java知识总结（八）I/O流操作

原文来自搬砖工

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今天总结一下Java I/O文件读写基本类相关知识和概念，对于程序设计者来说，创建一个好的输入/输出系统是一项艰难的任务，其中挑战来源于所有的可能性，不仅存在各种源端与接收端（文件，控制台，网络链接等），而且还需要以各种不同的方式与它们通信（顺序，随机存取，缓冲，二进制，按字符，按行，按字等）。

 

Java I/O主要包括如下几个层次：

1. File（文件特征与管理）：用于文件或者目录的描述信息，例如生成新目录，修改文件名，删除文件，判断文件所在路径等。

2. InputStream（二进制格式操作）：抽象类，基于字节的输入操作，是所有输入流的父类。定义了所有输入流都具有的共同特征。

3. OutputStream（二进制格式操作）：抽象类。基于字节的输出操作。是所有输出流的父类。定义了所有输出流都具有的共同特征。

 

Java中字符是采用Unicode标准，一个字符是16位，即一个字符使用两个字节来表示。为此，JAVA中引入了处理字符的流。

4. Reader（文件格式操作）：抽象类，基于字符的输入操作。

5. Writer（文件格式操作）：抽象类，基于字符的输出操作。

6. RandomAccessFile（随机文件操作）：它的功能丰富，可以从文件的任意位置进行存取（输入输出）操作。

1. File

它是独立于系统平台的，利用其构造函数创建出相应的File 对象；再调用其中的方法实现对文件的各个属性方面的操作。

构造函数：
File( String  path)
File(String path, String FileName)
File(File dir, String name)

 

用途：File类提供了一种与机器无关的方式来描述一个文件对象的属性，通过类File所提供的方法，可以得到文件或目录的描述信息，这主要包括名称、所在路经、可读性、可写性、文件的长度等，还可以生成新的目录、改变文件名、删除文件、列出一个目录中所有的文件等。

public static void main(String[] args) throws IOException {  
        File f = new File("dir");  
  
        f.createNewFile();// 创建一个.txt这个文件  
  
        f.mkdir();// 创建一个名为.txt的目录  
  
        /* 
         * 使用绝对路径 
         *  
         * File f=new File("D:\\dir\\src\\A.java"); 
         *  
         * f.createNewFile(); 
         */  
  
        /* 
         * 跨平台使用 
         *  
         * 根据不同操作系统获得对应的分隔符 File fDir=new File(File.separator); 
         *  
         * String strFile="dir"+File.separator+"src"+File.separator +"A.java"; 
         *  
         * File f=new File(fDir,strFile); 
         *  
         * f.createNewFile(); 
         *  
         * f.delete();//删除文件或目录 
         *  
         * //f.deleteOnExit(); 
         */  
  
        /* 
         * 在缺省的临时文件目录下创建临时文件 
         *  
         * for(int i=0;i<5;i++) 
         *  
         * { 
         *  
         * File f=File.createTempFile("winTemp",".tmp"); 
         *  
         * f.deleteOnExit();//退出时删除 
         *  
         *  
         *  
         * } 
         */  
  
        /*  
         * 列出指定目录下所有子目录及文件的名称  
         */  
        File fDir = new File(File.separator);  
        String strFile = "dir" + File.separator + "src";  
        File f = new File(fDir, strFile);  
        String[] names = f.list();  
        for (int i = 0; i < names.length; i++) {  
            System.out.println(names[i]);  
        }  
  
        // 有过滤器的情况FilenameFilter是个接口  
        File dir = new File(File.separator);  
  
        String filepath = "dir" + File.separator + "src";  
  
        /** 
         * dir 
         * 上级抽象路径，如果dir为null，那么程序将自动调用单个参数的File构造方法，同时将filepath路径应用到File但构造参数 
         * 如果dir为//，则此路径为本文件所在磁盘根目录 
         */  
        File f = new File(dir, filepath);  
        if (f.exists()) {  
        } else {  
            f.mkdirs();  
        }  
  
        String[] names = f.list(new FilenameFilter() { // 实现了FilenameFilter接口的匿名类，实现accept方法过滤文件  
  
                    @Override  
                    public boolean accept(File dir, String name) {  
                        System.out.println(name.indexOf(".java"));  
                        return name.indexOf(".java") != -1;  
                    }  
                });  
  
        for (int i = 0; i < names.length; i++) {  
            System.out.println(names[i]);  
        }  
    }  

2. InputStream/OutputStream（抽象基类）

（1） 它们主要提供文件内容操作的基本功能函数read()、 write()、close()等；一般都是创建出其派生类对象（完成指定的特殊功能）来实现文件读写。
（2）文件操作的一般方法：
根据所要操作的类型生成对应输入输出文件类的对象；
调用此类的成员函数实现文件数据的读写；
关闭此文件流对象。 
（3）文件操作的应用要点：
异常的捕获：由于包java.io中几乎所有的类都声明有I/O异常，因此程序应该对这些异常加以处理。
流结束的判断：方法read()的返回值为-1时；readLine()的返回值为null时。

