Java-基础-IO流

1 基本概念

• Java把不同类型的输入、输出源抽象为流（stream），其中输入或输出的数据称为数据流（Data Stream），用统一的接口来表示。
• Java中的io是实现输入和输出的基础，可以方便的实现数据的输入和输出操作。
• Java把所有的流类型代码都放在java io包下，用于实现输入和输出功能。

2 分类

2.1输入流和输出流

按照流的流向划分，可以分为输入流和输出流。
注意，流向是以内存（程序）的角度来划分的，输入到内存（程序）的就是输入流，从内存（程序）输出的就是输出流，如下图：

2.1.1输入流

Java的输入流主要是InputStream和Reader作为基类。它们都是一些抽象基类，无法直接创建实例。
对于输入流来说，它们把输入设备抽象为一个“水管”，这个水管的每个“水滴”依次排列。如下图：

操作位置由隐式的记录指针决定，取出数据后记录指针会自动移动，同时也提供了方法操作记录指针。
字节流和字符流的处理方式是一样的，只是他们的输入/输出单位不同而已，字节流的单位是字节，字符流的单位是字符。

2.1.2输出流

Java的输出流主要是OutputStream和Writer作为基类。它们都是一些抽象基类，无法直接创建实例。
对于输出流来说，它们同样把输出设备抽象为一个“水管”，只是这个水管中没有“水滴”。如下图：

操作位置由隐式的记录指针决定，输出的“水滴”放置后，记录指针自动移动，同时也提供了方法操作记录指针。
字节流和字符流的处理方式是一样的，只是他们的输入/输出单位不同而已，字节流的单位是字节，字符流的单位是字符。

2.2字节流和字符流

按照操作单元划分，可以分为字节流和字符流。
字节流主要是由InputStream和OutputStream作为基类，而字符流主要是Reader和Writer作为基类。
字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，根据码表映射字符，一次可能度多个字节。
• 处理对象不同：字节流能处理所有类型的数据（如图片、avi等），而字符流只能处理字符类型的数据。
• 二进制位数：字节流一次操作的是8位二进制，而字符流一次操作的是16位二进制。
• 中文处理：字节流以字节为单位，故无法处理中文(因一个中文占两个字节)。但字符流可以处理。
• 缓冲区：字节流是直接对文件进行处理，而字符流存在缓冲区，所有操作在缓冲区完成后再对文件进行处理。

3.类图

3.1基类

红色底线，是所有输入/输出流的父类，是一个抽象类。
InputStream/Reader:所有的输入流的基类，前者是字节输入流，后者是字符输入流。
OutputStream/Writer:所有的输出流的基类，前者是字节输出流，后者是字符输出流。

3.2节点流

橙色底线，直接与数据源相连，读入或读出。
直接使用节点流，读写不方便，为了更快的读写文件，才有了处理流。

常用的节点流：

• 文件处理：FileInputStream、FileOutputStream、FileReader、FileWriter。
• 数组处理：ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream、CharArrayReader、CharArrayWriter。
• 字符串处理：StringReader、StringWriter。
• 多线程管道通信：PipedInputStream、PipedOutputStream、PipedReader、PipedWriter。

注意，FilterInputStream和FilterOutputStream使用的是设计模式中的装饰器模式。

3.3处理流

处理流和节点流一块使用，在节点流的基础上，再套接一层，套接在节点流上的就是处理流。处理流的构造方法总是要带一个其他的流对象做参数。一个流对象经过其他流的多次包装，称为流的链接。
处理流可细分为：
1、缓冲流，绿色底线，增加缓冲功能，避免频繁读写硬盘。常用的有BufferedInputStream、BufferedOutputStream、BufferedReader、BufferedWriter。
2、转换流，紫色底线，实现字节流和字符流之间的转换。常用的有InputStreamReader、OutputStreamReader。
3、数据流，黑色底线，提供将基础数据类型写入或读取到文件中。常用的有DataInputStream、DataOutputStream。

4.示例

字节流FileInputStream和缓冲流BufferedInputStream读取文件内容代码：

/**
 * 文件内容打印方法
 * @param filePath  文件路径
 * @return          文件内容
 */
public String filePrint(String filePath){
	File targetFile = new File(filePath);
	BufferedInputStream bufFis = null;                  //缓冲流对象
	StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();  //结果集
	try {
         //基于节点流对象创建缓冲流对象
		bufFis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(targetFile));      
		int size = bufFis.available();  //返回输入流中可以被读的bytes字节的估计值
		byte[] buf = new byte[size];    //创建一个缓存字节的容器数组
		int hasRead = 0;                //定义一个变量，保存实际读取的字节数
		while((hasRead = bufFis.read(buf)) != -1){      //循环读取数据
			String fileStr = new String(buf,0,hasRead); //转换数据为String
			stringBuilder.append(fileStr);
		}
	} catch (FileNotFoundException e) {
		e.printStackTrace();
	} catch (IOException e) {
		e.printStackTrace();
	} finally{
		if(bufFis != null){
			try {
				bufFis.close();         //关闭流
			} catch (IOException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
	return stringBuilder.toString();    //返回结果集
}

字节流FileOutputStream和缓冲流BufferedOutputStream写入文件内容代码：

/**
 * 向文件写入指定内容
 * @param filePath  文件路径
 * @param fileMsg   指定内容
 */
public void fileWrite(String filePath,String fileMsg){
	BufferedOutputStream buffFos = null;        //缓冲流对象
	try {
        //基于节点流对象创建缓冲流对象
		buffFos = new BufferedOutputStream(
new FileOutputStream(new File(filePath),true));  
		byte[] data = fileMsg.getBytes();       //把数据源转换为字节数组类型
		buffFos.write(data,0,data.length);      //通过流向文件写入数据
		buffFos.flush();    //刷新流
		System.out.println("文件写入成功!!");
	} catch (FileNotFoundException e) {
		e.printStackTrace();
	} catch (IOException e) {
		e.printStackTrace();
	}finally{
		if(buffFos != null){
			try {
				buffFos.close();        //关闭流
			} catch (IOException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

5.注意事项

在实际的项目中，所有的IO操作都应该放到子线程中操作，避免堵住主线程。

6.参考文献

Java IO流学习总结一：输入输出流