IO流详解

IO流

先决条件：掌握File类
File类是让Java虚拟机知道文件的抽象路径，包括对文件或文件夹本身的操作。IO流则是对文件中数据的读写操作，这篇文章则是详细介绍IO流

• I表示input,是数据从硬盘进内存的过程，称之为读
• O表示output,是数据从内存到硬盘的过程，称之为写
• 在数据传输的过程中，是谁在读？是谁在写？这个参照是谁
  • IO的数据传输，可以看作是一条数据的流动，按照流动的方向，以内存为参照物进行读写操作
  • 简单来说：内存在读，内存在写

IO流的分类：
什么是纯文本文件，用windows记事本打开能读的懂，那么这样的文件就是纯文本文件

• 1.按流向分
  • 输入流
  • 输出流
• 2.按数据类型分
  • 字节流（操作非纯文本文件，如音频、视频和图片）
  • 字符流 （操作纯文本文件，如java文件，txt文件等）

1 字节流

1.1 字节流写数据

创建字节输出流对象，

• 1.如果文件存在，会帮我们创建
• 2.如果文件不存在，会把文件清空

1.11 字节流的流程

• 创建字节输出流对象
• 调用字节输出流对象的写数据方法
• 释放资源

1.12 字节流写数据的三种方式

方法名	说明
void write(int b)	将指定的字节写入此文件输出流 一次写一个字节数据
void write(byte[] b)	将 b.length字节从指定的字节数组写入此文件输出流 一次写一个字节数组数据
void write(byte[] b, int off, int len)	将 len字节从指定的字节数组开始，从偏移量off开始写入此文件输出流 一次写一个字节数组的部分数据

1.13 字节流写数据的常见问题

字节流写数据如何实现换行

• windows:\r\n
• linux:\n
• mac:\r

字节流写数据如何实现追加写入

• public FileOutputStream(String name,boolean append)
• 创建文件输出流以指定的名称写入文件。如果第二个参数为true ，则字节将写入文件的末尾而不是开头

1.14 字节流写数据加异常处理

异常处理格式

• try-catch-finally

  try{
  	可能出现异常的代码;
  }catch(异常类名 变量名){
  	异常的处理代码;
  }finally{
  	执行所有清除操作;
  }
  

• finally特点

  • 被finally控制的语句一定会执行，除非JVM退出

1.2 字节流读数据

字节输入流

• FileInputStream(String name)：通过打开与实际文件的连接来创建一个FileInputStream,该文件由文件系统中的路径名name命名

字节输入流读取数据的步骤

• 创建字节输入流对象
• 调用字节输入流对象的读数据方法
• 释放资源

一次读一个字节数组的方法

• public int read(byte[] b)：从输入流读取最多b.length个字节的数据
• 返回的是读入缓冲区的总字节数,也就是实际的读取字节个数

2 字节缓冲流

2.1 字节缓冲流构造方法

字节缓冲流介绍

• BufferOutputStream：该类实现缓冲输出流.通过设置这样的输出流,应用程序可以向底层输出流写入字节,而不必为写入的每个字节导致底层系统的调用（减少硬盘到内存的次数）
• BufferedInputStream：创建BufferedInputStream将创建一个内部缓冲区数组.当从流中读取或跳过字节时,内部缓冲区将根据需要从所包含的输入流中重新填充,一次很多字节

2.2 字节缓冲流例子

public class BufferStreamDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        //字节缓冲输出流
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("C:\\b.txt"));
        //写数据
        bufferedOutputStream.write("hello\r\n".getBytes());
        bufferedOutputStream.write("world\r\n".getBytes());
        //释放资源
        bufferedOutputStream.close();

        //字节缓冲输入流
        BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream("C:\\b.txt"));
        //一次读取一个字节数组数据
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = bufferedInputStream.read(bys))!=-1){
            System.out.println(new String(bys,0,len));
        }

