面试题：Java BIO中缓冲区策略相关基础

Question

在Java BIO中，简述使用缓冲区（如BufferedInputStream和BufferedOutputStream）提高数据传输效率的基本原理是什么？

Answer 1

1. 减少系统调用次数：
   • 在Java BIO中，直接使用底层的InputStream和OutputStream进行读写操作时，每次读写往往都会触发系统调用。系统调用涉及用户态和内核态的切换，这种切换开销较大。
   • 而BufferedInputStream和BufferedOutputStream内部维护了一个缓冲区数组。例如，BufferedInputStream在读取数据时，会一次性从底层输入流中读取较大的数据块到缓冲区中（默认缓冲区大小为8192字节）。后续的读操作首先从缓冲区中获取数据，只有当缓冲区数据读完时，才会再次触发底层输入流的读取操作，即系统调用。这大大减少了系统调用的次数，从而提高了数据传输效率。
2. 数据预读和缓存：
   • BufferedInputStream在读取数据时，除了满足当前应用程序的读取请求外，还会提前从底层输入流中读取一部分数据到缓冲区。这样当下次应用程序请求数据时，如果所需数据在缓冲区中，就可以直接从缓冲区获取，而不需要再次从底层设备（如磁盘、网络等）读取，加快了数据获取速度。
   • 对于BufferedOutputStream，它会将应用程序要输出的数据先缓存到缓冲区中。当缓冲区满或者调用flush方法时，才会将缓冲区中的数据一次性写入到底层输出流。这避免了每次小数据量输出都进行系统调用，提高了输出效率。