【Java】输入输出流(I/O流)的全面总结+图解

 

▊ 输入与输出简述

 
输入流(Inout Stream)与输出流(Output Stream)合称为数据流(Data Stream)

输入输出流的来源和接收者可以是文件、内存、网络连接等
 
写入数据的原理：Java程序→JVM→OS→OS调用写入数据的方法→写入成功→手动释放OS资源

读取数据的原理：Java程序→JVM→OS→OS调用读取数据的方法→读取成功→手动释放OS资源

 
 

▊ Java流顶层父类

它们都是抽象类，是所有相关类的超类。
定义了输入流的一些共性方法：read(), close()；以及输出流的一些共性方法：write(), flush(), close()

	输入流	输出流
字节流	InputStream	OutputStream
字符流	Reader	Writer

 
 
 
 

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io包中的类可分为两种：字节流(Byte Stream)和字符流(Character Stream)
字节流是最底层的，因而可以处理任何类型的文件。

▊ 文件字节流

一切皆为字节（文本、图片、视频），即皆为二进制数据。
 
字节输出流

// FileOutputStream有两种构造方法(第二个参数设为true，则不会【覆盖】而是【续写】)
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:\\Demo\\loli.txt");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("D:\\Demo\\loli.txt"));


// write有三种重载：
write(int b)							 ——— 如果0-127，则查询ASCII表；否则，查询GBK表
write(byte[] b)							 ——— 数组的值被byte类型限制在了-128-127.如果遇到负数，则与接下来的字节组成两个字节，并查询GBK中文显示
write(byte[] b, int off, int len)		 ——— 指定数组的某个范围

// 写入字符串								 
可以利用getBytes()方法将字符串转化为字节数组


// demo:

fos.write(97);												// a
byte[] bytes = {65, 66, 67};	fos.write(bytes);			// ABC
byte[] bytes = {-65, 66, 67};	fos.write(bytes);			// 緽C
byte[] bytes = {65, -66, 67};	fos.write(bytes);			// A綜
fos.write("萝莉".getBytes());								// 萝莉
fos.write("\r\n".getBytes());								// 换行(linux是/n， mac是/r)

 
字节输入流

// 同样的两种构造方法
FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\Demo\\loli.txt");
FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("D:\\Demo\\loli.txt"));

// 一次读一个字节
int content = 0;
while((content = fis.read()) != -1) {
	System.out.println(char(content));					// 将 A, B, C, D, E 依次读取出来
}

// 一次读取多个字节
byte[] bytes = new byte[2];
int len = 0;
while ((len = fis.read(bytes)) != -1) {
    System.out.println(new String(bytes, 0, len));		// 打印 AB, CD, E
}



// 注
1.读取字节时(每次read一次)，指针会自动向后移动
2.read()方法的返回值就是读取的字节内容；read(byte[])方法的返回值是"有效字节的长度"，读取的内容在byte[]数组中
3.byte[]数组的作用是"缓存"————我们可以控制每次读取字节的数量，并将读取的字节缓存在数组中。并根据"有效字节的长度"读取出来
  比如上面的ABCDE，如果一直读下去，这个缓冲数组的内容是：[A, B], [C, D], [E, D], [E, D]...对应的"有效字节的长度"是2, 2, 1, -1...
  其实，随着指针的移动，每次新读取的字节都会"不完全覆盖"之前的内容————[C, D]->[E, D]时的D就是未被覆盖掉的。
4.对于一个字节，用char()转换类型就好；如果是个byte[]数组，可以用利用String()构造方法

 
▶ 练习——复制文件

FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("D:\\Demo\\loli.jpg"));      // 读
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("D:\\Demo\\suki.jpg"));    // 写

int len = 0;
byte[] bytes = new byte[1024];					// 使用缓冲数组
while((len = fis.read(bytes)) != -1){			// 经典写法，必须背会
    fos.write(bytes, 0, len);					// write()方法正好可以用到读出的字节数组与有效长度len
}

fos.close();       // 先关闭写
fis.close();       // 再关闭读

 

 

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▊ 文件字符流

字节流更适合底层的输入输出，字符流则更适合处理一个文本文件。
 
字符输出流

// 同样(第二个参数设为true，则不会【覆盖】而是【续写】)
FileWriter fw = new FileWriter("D:\\Demo\\suki.txt");
FileWriter fw = new FileWriter(new File("D:\\Demo\\suki.txt"));

fw.write(int c)
fw.write(char[] cbuf)						// 字符串还需要toCharArray()
fw.write(char[] cbuf, int off, int len)
fw.write(String str)						// 字符串也可以直接写！
fw.write(String str, int off, int len)

fw.flush();
fw.close();


flush与close的区别：
首先要明白，FileWriter和OutputStream的write()方法是不同的———后者是直接写到文件中(因为是字节)；后者是写到内存缓冲区，之后再刷新到文件中(因为是字符)
而flush和close都有立即把缓冲区的数据刷新到文件中的作用————而close还会释放资源，流对象无法再使用了