    }
}

3 字符流

3.1 编码表

什么是字符集

• 是一个系统支持的所有字符的集合，包括各国家文字、标点符号、图形符号、数字等
• 计算机要准确的存储和识别各种字符集符号，就需要进行字符编码，一套字符集必然至少有一套编码。常见字符集有ASCII字符集、GBK字符集、Unicode字符集等
• GBK 一个文字两个字节
• Unicode码表中的UTF-8 编码格式一个文字三个字节

3.2 字符串中的编码问题

• 相关方法

方法名	说明
byte[] getBytes()	使用平台的默认字符集将该 String编码为一系列字节
byte[] getBytes(String charsetName)	使用指定的字符集将该 String编码为一系列字节
String(byte[] bytes)	使用平台的默认字符集解码指定的字节数组来创建字符串
String(byte[] bytes, String charsetName)	通过指定的字符集解码指定的字节数组来创建字符串

• 代码

public class FileWriterDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
        //定义一个字符串
        String s = "中国";
        byte[] bytes = s.getBytes();
        System.out.println(Arrays.toString(bytes));
        byte[] bytes1 = s.getBytes("gbk");
        System.out.println(Arrays.toString(bytes1));
        //IDE默认的使用是Unicode码表的UTF-8编码格式
        String ss = new String(bytes1);
        System.out.println(ss);
        String ss2 = new String(bytes1,"UTF-8");
        System.out.println(ss2);
        //出现乱码的原因是编码和解码格式不一致
        String ss3 = new String(bytes1,"GBK");
        System.out.println(ss3);
    }
}

3.3 字符流写数据

字节流可以操作所有的文件，那么为什么还要使用字符流呢？

• 介绍
  Writer: 用于写入字符流的抽象父类
  FileWriter: 用于写入字符流的常用子类
  简单理解：字符流=字节流+编码
• 构造方法

方法名	说明
FileWriter(File file)	根据给定的 File 对象构造一个 FileWriter 对象
FileWriter(File file, boolean append)	根据给定的 File 对象构造一个 FileWriter 对象
FileWriter(String fileName)	根据给定的文件名构造一个 FileWriter 对象
FileWriter(String fileName, boolean append)	根据给定的文件名以及指示是否附加写入数据的 boolean 值来构造 FileWriter 对象

• 成员方法

方法名	说明
void write(int c)	写一个字符
void write(char[] cbuf)	写入一个字符数组
void write(char[] cbuf, int off, int len)	写入字符数组的一部分
void write(String str)	写一个字符串
void write(String str, int off, int len)	写一个字符串的一部分

• 刷新和关闭的方法

方法名	说明
flush()	刷新流，之后还可以继续写数据
close()	关闭流，释放资源，但是在关闭之前会先刷新流。一旦关闭，就不能再写数据

3.4 字符读数据

• 介绍
  Reader: 用于读取字符流的抽象父类
  FileReader: 用于读取字符流的常用子类
  构造方法

方法名	说明
FileReader(File file)	在给定从中读取数据的 File 的情况下创建一个新 FileReader
FileReader(String fileName)	在给定从中读取数据的文件名的情况下创建一个新 FileReader

• 成员方法

方法名	说明
int read()	一次读一个字符数据
int read(char[] cbuf)	一次读一个字符数组数据

• 代码演示

public class FileReaderDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileReader fileReader = new FileReader("C:\\a.txt");
        int len;
        //一次读一个字符数据
        while ((len = fileReader.read())!=-1){
            System.out.println((char)len);
        }
        //一次读一个字符数组数据
        char[] chs = new char[1024];
        int len2;
        while ((len2 = fileReader.read(chs))!=-1){
            System.out.println(new String(chs,0,len));
        }
        //释放资源前，自动刷新流
        fileReader.close();
    }
}

