IO流概述、缓冲区

最新推荐文章于 2023-05-19 10:00:34 发布

转载最新推荐文章于 2023-05-19 10:00:34 发布 · 972 阅读

文章标签：

#字符流 #io流 #java #数据

java零碎知识点专栏收录该内容

19 篇文章

订阅专栏

一、IO流概述

概述：

         IO流简单来说就是Input和Output流，IO流主要是用来处理设备之间的数据传输，Java对于数据的操作都是通过流实现，而java用于操作流的对象都在IO包中。

分类：

        按操作数据分为：字节流和字符流。 如：Reader和InpurStream

        按流向分：输入流和输出流。如：InputStream和OutputStream

IO流常用的基类：

         * InputStream    ，    OutputStream

字符流的抽象基类：

         * Reader       ，         Writer

由上面四个类派生的子类名称都是以其父类名作为子类的后缀：

            如：FileReader和FileInputStream

二、字符流

1. 字符流简介：

* 字符流中的对象融合了编码表，也就是系统默认的编码表。我们的系统一般都是GBK编码。

* 字符流只用来处理文本数据，字节流用来处理媒体数据。

* 数据最常见的表现方式是文件，字符流用于操作文件的子类一般是FileReader和FileWriter。

2.字符流读写：

注意事项：

* 写入文件后必须要用flush()刷新。

* 用完流后记得要关闭流

* 使用流对象要抛出IO异常



* 定义文件路径时，可以用“/”或者“\\”。

* 在创建一个文件时，如果目录下有同名文件将被覆盖。

* 在读取文件时，必须保证该文件已存在，否则出异常

示例1：在硬盘上创建一个文件,并写入一些文字数据

class FireWriterDemo {  
    public static void main(String[] args) throws IOException {             //需要对IO异常进行处理   

        //创建一个FileWriter对象，该对象一被初始化就必须要明确被操作的文件。  
        //而且该文件会被创建到指定目录下。如果该目录有同名文件，那么该文件将被覆盖。  

        FileWriter fw = new FileWriter("F:\\1.txt");//目的是明确数据要存放的目的地。  

        //调用write的方法将字符串写到流中  
        fw.write("hello world!");  

        //刷新流对象缓冲中的数据，将数据刷到目的地中  
        fw.flush();  

        //关闭流资源，但是关闭之前会刷新一次内部缓冲中的数据。当我们结束输入时候，必须close();  
        fw.write("first_test");  
        fw.close();  
        //flush和close的区别：flush刷新后可以继续输入，close刷新后不能继续输入。  

    }  
}

示例2：FileReader的reade()方法.

要求：用单个字符和字符数组进行分别读取

class FileReaderDemo {  
    public static void main(String[] args) {  
        characters();  
    }  


/*****************字符数组进行读取*********************/  
    private static void characters() {  

        try {  

            FileReader fr = new FileReader("Demo.txt");  
            char []  buf = new char[6];   
            //将Denmo中的文件读取到buf数组中。  
            int num = 0;      
            while((num = fr.read(buf))!=-1) {  

                //String(char[] value , int offest,int count) 分配一个新的String,包含从offest开始的count个字符  
                sop(new String(buf,0,num));  
            }  
            sop('\n');  

            fr.close();  
        }  
        catch (IOException e) {  
            sop(e.toString());  
        }  
    }  






/*****************单个字母读取*************************/  
    private static void singleReader() {  

        try {  

            //创建一个文件读取流对象，和指定名称的文件关联。  
            //要保证文件已经存在，否则会发生异常：FileNotFoundException  
            FileReader fr = new FileReader("Demo.txt");  


            //如何调用读取流对象的read方法？  
            //read()方法，一次读取一个字符，并且自动往下读。如果到达末尾则返回-1  
            int ch = 0;  
            while ((ch=fr.read())!=-1) {  
                sop((char)ch);  
            }  
            sop('\n');  
            fr.close();  


            /*int ch = fr.read(); 
            sop("ch=" + (char)ch); 

            int ch2 = fr.read(); 
            sop("ch2=" + (char)ch2); 

            //使用结束注意关闭流 
            fr.close(); */    



        }  
        catch (IOException e) {  
            sop(e.toString());  
        }  

    }  


/**********************Println************************/  
    private static void sop(Object obj) {  
        System.out.print(obj);  
    }  

}

示例3：对已有文件的数据进行续写

import java.io.*;  

class  FileWriterDemo3 {  
    public static void main(String[] args) {  

        try {  
            //传递一个参数,代表不覆盖已有的数据。并在已有数据的末尾进行数据续写  
            FileWriter fw = new FileWriter("F:\\java_Demo\\day9_24\\demo.txt",true);  
            fw.write(" is charactor table?");  
            fw.close();  
        }  
        catch (IOException e) {  
            sop(e.toString());  
        }  