 
字符输入流

// 还是一样的两种构造方法
FileReader fr = new FileReader("D:\\Demo\\loli.txt");
FileReader fr = new FileReader(new File("D:\\Demo\\loli.txt"));

// 一次读一个字符
int content = 0;
while((content = fr.read()) != -1) {
	System.out.println(char(content));						// 萝 莉 s u k i
}

// 一次读取多个字符
char[] chars = new char[2];
int len = 0;
while ((len = fr.read(chars)) != -1) {
    System.out.println(new String(chars, 0, len));		   // 萝莉s uki
}

 

 

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▊ 缓冲流

利用缓冲区实现。上面的四个文件节点流，就分别对应四个缓冲处理流。

---------------------- Demo: 字符输出缓冲流 -------------------------

BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(new File("D:\\Demo\\loli.txt")));
bw.write("萝莉赛高");
bw.close();


---------------------- Demo: 字符输入缓冲流 -------------------------

BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(new File("D:\\Demo\\loli.txt")));
String line = null;
while((line = br.readLine()) != null){					// 多了一个好用的readLine()方法
    System.out.println(line);
}
br.close();

不再赘述 "字节缓冲流" 完整demo，只给出连接流的过程：

BufferedInputStream bi = new BufferedInputStream(new FileInputStream(new File("D:\\Demo\\loli.txt")));

BufferedOutputStream bo = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(new File("D:\\Demo\\loli.txt")));



注：write(),read()方法的多种重载，与上面所讲的完全一致

 

 

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▊ 转换流

转换流是字节流流向字符流的单向桥梁。是Reader的子类。

------------------ Demo: System.in是输入字节流，下面把它转化成字符流再用BufferedReader包装 -----------------------

BufferedReader bufferReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

String line = null;
while((line = bReader.readLine()) != null){
    if(line.equals("exit")){						// 如果输入"exit"就退出
        System.exit(1);
    }
	System.out.println("输入内容:" + line);			// 每次"回车"后，读取一行内容
}

bufferReader.close();

 

 

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▊ 对象流

即序列化，作用是对象实例变量的状态保持。

---------------------------------------- 序列化对象 ----------------------------------------------

Person person = new Person("Chino", 10);		// 这个对象必须是实现Serializable接口的

ObjectOutputStream objWriter = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(new File("D:\\Demo\\person.txt")));
objWriter.writeObject(person);
objWriter.close();

---------------------------------------- 反序列化对象 ----------------------------------------------

ObjectInputStream objReader = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("D:\\Demo\\person.txt")));
Person person = (Object)objReader.readObject();
objReader.close();

 
 
 

▊ I/O流大家庭

 

分类	字节输入流	字节输出流	字符输入流	字符输出流
抽象基类	InputStream	OutputStream	Reader	Writer
访问文件	FileInputStream	FileOutputStream	FileReader	FileWriter
访问数组	ByteArrayInputStream	ByteArrayOutputStream	CharArrayReader	CharArrayWriter
访问管道	PipedInputStream	PipedOutputStream	PipedReader	PipedWriter
访问字符串			StringReader	StringWriter
转换流			InputStreamReader	OutputStreamWriter
对象流	ObjectInputStream	ObjectOutputStream
过滤流	FilterInputStream	FilterOutputStream	FilterReader	FilterWriter
缓冲流	BufferedInputStream	BufferedOutputStream	BufferedReader	BufferedWriter
打印流		PrintStream		PrintWriter
推回输入流	PushbackInputStream		PushbackReader
数据流	DataInputStream	DataOutputStream

注：

1. 紫色 的是抽象基类，是无法new出对象的
2. 粗体的流称为节点流，必须直接连接真实的物理节点；其他的称为处理流，作用是连接另一个流对其进行包装

 
 
 
 
 
 

 
 

 
 
 

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▊ 拾遗

1. 只知道"面相字节的流在处理汉字文本时很容易出现乱码问题，因此引入了字符流"是不够的，我们需要对【编码】有一个大致的了解： 戳这里：《【图文】有趣、通俗、严谨地解释ASCII、DBK、unicode、utf-8的区别（建议收藏）》
2. Java中的字符使用utf-16(unicode的一种实现方式)编码，在第0平面内，所有字符都是严格的2字节，即码元为2字节
3. 网络流Socket是java.net虽然不是java.io包中的，但也是字节流。这篇文章简单有趣的介绍了Socket流：《《Head First Java》读书笔记（肆）》
4. 本文只是简单介绍了对象流，并未展开来说对象的序列化与反序列化。这篇文章同样是图解，并罗列了序列化的相关知识点：《《Head First Java》读书笔记（叁）》

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
♪ End

♬ By a Lolicon