3.5 字符流用户注册案例

• 案例需求

  将键盘录入的用户名和密码保存到本地实现永久化存储

• 代码演示

public class FileWriteDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //需求: 将键盘录入的用户名和密码保存到本地实现永久化存储
        //要求：用户名独占一行，密码独占一行
        //分析：
        //1，实现键盘录入，把用户名和密码录入进来
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入用户名");
        String username = sc.next();
        System.out.println("请输入用户名");
        String password = sc.next();
        //2.分别把用户名和密码写到本地文件。
        FileWriter fileWriter = new FileWriter("C:\\yonghu.txt");
        //将用户名和密码写到文件中
        fileWriter.write(username);
        //表示写出一个回车换行符 windows \r\n
        fileWriter.write("\r\n");
        fileWriter.write(password);
        //刷新流
        fileWriter.flush();
        //3.关流,释放资源
        fileWriter.close();
    }
}

4 字符缓冲流

4.1字节缓冲流介绍

• BufferedWriter：将文本写入字符输出流，缓冲字符，以提供单个字符，数组和字符串的高效写入，可以指定缓冲区大小，或者可以接受默认大小。默认值（8192个字符）足够大，可用于大多数用途
• BufferedReader：从字符输入流读取文本，缓冲字符，以提供字符，数组和行的高效读取，可以指定缓冲区大小，或者可以使用默认大小。 默认值（8192个字符）足够大，可用于大多数用途。

构造方法

方法名	说明
BufferedWriter(Writer out)	创建字符缓冲输出流对象
BufferedReader(Reader in)	创建字符缓冲输入流对象

• 代码演示

public class BufferedWriterDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new FileWriter("C:\\a.txt"));
        bufferedWriter.write("hello\r\n");
        bufferedWriter.write("world\r\n");
        bufferedWriter.close();

       BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("C:\\a.txt"));
       //一次读一个字符数据
    /*    int ch;
        while((ch = reader.read())!=-1){
            System.out.println((char)ch);
        }*/
        //一次读一个字符数组
        char[] chs = new char[1024];
        int len;
        while((len = reader.read(chs))!=-1){
            System.out.println(new String(chs,0,len));
        }
        reader.close();
    }
}

4.2 字符缓冲流特有功能

• 特有方法

方法名	说明
void newLine()	写一行行分隔符，行分隔符字符串由系统属性定义
String readLine()	读一行文字。 结果包含行的内容的字符串，不包括任何行终止字符如果流的结尾已经到达，则为null

• 代码演示

public class BufferedReaderDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建字符串缓冲流
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("C:\\a.txt"));
        //写数据
        for(int i=0;i<10;i++){
            bw.write("hello" + i);
            //字符缓冲流特有方法  换行
            bw.newLine();
           // bw.flush();
        }
        //释放资源
        bw.close();
        //创建字符缓冲输入流
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("C:\\a.txt"));

        String line;
        while ((line= br.readLine())!=null){
            System.out.println(line);
        }
        br.close();
    }
}

4.3 字符缓冲流案例

• 案例需求
  使用字符缓冲流读取文件中的数据，排序后再次写到本地文件。
• 代码演示

public class BufferedDemo3 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //需求：读取文件中的数据，排序后再次写到本地文件
        //分析：
        //1.要把文件中的数据读取进来。
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("C:\\sort.txt"));
        String line = br.readLine();
        System.out.println("读到的数据为：" + line);
        br.close();
        //2.按照空格进行切割
        String[] split = line.split(" ");
        int[] arr = new int[split.length];
        for (int i = 0; i <split.length ; i++) {
            String tem = split[i];
            //类型转化
            //3.把字符串类型的数组变成int类型
            arr[i] = Integer.parseInt(tem);
        }
        //4。排序
        Arrays.sort(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        BufferedWriter bw2 = new BufferedWriter(new FileWriter("C:\\sort.txt"));
        //5.把排序之后结果写回到本地 1 2 3 4...
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            bw2.write(arr[i]+ " ");
        }
        //释放资源
        bw2.close();