    }  

/**********************Println************************/  
    private static void sop(Object obj)  
    {  
        System.out.println(obj);  
    }  
}

练习：

将F盘的一个文件复制到E盘。

思考：

其实就是将F盘下的文件数据存储到D盘的一个文件中。

步骤：

1.在D盘创建一个文件，存储F盘中文件的数据。
2.定义读取流和F：盘文件关联。
3.通过不断读写完成数据存储。
4.关闭资源。

源码：

import java.io.*;  
import java.util.Scanner;  

class CopyText {  
    public static void main(String[] args) throws IOException {  
        sop("请输入要拷贝的文件的路径:");  
        Scanner in = new Scanner(System.in);  
        String source = in.next();  
        sop("请输入需要拷贝到那个位置的路径以及生成的文件名:");  
        String destination = in.next();  
        in.close();  
        CopyTextDemo(source,destination);  

    }  

/*****************文件Copy*********************/  
    private static void CopyTextDemo(String source,String destination) {  

        try {  
            FileWriter fw = new FileWriter(destination);  
            FileReader fr = new FileReader(source);  
            char []  buf = new char[1024];   
            //将Denmo中的文件读取到buf数组中。  
            int num = 0;      
            while((num = fr.read(buf))!=-1) {  
                               //String(char[] value , int offest,int count) 分配一个新的String,包含从offest开始的count个字符  
                fw.write(new String(buf,0,num));  
            }  
            fr.close();  
            fw.close();  
        }  
        catch (IOException e) {  
            sop(e.toString());  
        }  
    }  



/**********************Println************************/  
    private static void sop(Object obj) {  
        System.out.println(obj);  
    }  
}

三、缓冲区

字符流的缓冲区：BufferedReader和BufferedWreiter
- 缓冲区的出现时为了提高流的操作效率而出现的.
- 需要被提高效率的流作为参数传递给缓冲区的构造函数
- 在缓冲区中封装了一个数组，存入数据后一次取出

BufferedReader示例：

读取流缓冲区提供了一个一次读一行的方法readline，方便对文本数据的获取。
readline()只返回回车符前面的字符，不返回回车符。如果是复制的话，必须加入newLine()，写入回车符

newLine()是java提供的多平台换行符写入方法。

import java.io.*;  


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

        //创建一个字符读取流流对象，和文件关联  
        FileReader rw = new FileReader("buf.txt");  

        //只要将需要被提高效率的流作为参数传递给缓冲区的构造函数即可  
        BufferedReader brw = new BufferedReader(rw);  


        for(;;) {  
            String s = brw.readLine();  
            if(s==null) break;  
            System.out.println(s);  
        }  

        brw.close();//关闭输入流对象  

    }  
}

BufferedWriter示例：

import java.io.*;  


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

        //创建一个字符写入流对象  
        FileWriter fw = new FileWriter("buf.txt");  

        //为了提高字符写入效率，加入了缓冲技术。  
        //只要将需要被提高效率的流作为参数传递给缓冲区的构造函数即可  
        BufferedWriter bfw = new BufferedWriter(fw);  

        //bfw.write("abc\r\nde");  
        //bfw.newLine();               这行代码等价于bfw.write("\r\n"),相当于一个跨平台的换行符  
        //用到缓冲区就必须要刷新  
        for(int x = 1; x < 5; x++) {  
            bfw.write("abc");  
            bfw.newLine();                  //java提供了一个跨平台的换行符newLine();  
            bfw.flush();  
        }  



        bfw.flush();                                                //刷新缓冲区  
        bfw.close();                                                //关闭缓冲区，但是必须要先刷新  

        //注意，关闭缓冲区就是在关闭缓冲中的流对象  
        fw.close();                                                 //关闭输入流对象  

    }  
}

2.装饰设计模式

装饰设计模式：：：：

如果将他们抽取出来，设计一个MyBufferReader，可以根据传入的类型进行增强
class MyBufferReader {

MyBufferReader (MyTextReader text) {}
MyBufferReader (MyMediaReader media) {}
MyBufferReader (MyDataReader data) {}

}

但是上面的类拓展性很差。找到其参数的共同类型，通过多态的形式，可以提高拓展性

class MyBufferReader extends MyReader{
private MyReader r; //从继承变为了组成模式装饰设计模式
MyBufferReader(MyReader r) {}
}