 

上边两个抽象基类实现类有FileInputStream/FileOutputStream（本地文件读写类）：它们用于本地文件的二进制格式顺序读写。

 

java.io.FileInputStream是InputStream的子类。从开头File名称上就可以知道，FileInputStream与从指定的文件中读取数据至目的地有关。而java.io.FileOutputStream是 OutputStream的子类，顾名思义，FileOutputStream主要与从来源地写入数据至指定的文件中有关。

 

当建立一个FileInputStream或FileOutputStream的实例时，必须指定文件位置及文件名称，实例被建立时文件的流就会开启；而不使用流时，必须关闭文件流，以释放与流相依的系统资源，完成文件读/写的动作。

 

FileInputStream可以使用read()方法一次读入一个字节，并以int类型返回，或者是使用read()方法时读入至一个byte 数组，byte数组的元素有多少个，就读入多少个字节。在将整个文件读取完成或写入完毕的过程中，这么一个byte数组通常被当作缓冲区，因为这么一个 byte数组通常扮演承接数据的中间角色。

public class FileStreamDemo {  
      
    public static void main(String[] args) {  
          
        try {  
              
            byte[] buffer = new byte[1024];  
              
            // 来源文件  
            FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(new File(args[0]));  
              
            // 目的文件  
            FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File(args[1]));  
              
            // available()可取得未读取的数据长度  
            System.out.println("复制文件：" + fileInputStream.available() + "字节");  
  
            while (true) {  
                if (fileInputStream.available() < 1024) {  
                    // 剩余的数据比1024字节少  
                    // 一位一位读出再写入目的文件  
                    int remain = -1;  
                    while ((remain = fileInputStream.read()) != -1) {  
                        fileOutputStream.write(remain);  
                    }  
                    break;  
                } else {  
                    // 从来源文件读取数据至缓冲区  
                    fileInputStream.read(buffer);  
                    // 将数组数据写入目的文件  
                    fileOutputStream.write(buffer);  
                }  
            }  
  
            // 关闭流  
            fileInputStream.close();  
            fileOutputStream.close();  
  
            System.out.println("复制完成");  
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {  
            System.out.println("using: java FileStreamDemo src des");  
            e.printStackTrace();  
        } catch (IOException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
    }  
}  

 3.PipedInputStream/PipedOutputStream（管道输入输出）

（1）它用于实现管道的二进制格式的输入输出（将一个线程的输出结果直接连接到另一个线程的输入端口，实现两者数据直接传送）。
（2） PipedReader/PipedWriter类：它用于实现管道的字符格式的输入输出。
（3）要求：操作时需要将两个端口相互连结。
（4）实现原理：

  

（5） 管道的连接：
方法一：是通过构造函数直接将某一个程序的输出作为另一个程序的输入，在定义对象时指明目标管道对象

方法二：是利用双方类中的任一个成员函数 connect()相连接
（6）实例讲解： Sender.java, Receiver.java, PipedIO.java （使用PipedWriter,PipedReader）

Sender.java

import java.io.PipedWriter;  
import java.util.Random;  
  
class Sender extends Thread {  
    private Random rand = new Random();  
    private PipedWriter out = new PipedWriter();  
  
    public PipedWriter getPipedWriter() {  
        return out;  
    }  
  
    public void run() {  
        while (true) {  
            for (char c = 'A'; c <= 'z'; c++) {  
                try {  
                    out.write(c);  
                    sleep(rand.nextInt(500));  
                } catch (Exception e) {  
                    throw new RuntimeException(e);  
                }  
            }  
        }  
    }  
}

Receiver.java

import java.io.IOException;  
import java.io.PipedReader;  
  
class Receiver extends Thread {  
    private PipedReader in;  
  
    public Receiver(Sender sender) throws IOException {  
        in = new PipedReader(sender.getPipedWriter());  
    }  
  
    public void run() {  
        try {  
            while (true) {  
                // Blocks until characters are there:  
                System.out.println("Read: " + (char) in.read());  
            }  
        } catch (IOException e) {  
            throw new RuntimeException(e);  
        }  
    }  
}  

PipedIO.java

public class PipedIO {  
      
    public static void main(String[] args) throws Exception {  
        Sender sender = new Sender();  
        Receiver receiver = new Receiver(sender);  
        sender.start();  
        receiver.start();  
    }  
}

（7）实例讲解： Sender1.java, Receiver1.java, PipedIO1.java （使用

PipedInputStream,PipedOutputStream）

 

Sender1.java

import java.io.File;  
import java.io.FileInputStream;  
import java.io.IOException;  
import java.io.PipedOutputStream;  
  
public class Sender1 extends Thread {  
  
    private PipedOutputStream pos;  
      
    private File file;  
  
    // 构造方法  
    Sender1(PipedOutputStream pos, String fileName) {  
        this.pos = pos;  
        file = new File(fileName);  
    }  
  
