大体来说，java中的io分为四种；
1、基于字节操作的IO的InputStream和OutputStream，
2、基于字符操作的Writer和Reader，
3、基于磁盘操作的File，
4、基于网络操作的Socket，
对于基于字节操作的输入流和输出流；主要有以下API；
1、read，通过这个方法读入一个字节，并返回读入的字节，在碰到输入流结尾时返回-1；可以传入字节数组作为参数，也可以加上长度限制；
2、transferTo;传入一个输出流，将输入流的数据传到这个输出流中；
3、skip；传入n；跳过n个字节
4、close：关闭输出或输入流；
5、write，读出一个字节数据
6、flush冲刷输出流；
简单来说，因为无论是磁盘传输还是网络传输，最小的存储单位都是字节，所以io操作字节很常用；但是程序中操做的数据常常是字符形式的，所以也提供了直接操作字符的i/o流接口；Reader和Writer，通过传入字符数组；其定义了读取和写入数据字符的方式，而字符传输有以下问题
1、因为传输都是以字节方式进行的，所有对于字符的操作，有必要转化为字节操作；在inputStreamReader中可以指定编码集、或者使用默认的字符集；
2、指定了字符集，如何利用字符的编码的转换；java中使用StreamDecoder类作为从字节到字符解码实现类；使用OutputStream实现一个从字符到字节的编码过程；
3、具体过程：当字符流传入时，需要进行字节的编码，存入整数1234，会被转化为字节 00 00 04 D2等（十六进制标识），而在读出时又会被解码成1234；通过在InputStreamReader选定不同的编码集使用不同的编码方式；使用OutputStream实现解码；最后实现字符的读写；
二、磁盘io读写机制程序对于磁盘的文件读写方式是通过操作系统中的系统接口实现；因此需要理解Java程序io机制，也需要了解os如何实现io；
1、基于操作系统的io；因为磁盘由操作系统管理，但是这是属于操作系统的内核程序，所以操作系统的文件操作流程大概如下：
1、首先通过将磁盘数据读到内核态内存，
2、然后在从内核态内存复制到用户态的内存空间；
3、为了提高io效率，操作系统使用缓存机制来实现，即内核态的文件读取后进行一定的缓存；用户态再次访问文件，可以直接去内核态的内存里找数据；
操作系统对于文件io方式有以下几种：
1、标准io方式，即用户态从缓存或者内核态内存拿数据，而内核从磁盘读数据；程序只需要把数据交给内核态即可；
2、直接io方式，常见于各种数据库数据的存储过程，通过用户态直接尝试访问磁盘数据；减少中间内核态的中间存储过滤过程；如数据库的管理过程中，数据库系统明确了应用系统数据那些应缓存，那些应失效；还可以提前预加载；因为将数据缓存在数据库系统中，可能存在反复读取物理磁盘过程；
3、同步io访问， 因为数据的读取和写入基本同步，类似于标准io工作方式，从内核态读取数据，区别在于其程序不会完全托管给内核态，需要监视到数据进入磁盘之后才会返回；
4、异步IO访问，即读写不同步，可能出现的请求托给内核态后，立即开始下一个请求，即多次io处并行状态；
5、内存映射， 操作系统将内存区域和磁盘区域建立一个简单的映射关系，程序访问内核内存时,会自动映射到磁盘内存上；两个地方的数据是同步更改的；
2、Java访问磁盘文件首先是创建一个File对象，这个对象主要用于作为磁盘文件的一个虚拟对象映射存储在Java中；
如果需要使用File去访问文件，此时会进行一个FileDescribe文件描述符的创建，通过这个文件描述符可以进行磁盘文件的操作；
操作过程，读取的是字符格式，所以需要我们进行一个字节解码过程，使用StreamDecoder解码对象实现，然后创建FileInputStream对象，调用read接口从操作系统拿数据；
File <-> 解码/编码 <-> FileInputStream <-> 操作系统；
3、Java的序列化序列化即将数据对象转化成一个二进制字节数组，通过保存或转移这个数组达到数据的持久化操作；与之相对是反序列化，将字节数组转回对象；
实现序列化的方式是实现Serializable接口，这是一个空接口，无需实现具体方法，但是推荐是定义一个序列化ID；,因为默认的serialVersinUID对于class的细节非常敏感，反序列化时可能会导致InvalidClassException这个异常。
serialVersionUID是用来辅助对象的序列化与反序列化的，原则上序列化后的数据当中的serialVersionUID与当前类当中的serialVersionUID一致，那么该对象才能被反序列化成功。
这个serialVersionUID的详细的工作机制是：
在序列化的时候系统将serialVersionUID写入到序列化的文件中去，当反序列化的时候系统会先去检测文件中的serialVersionUID是否跟当前的文件的serialVersionUID是否一致，如果一直则反序列化成功，否则就说明当前类跟序列化后的类发生了变化，比如是成员变量的数量或者是类型发生了变化，那么在反序列化时就会发生crash，并且回报出错误：