优化后的体系：
|–MyTextReader
|–MyMediaReader
|–MyDataReader
|–MyBufferReader //增强上面三个。装饰模式比继承灵活，
避免继承体系的臃肿。降低类与类之间的耦合性

装饰类只能增强已有的对象，具备的功能是相同的。所以装饰类和被装饰类属于同一个体系

MyBuffereReader类：自己写一个MyBuffereReader类，功能与BuffereReader相同

class MyBufferedReader1  extends Reader{               
    private Reader r;  
    MyBufferedReader1(Reader r){  
        this.r  = r;  
    }  

    //一次读一行数据的方法  
    public String myReaderline()  throws IOException {  
        //定义一个临时容器，原BufferReader封装的是字符数组。  
        //为了演示方便。定义一个StringBuilder容器。最终要将数据变成字符串  
        StringBuilder sb = new StringBuilder();  
        int ch = 0;  
        while((ch = r.read()) != -1)  
        {  
            if(ch == '\r')   
                continue;  
            if(ch == '\n')                    //遇到换行符\n,返回字符串  
                return sb.toString();  
            else  
            sb.append((char)ch);  
        }  
        if(sb.length()!=0)                    //当最后一行不是以\n结束时候，这里需要判断  
            return sb.toString();  
        return null;  
    }  
    /* 
    需要覆盖Reader中的抽象方法close()，read(); 
    */  
    public void close()throws IOException {  
        r.close();  
    }  

    public int read(char[] cbuf,int off, int len)throws IOException {   //覆盖read方法  
        return r.read(cbuf,off,len);  
    }  

    public void myClose() throws IOException{  
        r.close();  
    }  


}

四、字节流

1.概述：
1、字节流和字符流的基本操作是相同的，但是要想操作媒体流就需要用到字节流。

2、字节流因为操作的是字节，所以可以用来操作媒体文件。（媒体文件也是以字节存储的）

3、读写字节流：InputStream 输入流（读）和OutputStream 输出流（写）

4、字节流操作可以不用刷新流操作。

5、InputStream特有方法：

 int available();//返回文件中的字节个数

注：可以利用此方法来指定读取方式中传入数组的长度，从而省去循环判断。但是如果文件较大，而虚拟机启动分配的默认内存一般为64M。当文件过大时，此数组长度所占内存空间就会溢出。所以，此方法慎用，当文件不大时，可以使用。

练习：

需求：复制一张图片F:\java_Demo\day9_28\1.BMP到F:\java_Demo\day9_28\2.bmp

import java.io.*;  


class CopyPic {  
    public static void main(String[] args){  
        copyBmp();  
        System.out.println("复制完成");  
    }  

    public static void copyBmp() {  

        FileInputStream fis = null;  
        FileOutputStream fos = null;  
        try {  
            fis = new FileInputStream("F:\\java_Demo\\day9_28\\1.bmp");             //写入流关联文件  
            fos = new FileOutputStream("F:\\java_Demo\\day9_28\\2.bmp");            //读取流关联文件  
            byte[] copy = new byte[1024];  
            int len = 0;  
            while((len=fis.read(copy))!=-1) {  
            fos.write(copy,0,len);  
            }  
        }  
        catch (IOException e) {  
            e.printStackTrace();  
            throw new RuntimeException("复制文件异常");  
        }  
        finally {  
            try {  
                if(fis!=null) fis.close();  
            }  
            catch (IOException e) {  
                e.printStackTrace();  
                throw new RuntimeException("读取流");  
            }  
        }  

    }  

}

2. 字节流缓冲区
字节流缓冲区跟字符流缓冲区一样，也是为了提高效率。
注意事项：
1. read()：会将字节byte()提升为int型值

write()：会将int类型转换为byte()类型，保留最后的8位。
练习：
1.复制MP3文件 1.MP3 –> 2.MP3
2.自己写一个MyBufferedInputStream缓冲类，提升复制速度

import java.io.*;  


//自己的BufferedInputStream  
class MyBufferedInputStream  {  
    private InputStream in;                         //定义一个流对象  
    private byte [] buf = new byte[1024*4];  
    private int count = 0,pos = 0;  
    public MyBufferedInputStream(InputStream in){  
        this.in = in;  
    }  

    public  int MyRead() throws IOException{  
        if(count==0) {              //当数组里的数据为空时候，读入数据  
            count = in.read(buf);  
            pos = 0;  
            byte b = buf[pos];  
            count--;  
            pos++;  
            return b&255;       //提升为int类型，在前面三个字节补充0。避免1111 1111 1111 1111  
        }  
        else if(count > 0) {  
            byte b = buf[pos];  
            pos++;  
            count--;  
            return b&0xff;      //提升为int类型，在前面三个字节补充0。避免1111 1111 1111 1111  
        }  
        return -1;  
    }  