    // 线程运行方法  
    public void run() {  
        try {  
            // 读文件内容  
            FileInputStream fs = new FileInputStream(file);  
            int data;  
            while ((data = fs.read()) != -1) {  
                // 写入管道始端  
                pos.write(data);  
            }  
            pos.close();  
        } catch (IOException e) {  
            System.out.println("Sender Error" + e);  
        }  
    }  
}

Receiver1.java

import java.io.File;  
import java.io.FileOutputStream;  
import java.io.IOException;  
import java.io.PipedInputStream;  
  
public class Receiver1 extends Thread {  
  
    private PipedInputStream pis;  
    private File file;  
  
    // 构造方法  
    Receiver1(PipedInputStream pis, String fileName) {  
        this.pis = pis;  
        file = new File(fileName);  
    }  
  
    // 线程运行  
    public void run() {  
        try {  
            // 写文件流对象  
            FileOutputStream fs = new FileOutputStream(file);  
            int data;  
            // 从管道末端读  
            while ((data = pis.read()) != -1) {  
                // 写入本地文件  
                fs.write(data);  
            }  
            pis.close();  
        } catch (IOException e) {  
            System.out.println("Receiver Error" + e);  
        }  
    }  
}

PipedIO1.java

import java.io.IOException;  
import java.io.PipedInputStream;  
import java.io.PipedOutputStream;  
  
public class PipedIO1 {  
  
    public static void main(String[] args) {  
        try {  
            // 构造读写的管道流对象  
            PipedInputStream pis = new PipedInputStream();  
            PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream();  
              
            // 实现关联  
            pos.connect(pis);  
              
            // 构造两个线程，并且启动。  
            new Sender1(pos, "c:\\a1.txt").start();  
            new Receiver1(pis, "c:\\a2.txt").start();  
        } catch (IOException e) {  
            System.out.println("Pipe Error" + e);  
        }  
    }  
}

4.Reader/Writer

Reader和Writer是所有字符流类的的抽象基类，用于简化对字符串的输入输出编程，即用于读写文本数据
二进制文件和文本文件的区别
如果一个文件专用于存储文本字符，而又没有包含文本之外的字符，就可称之为文本文件。除此之外的文件就是二进制文件
Reader和Writer两个类主要用于操作文本数据的内容，而InputStream和OutputStream主要操作二进制格式的内容

FileInputStream.write(byte [] buf)写入字节数组，会自动调用flush方法
FileInputStream.write(byte b)写入单个字节，此方法不调用flush()方法
FileWriter.write(char [] cbuf)写入字符数组，不会自动调用flush方法

使用FileWriter写入字符数据比FileOutputStream要简便很多，但是FileReader并不比FileInputStream读取字符数据要简便多少，都是要先读取到一个字符数组或者字节数组中，然后把数组转换成字符串。
但是以后用包装类处理文本文件的时候就要用到FileReader

import java.io.*;
public class FileReaderTest {
     
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        File f2=new File("hello.txt");
        FileWriter fw=new FileWriter(f2);
        fw.write("Hello Writer");
        fw.close();
         
        FileReader fr=new FileReader(f2);
        char [] cbuf=new char[1024]; //字符数组
        int len=fr.read(cbuf);
        System.out.println(new String(cbuf,0,len));
        fr.close();
    }   
}

5.RandomAccessFile（随机文件读写类）：

（1）RandomAccessFile类：它直接继承于Object类而非InputStream/OutputStream类，从而可以实现读写文件中任何位置中的数据（只需要改变文件的读写位置的指针）。

（2）由于RandomAccessFile类实现了DataOutput与DataInput接口，因而利用它可以读写Java中的不同类型的基本类型数据（比如采用readLong()方法读取长整数，而利用readInt()方法可以读出整数值等）。

 

RandomFileRW.java

import java.io.IOException;  
import java.io.RandomAccessFile;  
  
public class RandomFileRW {  
  
    public static void main(String args[]) {  
        StringBuffer buf = new StringBuffer();  
        char ch;  
          
        try {  
            while ((ch = (char) System.in.read()) != '\n') {  
                buf.append(ch);  
            }  
              
            // 读写方式可以为"r" or "rw"  
              
            /** 
             * @param mode 1. r 2. rw 3. rws 4. rwd 
             * "r" Open for reading only. Invoking any of the write methods of the resulting object will 
             *      cause an IOException to be thrown.   
             * "rw" Open for reading and writing. If the file does not already exist then an attempt will 
             *      be made to create it.   
             * "rws" Open for reading and writing, as with "rw", and also require that every update to the 
             *      file's content or metadata be written synchronously to the underlying storage device.   
             * "rwd"   Open for reading and writing, as with "rw", and also require that every update to the 
             *      file's content be written synchronously to the underlying storage device.  
             */  
            RandomAccessFile myFileStream = new RandomAccessFile("c:\\UserInput.txt", "rw");  
            myFileStream.seek(myFileStream.length());  
            myFileStream.writeBytes(buf.toString());  
              
            // 将用户从键盘输入的内容添加到文件的尾部  
            myFileStream.close();  
        } catch (IOException e) {  
        }  
    }  
}

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原文来自搬砖工