对象在序列化后的二进制数据包括：序列化文件头（声明协议、版本、对象）、类描述、属性项描述、父类信息、属性项的值（如果是对象，递归序列化）；
三、网络io模型数据从一台主机发送到另一台主机需要进行多个复杂步骤；一台主机的应用层通过应用协议如HTTP产生要发送的数据，然后传给表示层，对来自应用层的命令和数据进行解释，对各种语法赋予相应的含义，并按照一定的格式传送给会话层。其主要功能是“处理用户信息的表示问题，如编码、数据格式转换和加密解密”，然后到会话层，网络层，数据链路层，物理层，
最后传到接受主机的物理层，层层向上处理，解封装，最后整理成应用程序需要的数据，交给应用层。
对于网络程序来说，我们需要对于传输层的过程有更多的理解，比如服务器的状态，链接建立；通过查看网络连接的状态，确认传输不正常的原因；一般来说网络传输受到网络带宽、传输距离、TCP拥塞控制的影响；
Java的Socket编程Socket属于两个主机间的一个交流过程，常基于TCP/IP的套接字；通过Socket实现主机A到主机B的一个连接过程，由于一台主机上有多个程序运行，所以需要通过TCP或者UDP的端口号来实现一个指定一个应用进程；
具体流程：以客户端服务端为例
1、首先创建一个Socket实例，操作系统将为这个Socket分配一个没有使用的端口号，并创建一个包含本地地址、远程地址、和端口号套接字的的数据结构存储信息；
2、然后在Socket实例的构造函数返回前，需要建立TCP的三次握手协议，握手完成后，才能使用Socket实例，否则会有IO异常；
3、服务端创建一个ServerSocket实例、操作系统也会创建一个存储块A，存储监听的端口号和监听的地址；
4、调用accept方法，这个服务端的实例会进入阻塞状态，等待新的请求到来；
5、当新的请求到服务端后，服务端的连接会创建一个新的存储结构B，包括请求内部的端口号地址；这个存储会和服务端前面创建的实例存储结构A做一个关联；等待三次握手完成，则视为建立好连接；
上述5步建立连接；然后是数据传输过程；
6、连接建立完成后，服务端和客户端各有一个Socket实例，可以通过其实例的InputStream和OutputStream实现一个数据的交换；
7、网络IO以字节传输，类似于磁盘间的传输，客户端和服务端也会有一个缓存，写入数据时会有一个RecvQ和SendQ的缓存队列，SendQ接受足够的数据后传给RecvQ，RecvQ队列满了就会暂停写入数据；
下面使用Java实现一个简单的客户端和服务端
以一个Java的Socket实例说明；
public static void main(String[] args) {
try {
//一个简易的服务器，可以使用telnet工具连接；在本机上建立了一个8000端口的服务器；
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8000);
Socket socket = serverSocket.accept();
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
Scanner in = new Scanner(inputStream, StandardCharsets.UTF_8);
PrintWriter printWriter = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(outputStream, StandardCharsets.UTF_8), true);
printWriter.println("hello!这里会返回你输入的结果，exit退出");
boolean done = false;
while(!done&&in.hasNext()){
String line = in.nextLine();
printWriter.println("输入的字符为" + line);
if(line.trim().equals("exit")) done = true;
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//上述实例只是单线程下的服务，如果需要多人访问，
//则需要使用到多线程的相关实现
事实上除了Socket，Java还提供了URLURI类用于获取连接中的数据，他们使用连接建立了一个流式的数据，此外使用URLConnection类，可以获取请求的更多控制信息；
Java9以后引入了HttpClient类，用于提供对Http/2的支持以及更便捷的客户端API；可以使用它作为客户端发出请求；
1、性能检测
2、提升IO性能
1）、增加缓存
2）、优化磁盘管理系统
3）、设计合理的磁盘存储数据块
4）、应用合理的RAID策略
服务器系统网络io优化
1）、减少网络交互次数
2）、减少网络传输数据量大小
3）、减少编码和解码
4）、根据不同交互场景选择不同的io组合方式，如同步阻塞，同步非阻塞