    public void myClose() throws IOException{  
        in.close();  
    }  

}  




class BufferedCopyDemo {  
    public static void main(String[] args) {  
        long start = System.currentTimeMillis();  
        copy();  
        long end = System.currentTimeMillis();  
        System.out.println("时间:"+(end-start)+"ms");  


        start = System.currentTimeMillis();  
        copy1();  
        end = System.currentTimeMillis();  
        System.out.println("时间:"+(end-start)+"ms");  
    }   

public static void copy1() {                //    应用自己的缓冲区缓冲数据  

        MyBufferedInputStream bis = null;  
        BufferedOutputStream  bos = null;  
        try {  
            bis = new MyBufferedInputStream(new FileInputStream("马旭东-入戏太深.mp3"));//匿名类，传入一个InputStream流对象  
            bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("3.mp3"));  
            int buf = 0;  
            while((buf=bis.MyRead())!=-1) {  
                bos.write(buf);  
            }  
        }  
        catch (IOException e) {  
            e.printStackTrace();  
            throw new RuntimeException("复制失败");  
        }  
        finally {  
            try {  
                if(bis!=null)  {  
                    bis.myClose();  
                    bos.close();  
                }  
            }  
            catch (IOException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  

        }  

    }  
}

五、流操作基本规律

/*  
流操作的基本规律。  
一、两个明确：(明确体系)  
1. 明确源和目的  
    源：输入流  InputStream  Reader  
    目的：输出流  OutputStream Writer  

2. 操作的数据是否是纯文本  
    是： 字符流  
    否： 字节流  
二、明确体系后要明确具体使用的对象  
    通过设备区分：内存，硬盘，键盘  
    目的设备：内存，硬盘，控制台  


示例1：将一个文本文件中的数据存储到另一个文件中: 复制文件  
    一、明确体系  
        源：文件-->读取流-->(InputStream和Reader)  
        是否是文本：是-->Reader  


        目的：文件-->写入流-->(OutputStream Writer)  
        是否纯文本：是-->Writer  

    二、 明确设备  
        源：Reader  
            设备：硬盘上一个文本文件 --> 子类对象为：FileReader  
                FileReader fr = new FileReader("Goods.txt");  

            是否提高效率：是-->加入Reader中的缓冲区：BufferedReader  
                BufferedReader bufr = new BufferedReader(fr);  

        目的：Writer  
            设备：键盘上一个文本文件 --> 子类对象：FileWriter  
                FileWriter fw = new FileWriter("goods1.txt");  
            是否提高效率：是-->加入Writer的缓冲区：BufferedWriter  
                BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(fw);  



示例2：将一个图片文件数据复制到另一个文件中：复制文件  
    一、明确体系  
        源：文件-->读取流-->(InputStream和Reader)  
        是否是文本：否-->InputStream  


        目的：文件-->写入流-->(OutputStream Writer)  
        是否纯文本：否-->OutputStream  

    二、 明确设备  
        源：InputStream  
            设备：硬盘上一个媒体文件 --> 子类对象为：FileInputStream  
                FileInputStream fis = new FileInputStream("Goods.txt");  

            是否提高效率：是-->加入InputStream中的缓冲区：BufferedInputStream  
                BufferedInputStream bufi = new BufferedInputStream(fis);  

        目的：OutputStream  
            设备：键盘上一个媒体文件 --> 子类对象：FileOutputStream  
                FileOutputStream fos = new FileOutputStream("goods1.txt");  
            是否提高效率：是-->加入OutputStream的缓冲区：BufferedOutputStream  
                BufferedOutputStream bufo = new BufferedOutputStream(fw);  

示例3：将键盘录入的数据保存到一个文本文件中  
    一、明确体系  
        源：键盘-->读取流-->(InputStream和Reader)  
        是否是文本：是-->Reader  


        目的：文件-->写入流-->(OutputStream Writer)  
        是否纯文本：是-->Writer  

    二、 明确设备  
        源：InputStream  
            设备：键盘 --> 对用对象为：System.in --> InputStream  
                为了操作方便，转成字符流Reader --> 使用Reader中的转换流：InputStreamReader  
                InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);  

            是否提高效率：是-->加入Reader中的缓冲区：BufferedReader  
                BufferedReader bufr = new BufferedReader(isr);  

        目的：Writer  
            设备：键盘上一个文本文件 --> 子类对象：FileWriter  
                FileWriter fw = new FileWriter("goods1.txt");  
            是否提高效率：是-->加入Writer的缓冲区：BufferedWriter  
                BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(fw);