    }
}

5 转化流

5.1 字符流中和编码解码问题相关的两个类

• InputStreamReader：是从字节流到字符流的桥梁,父类是Reader

  • 它读取字节，并使用指定的编码将其解码为字符

  • 它使用的字符集可以由名称指定，也可以被明确指定，或者可以接受平台的默认字符集-

• OutputStreamWriter：是从字符流到字节流的桥梁,父类是Writer

  • 是从字符流到字节流的桥梁，使用指定的编码将写入的字符编码为字节

  • 它使用的字符集可以由名称指定，也可以被明确指定，或者可以接受平台的默认字符集

5.2 转化流读写数据

构造方法

方法名	说明
InputStreamReader(InputStream in)	使用默认字符编码创建InputStreamReader对象
InputStreamReader(InputStream in,String chatset)	使用指定的字符编码创建InputStreamReader对象
OutputStreamWriter(OutputStream out)	使用默认字符编码创建OutputStreamWriter对象
OutputStreamWriter(OutputStream out,String charset)	使用指定的字符编码创建OutputStreamWriter对象

• 代码演示

public class InputStreamDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //FileReader fileReader = new FileReader("C:\\a.txt");
        //OutputStreamWriter outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("C:\\a.txt"));
        OutputStreamWriter outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("C:\\a.txt"));
        outputStreamWriter.write("中国");
        outputStreamWriter.close();
        InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(new FileInputStream("C:\\a.txt"),"UTF-8");
        int ch;
        while((ch = inputStreamReader.read())!=-1){
            System.out.println((char)ch);
        }
        inputStreamReader.close();

    }

}

JDK11后推出字符流构造方法可以指定编码表，就不需要使用转化流让字符流与字节的之间进行转化了，减少了代码量。其中第二个参数为Charset对象，需要Charset.forName(String)方法来获取Charset对象。

6 对象操作流

6.1 对象序列化流

• 对象序列化介绍

  • 对象序列化就是将对象保存到磁盘中，或者在网络中传输对象
  • 这种机制就是使用一个字节序列表示一个对象，该字节序列化包含：对象的类型、对象的数据，对象的属性等信息
  • 字节序列化写到文件之后，相当于文件中持久保存了一个对象的信息
  • 反之，该字节序列化还可以从文件中读取回来，重构对象，对它进行反序列化

• 对象序列化流：ObjectOutputStream

  • 将Java对象的原始数据类型和图形写入OutputStream。可以使用ObjectInputStream读取（重构）对象。可以通过使用流的文件来实现对象的持久存储。如果流是网络套接字流，则可以在另一个主机上或另一个进程中重构对象。
  • 构造方法

方法名	说明
ObjectOutputStream(OutputStream out)	创建一个写入指定的OutputStream的ObjectOutputStream

• 序列化对象的方法

方法名	说明
void writeObject(Object obj)	将指定的对象写入ObjectOutputStream

测试类

public static void main(String[] args) throws IOException {
        ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\a.txt"));
        Student student = new Student("张三",50);
        objectOutputStream.writeObject(student);
        objectOutputStream.close();
    }

注意事项

• 一个对象要想被序列化，该对象所属的类必须必须实现Serializable 接口
• Serializable是一个标记接口，实现该接口，不需要重写任何方法

6.2 对象反序列化

• 对象反序列化流：ObjectInputStream
  • ObjectInputStream反序列化先前使用ObjectOutputStream编写的原始数据和对象
• 构造方法

方法名	说明
Object readObject()	从ObjectInputStream读取一个对象

• 代码演示

public class ObjectInputStreamDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        //ObjectInputStream(InputStream in)：创建从指定的InputStream读取的ObjectInputStream
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("myOtherStream\\oos.txt"));

        //Object readObject()：从ObjectInputStream读取一个对象
        Object obj = ois.readObject();

        Student s = (Student) obj;
        System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());

        ois.close();
    }
}

6.3 serialVersionUID&transient

serialVersionUID

• 用对象序列化流序列化了一个对象后，假如我们修改了对象所属的类文件，读取数据会不会出问题呢？

  • 会出问题，会抛出InvalidClassException异常

• 如果出问题了，如何解决呢？

  • 重新序列化
  • 给对象所属的类加一个serialVersionUID
    • private static final long serialVersionUID = 42L;

