Java IO

Java IO 教程

Java IO 是一套 Java 用来读写数据（输入和输出）的 API 。大部分程序都要处理输入，并由输入产生一些输出。Java 对此提供了 Java IO 包。
下面我们将主要介绍这些类是如何组织的，以及怎样使用他们。因此你就不会迷惑需要时怎样选择类，或者是否有一个满足你需求的类存在。

Java.IO 包的范围

Java.IO包并没有涵盖所有输入输出类型。例如，并不包含 GUI 或者网页的输入输出，这些输入输出在其他地方涉及，比如 Swing 工程中的 JFC 类，或者 J2EE 里的 Servlet 和 HTTP 包。

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Java IO 概述

在这一小节我会对 Java IO 包下所有的类概述，更加具体说，会根据类的用途对类进行分组。这个分组会使你在未来工作中，进行类的用途判定时，或者某个特定用途选择类时变得更加容易。

输入和输出——数据源和目标媒介

术语输入输出往往会让人有一点疑惑，一个应用程序的输入往往是另一个应用程序的输出。
为了消除这个疑惑，我试着给输入输出起一些不一样的别名，让他们从概念上与数据的来源和数据的流向相关。
Java IO 包主要关注的是从原始数据源的读取以及输出原始数据到目标媒介。一下是最典型的数据源和目标媒介。

• 文件
• 管道
• 网络连接
• 内存缓存
• System.in ; System.out ; Systemn.error ;

下图描述一个程序从数据源读取数据，然后将数据输出到其他媒介的原理

流

Java IO 中，流从概念上来说是一个连续的数据流。你可以从流中读取数据，也可以往流中写入数据。流与数据源或者数据流向的媒介相关。在 Java IO 中流既可以是字节流（以字节为单位的进行读写），也可以是字符流（以字符为单位进行读写）。

InputStream、OutputStream、Reader、Writer

一个程序需要 InputStream 或者 Reader 从数据源读取数据，需要 OutputStream 或者 Writer 将数据写入到目标媒介中。

InputStrem 和 Reader 与数据源相关，OutputStream 和 Writer 与目标媒介相关。

Java IO 用途和特征

Java IO 中包含了许多 InputStream、OutputStream、Reader、Writer 的子类。这样设计的原因是让每一个类负责不同的功能。各个类用途汇总如下。

• 文件访问
• 网络访问
• 内部缓存访问
• 线程内部通信
• 缓冲
• 过滤
• 解析
• 读写文本
• 读写基本数据类型
• 读写对象

Java IO 类概述表

	Byte Based Input	Byte Based Output	Character Based Input	Character BasedOutput
Basic	InputStream	OutputStream	Reader / InputStreamReader	Writer / InputStreamWriter
Arrays	ByteArrayInputStream	ByteArrayOutputStream	CharArrayReader	CharArrayWriter
Files	FileInputStream / RandomAccessFile	FileOutputStream / RandomAccessFile	FileReader	FileWriter
Pipes	PipedInputStream	PipedOutputStream	PipedReader	PipedWriter
Buffering	BufferedInputStream	BufferedOutputStream	BufferedReader	BufferedWriter
Filtering	FilterInputStream	FilterOutputStream	FilterReader	FilterWriter
Parsing	PushbackInputStream		PushbackReader
Strings			StringReader	StringWriter
Data	DateInputStream	DateOutputStream
Data-Formartted		PrintStream		PrintWriter
Objects	ObjectInputStream	ObjectOutputStream
Utilities	SequenceInputStream

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Java IO 文件

在 Java 应用程序中，文件是一种常用的数据源或者存储数据的媒介。所以这一小节将会对 Java 文件的使用做一个简短的概述。

通过 Java IO 读文件

如果你需要在不同端读文件，你可以根据文件是二进制还是文本文件选择 FileInputStream 或者 FileReader。这两个类允许你从文件开始到文件末尾一次读取一个字节过着字符。或者将读取到的一个字节写入到字节数组。你不必一次性的读取整个文件，相反你可以按照顺序读取文件中的字节或者字符。

通过 Java IO 写文件

如果你需要在不同端写入，你可以根据自己写入的数据是二进制型数据还是字符 型数据选用 FileOutputStream 或者 FileWriter 。你可以一次写入一个字节或者字符到文件中，也可以直接写入字节数组或者字符数据，数据按照写入顺序存在文档中。

通过 Java IO 随机存取文件

正如上面表格所看到的，RandoAccessFile 堆文件进行随机存取。
随机存取并不意味着你可以在真正随机位置进行读写，它只是意味着你可以跳过文件中某些部分进行操作。这使得 RandomAccessFile 可以覆盖一个文件的某些部分、或者追加内容到它的末尾、或者删除它的某些内容，当然它也可以从文件中的任何位置开始读文件。

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Java IO : 管道

Java IO 的管道为运行在同一个 JVM 的两个线程提供了通信能力。所以管道也可以看做数据源以及目标媒介。

通过 Java IO 创建管道

可以通过 Java IO 中 PipedOutputStream 和 PipedInputStream 创建管道。一个 PipedInputStream 流应该和一个 PipedInputStream 流相关联。一个线程通过 PipedOutputSteam 写入的数据可以被另一个线程通过相关联的 PipedInputStream读取出来。

Java IO 管道实例

import java.io.IOException;
import java.io.PipedInputStream;
import java.io.PipedOutputStream;

public class Piped {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        final PipedOutputStream out = new PipedOutputStream();
        final PipedInputStream in = new PipedInputStream(out);

        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    out.write("hello world".getBytes());
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    int data = in.read();
                    while (data != -1) {
                        System.out.println((char) data);
                        data = in.read();
                    }
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

你也可以使用connect()方法使之相联，PipedInputStream 和 PipedOutputStream 都拥有一个 connect() 方法。

管道和线程

当时用两个相关联的管道流时，务必将他们分配给不同线程。read() 和 write() 同时调用会导致流阻塞。这意味着如果尝试在一个线程中同时进行读和写，可能会导致死锁。

管道的替代

除了管道，一个 JVM 中不同线程之间还有许多通信方式。实际上，线程大多数情况下会传递完整的对象而非原始字节数据，但是，如果你需要在线程之间传递字节数据，Java IO 管道是一个不错的选择。

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Java IO：网络

当两个进程之间建立了网络连接之后，他们的通信方式就如同操作文件一样。利用 InputStream 读取数据，利用 OutputStream 写入数据。换句话说，Java 网络 API 用来在不同进程之间建立网络连接，而 Java IO 则用来建立连接之后进行进程之间的数据交换。
基本上意味着如果你有一份能够对文件写入某些数据的代码，那么数据也可以很容易的写入到网络中去，你所需要做的就是在代码中利用 OutputStream 代替 FileOutputStream 进行数据的写入

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Java IO: 字节和字符数组