1.流的概念:在Java中,流是从源到⽬的地的字节的有序序列。
Java中有两种基本的流——输⼊流(InputStream)和输出流(OutputStream)。
根据流相对于程序的另⼀个端点的不同,分为节点流和过滤流。
(1)节点流:以特定源如磁盘⽂件、内存某区域或者线程之间的管道为端点的构造输⼊输出流,是⼀种基本的流。
(2)过滤流:以其他已经存在的流为端点构造的输⼊输出流。
根据流中的数据单位分为字节流和字符流。
(1)字节流:流中的数据是以8位字节为单位进⾏读写,以InputStream和OutputStream为基础类。
(2)字符流:流中的数据是以16为字符为单位进⾏读写,以Reader和Writer为基础类。
2.字节流InputStream和OutputStream是字节流的两个顶层⽗类,提供了输⼊流类和输出流类的通⽤API。
2.1 输⼊字节流InputStream基本⽅法:(1)基本读⽅法;: int read() int read(byte[] b) int read(byte[] b,int off,int len)(2) 关闭流:void close()(3) 返回输⼊流中还有多少可读字节 int available()(4) 跳过指定字节 long skip(long n)(5) 回读数据 boolean markSupported() void Mark(int readlimt) void reset()2.2 输出字符流OutputStream基本⽅法:(1)基本写⽅法:void write(int c) void write(byte[] b) void write(byte[] b,int off,int len)(2) 关闭流:void close()(3)q强制输出:void flush()3.字符流:Reader和Writer是字符流的顶层⽗类,字符流能够处理Unicode字符集中的所有字符。
文件操作中的对象流和数据流使用方法
文件操作中的对象流和数据流使用方法一、对象流对象流 (Object InputStream) 是一种输入流,它允许我们读取二进制数据。
Java 中的文件输入流 (FileInputStream) 实际上是一个对象流,我们可以通过调用它的 read 方法来读取文件的数据。
下面是一个简单的使用对象流读取文件的示例代码:```FileInputStream fis = new FileInputStream("file.txt"); ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fis);try {// 读取文件数据String content = (String) in.readObject();System.out.println("文件内容:" + content);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {// 关闭输入流in.close();fis.close();}```在上面的示例代码中,我们首先创建了一个文件输入流(FileInputStream),然后创建了一个对象输入流(ObjectInputStream),并将其连接到文件输入流上。
接下来,我们通过调用 readObject 方法来读取文件的数据,并将其转换为字符串对象。
最后,我们打印了文件的内容,并关闭了输入流。
使用对象流有一个好处是它可以读取二进制数据,而不仅仅是文本数据。
另外,对象流还可以处理各种类型的数据,例如对象、数组等。
但是,对象流也有一些缺点,例如它需要花费更多的时间来读取数据,并且不容易进行错误处理。
二、数据流数据流 (DataInputStream) 是一种输入流,它允许我们读取文本数据。
Java 中的文件输入流实际上是一个数据流,我们可以通过调用它的 read 方法来读取文件的数据。
java各详细总结知识点
java各详细总结知识点一、Java语法1. 数据类型Java中的数据类型分为基本数据类型和引用数据类型。
基本数据类型包括整型,浮点型,字符型和布尔型。
引用数据类型包括类、接口、数组等。
2. 变量在Java中,变量是用来存储数据的容器。
它们可以存储不同类型的数据,例如整数、浮点数、字符等。
变量分为局部变量和成员变量。
3. 运算符Java中的运算符包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符、赋值运算符等。
这些运算符可以实现数据的计算和比较。
4. 控制流Java中的控制流包括顺序结构、选择结构和循环结构。
通过控制流语句,程序可以根据条件执行不同的代码块,实现不同的功能。
5. 方法方法是Java中用来组织和重用代码的一种机制。
它可以细化程序的逻辑结构,并提高代码的可读性和可维护性。
6. 数组数组是一种用来存储多个相同类型数据的容器。
在Java中,数组可以是一维的、二维的甚至多维的。
使用数组可以方便地管理大量数据。
7. 字符串在Java中,字符串是一种特殊的对象类型。
Java提供了丰富的字符串处理方法,例如字符串连接、子字符串提取、字符串比较等。
8. 输入输出在Java中,通过输入输出流可以实现与外部设备的交互。
Java提供了丰富的输入输出类和方法,可以实现文件的读写、网络通信等功能。
二、面向对象编程1. 类和对象在Java中,所有的代码逻辑都是围绕类和对象展开的。
类是一种模板,描述了对象的属性和行为。
对象是类的实例,可以根据类创建多个对象。
2. 封装封装是面向对象编程的核心思想之一。
通过封装,可以将数据和行为封装在一个对象中,避免外部直接访问对象的数据。
3. 继承继承是一种代码复用的机制,可以让子类继承父类的属性和方法。
通过继承,可以实现类与类之间的层次关系,提高代码的重用性和扩展性。
4. 多态多态是面向对象编程的另一个核心概念。
通过多态,可以使不同类的对象对同一消息作出不同的响应。
多态性可以提高代码的灵活性和可扩展性。
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try {
System.out.println("put:" + num);
dos.writeDouble(num);
} catch (IOException e) {
oos.close();
pipe管道流:::
final PipedInputStream pis1 = new PipedInputStream(); //管道输入流
final PipedOutputStream pos1 = new PipedOutputStream(pis1); //管道输出流
e.printStackTrace();
}
}
}
};
//产生数据的线程
Thread fang =new Thread(){
public void run(){
while (true) {
double num = Math.random();
int st = jfc.showSaveDialog(null); //保存文件的选择器
if(st == JFileChooser.APPROVE_OPTION) {