• transient

  • 如果一个对象中的某个成员变量的值不想被序列化，又该如何实现呢？

    • 给该成员变量加transient关键字修饰，该关键字标记的成员变量不参与序列化过程

6.4 对象操作流练习

• 代码演示

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        //序列化
        //1.创建序列化流对象
        ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\c.txt"));
        ArrayList<User> arrayList = new ArrayList<>();
        //2.创建多个用户对象
        User u1 = new User("张三",20);
        User u2 = new User("李四",21);
        User u3 = new User("王五",22);
        //3.将学生对象添加到集合中
        arrayList.add(u1);
        arrayList.add(u2);
        arrayList.add(u3);
        //4.将集合对象序列化到文件中
        objectOutputStream.writeObject(arrayList);
        objectOutputStream.close();

        //反序列化
        //5.创建反序列化对象数据，读取到内存中
        ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\\c.txt"));
        Object obj = objectInputStream.readObject();
        ArrayList<User> arrayList1 = (ArrayList<User>) obj;
        objectInputStream.close();
        for (User user:arrayList1
             ) {
            System.out.println(user.getName()+","+user.getAge());
        }
    }
}

7 Properties集合

7.1 Properties作为Map集合的使用

Properties介绍

• 是一个Map体系的集合类

• Properties可以保存到流中或从流中加载

• 属性列表中的每个键及其对应的值都是一个字符串

• Properties基本使用

public class PPDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        Properties prop = new Properties();
        prop.put("ditian001","陈先生");
        prop.put("ditian002","；刘先生");
        prop.put("ditian003","；和先生");
        //遍历集合
        Set<Object> keySet = prop.keySet();
        for (Object key :
             keySet) {
            Object value = prop.get(key);
            System.out.println(key+","+value);
        }
    }
}

7.2 Properties作为Map集合的特有方法

特有方法

方法名	说明
Object setProperty(String key, String value)	设置集合的键和值，都是String类型，底层调用 Hashtable方法 put
String getProperty(String key)	使用此属性列表中指定的键搜索属性
Set stringPropertyNames()	从该属性列表中返回一个不可修改的键集，其中键及其对应的值是字符串

• 代码演示

public static void main(String[] args) {
        Properties prop = new Properties();
        prop.setProperty("ditian001","陈先生");
        prop.setProperty("ditian002","刘先生");
        prop.setProperty("ditian003","和先生");
        System.out.println(prop.getProperty("ditian001"));
        System.out.println(prop.getProperty("ditian002"));

        Set<String> setkey = prop.stringPropertyNames();
        for (String key:setkey
             ) {
            String value = prop.getProperty(key);
            System.out.println(key + "," + value);
        }
        
    }
}

7.3Properties和IO流相结合的方法

• 和IO流结合的方法

方法名	说明
void load(Reader reader)	从输入字符流读取属性列表（键和元素对）
void store(Writer writer, String comments)	将此属性列表（键和元素对）写入此 Properties表中，以适合使用 load(Reader)方法的格式写入输出字符流

7.4 Properties集合练习

• 案例需求
  生成一个a.txt文件中手动写上姓名和年龄将该数据封装成学生对象,写到本地文件、读取到集合中

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        Properties prop = new Properties();
        prop.setProperty("刘志忠","22");
        prop.setProperty("高勤","23");
        prop.setProperty("王五","24");
        Set<String> names = prop.stringPropertyNames();
        //int age = Integer.parseInt(prop.getProperty("age"));
        ArrayList<Teacher> teachers = new ArrayList<>();
        ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\a.txt"));
        //对象操作流，在操作的时候，如果是多个对象，需要先存储在集合中，否则取出会抛异常
        for (String name:names) {
            String Sage = prop.getProperty(name);
            int age = Integer.parseInt(Sage);
            Teacher t = new Teacher(name,age);
           teachers.add(t);
        }
        objectOutputStream.writeObject(teachers);
        objectOutputStream.close();
        ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\\a.txt"));
        ArrayList<Teacher >tea = (ArrayList<Teacher>)objectInputStream.readObject();
        objectInputStream.close();
        for (Teacher t:tea) {
            System.out.println(t);
        }
    }
}