fileto = jfc.getSelectedFile();
}
if(type == JFileChooser.APPROVE_OPTION) {
path = jfc.getSelectedFile(); //得到选择的文件路径
}
File fileto = null;
FileInputStream fis = new FileInputStream(path); //文件的输入流,文件的路径为path
System.out.println(s.nextLine());
}
文件流:::
1》 JFileChooser jfc = new JFileChooser("."); //文件类型的选择器
File path = null;
int type = jfc.showOpenDialog(null); //打开文件时的选择器
StringBuffer message = new StringBuffer(""); //新建字符串缓冲区
try {
Scanner sc = new Scanner(file); //对文件进行读取
while (sc.hasNext()) {
String mess = sc.nextLine();
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(fis));
String line = reader.readLine();
while (line != null) {
System.out.println(line);
字节流:::
byte[] buffer = new byte[50];
int a = System.in.read(buffer);
System.out.println(a);
System.out.println(new String(buffer, 0, a));
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file,true); //true是将data加在文件的末尾,而不是覆盖前面的数据
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
oos.writeObject(data);
byte[] messages = message.getBytes(); //将文件转换成字节数组
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(messages); //把字节数组转换成字节数组流
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file); //创建文件输出流
e.printStackTrace();
}
return message + ""; //把文件内容以字符串形式返回
}
对象流:::
如果是自定义对象是,要让对象实现Serializable接口(序列化对象的接口)
多个对象分别存储,每次只能读取第一个对象,
1》 对象的输入流
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
System.out.println(ois.readObject());
2》 对象的输出流
byte[] buffer = new byte[10240]; //定义字节字节数组流的缓存读取字节数的大小
int len = bais.read(buffer); //向字节数组里读入文件内容
while (len != -1) {
message.append(mess + "\n"); //把文件内容一条一条放到字符串缓冲区内
}
sc.close(); //流的关闭
} catch (FileNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
while (len != -1) {
System.out.print(new String(buffer,0,len));
len = fis.read(buffer);
}
字符流:::
InputStreamReader reader = new InputStreamReader(System.in);
while (len != -1) {
os.write(buffer,0,len); //将文件写到指定的路径下
len = fis.read(buffer);
}
fis.close();
os.close();
2》
String massage = "sdljfsakdjf;lsakjdfoiusaerlkpowei asedfjiow e";
try {
double num = dis.readDouble();
dos.writeDouble(num);
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
final PipedInputStream pis2 = new PipedInputStream();
final PipedOutputStream pos2 = new PipedOutputStream(pis2);
Thread get = new Thread(){
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
line = reader.readLine();
ห้องสมุดไป่ตู้ }
Scanner对文件流的封装::
Scanner s = new Scanner(new File(".\\com\\goudan\\io\\TestIo.java"));
while (s.hasNext()) {
char[] buffer = new char[9];
int c = reader.read(buffer);
System.out.println(new String(buffer));
BufferedReader对文件流的封装::
FileInputStream fis = new FileInputStream(".\\com\\goudan\\io\\TestIo.java");
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
};
//搬运线程
Thread trans = new Thread(){
public void run() {
DataInputStream dis = new DataInputStream(pis2);
while (true) {
try {
double num = dis.readDouble();
System.out.println("read:" + num);
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
};
fang.start();
trans.start();
get.start();
fos.write(buffer, 0, len); //向文件中写入数据
len = bais.read(buffer);