【IO流(1)】——基于字节流实现的文件复制及资源释放新写法

IO流

基于字节流复制文件

需求：复制一张图片，从磁盘E:/test/autor.png的一个位置，复制到D:/data/autor.png位置。
复制文件的思路：
1.需要创建一个FileInputStream流与源文件接通，创建FileOutputStream与目标文件接通
2.然后创建一个数组，使用FileInputStream每次读取一个字节数组的数据，存如数组中
3.然后再使用FileOutputStream把字节数组中的有效元素，写入到目标文件中

代码实现如下：

/**
 * 目标：使用字节流完成对文件的复制操作。
 */
public class CopyTest5 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 需求：复制照片。
        // 1、创建一个字节输入流管道与源文件接通
        InputStream is = new FileInputStream("E:/test/autor.png");
        // 2、创建一个字节输出流管道与目标文件接通。
        OutputStream os = new FileOutputStream("D:/data/autor.png");
        // 3、创建一个字节数组，负责转移字节数据。
        byte[] buffer = new byte[1024]; // 1KB.
        // 4、从字节输入流中读取字节数据，写出去到字节输出流中。读多少写出去多少。
        int len; // 记住每次读取了多少个字节。
        while ((len = is.read(buffer)) != -1){
            os.write(buffer, 0, len);
        }

        os.close();
        is.close();
        System.out.println("复制完成！！");
    }
}

IO流概述

我们知道File只能操作文件，但是不能操作文件中的内容。而IO流则就是来操控文件中的内容的,例如上述需求的实现。IO流的作用：就是可以对文件或者网络中的数据进行读、写的操作。如下图所示

• 把数据从磁盘、网络中读取到程序中来，用到的是输入流。
• 把程序中的数据写入磁盘、网络中，用到的是输出流。
• 简单记：输入流（读数据）、输出流（写数据）
  其核心就是以程序为中心，读到程序内存中来，那就是输入，写到磁盘网络中去那就是输出。
  
  IO流在Java中有很多种，不同的流来干不同的事情。Java把各种流用不同的类来表示，这些流的继承体系如下图所示：

IO流分为两大派系：
1.字节流：字节流又分为字节输入流、字节输出流
2.字符流：字符流由分为字符输入流、字符输出流

FileInputStream读取一个字节

需要用到的方法如下图所示：有构造方法、成员方法


使用FileInputStream读取文件中的字节数据，步骤如下

第一步：创建FileInputStream文件字节输入流管道，与源文件接通。
第二步：调用read()方法开始读取文件的字节数据。
第三步：调用close()方法释放资源

代码如下：

/**
 * 目标：掌握文件字节输入流，每次读取一个字节。
 */
public class FileInputStreamTest1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、创建文件字节输入流管道，与源文件接通。
        InputStream is = new FileInputStream(("E:/test/1.txt"));

        // 2、开始读取文件的字节数据。
        // public int read():每次读取一个字节返回，如果没有数据了，返回-1.
        int b; // 用于记住读取的字节。
        while ((b = is.read()) != -1){
            System.out.print((char) b);
        }
        
        //3、流使用完毕之后，必须关闭！释放系统资源！
        is.close();
    }
}

这里需要注意一个问题：由于一个中文在UTF-8编码方案中是占3个字节，采用一次读取一个字节的方式，读一个字节就相当于读了1/3个汉字，此时将这个字节转换为字符，是会有乱码的。

FileInputStream读取多个字节

为了提高效率，我们可以使用另一个read(byte[] bytes)的重载方法，可以一次读取多个字节，至于一次读多少个字节，就在于你传递的数组有多大。

使用FileInputStream一次读取多个字节的步骤如下

第一步：创建FileInputStream文件字节输入流管道，与源文件接通。
第二步：调用read(byte[] bytes)方法开始读取文件的字节数据。
第三步：调用close()方法释放资源

代码如下：

/**
 * 目标：掌握使用FileInputStream每次读取多个字节。
 */
public class FileInputStreamTest2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、创建一个字节输入流对象代表字节输入流管道与源文件接通。
        InputStream is = new FileInputStream("E:/test/1.txt");

        // 2、开始读取文件中的字节数据：每次读取多个字节。
        //  public int read(byte b[]) throws IOException
        //  每次读取多个字节到字节数组中去，返回读取的字节数量，读取完毕会返回-1.

        // 3、使用循环改造。
        byte[] buffer = new byte[3];
        int len; // 记住每次读取了多少个字节。  abc 66
        while ((len = is.read(buffer)) != -1){
            // 注意：读取多少，倒出多少。
            String rs = new String(buffer, 0 , len);
            System.out.print(rs);
        }
        // 性能得到了明显的提升！！
        // 这种方案也不能避免读取汉字输出乱码的问题！！

        is.close(); // 关闭流
    }
}

需要我们注意的是：read(byte[] bytes)它的返回值，表示当前这一次读取的字节个数。

假设有一个a.txt文件如下：

abcde

每次读取过程如下:

也就是说，并不是每次读取的时候都把数组装满，比如数组是 byte[] bytes = new byte[3];
第一次调用read(bytes)读取了3个字节(分别是97,98,99)，并且往数组中存，此时返回值就是3
第二次调用read(bytes)读取了2个字节(分别是99,100),并且往数组中存，此时返回值是2
第三次调用read(bytes)文件中后面已经没有数据了，此时返回值为-1

还需要注意一个问题：采用一次读取多个字节的方式，也是可能有乱码的。因为也有可能读取到半个汉字的情况。

FileInputStream读取全部字节

前面我们到的读取方式，不管是一次读取一个字节，还是一次读取多个字节，都有可能有乱码。所以我们可以一次性读取文件中的全部字节，然后把全部字节转换为一个字符串，就不会有乱码了。

// 1、一次性读取完文件的全部字节到一个字节数组中去。
// 创建一个字节输入流管道与源文件接通
InputStream is = new FileInputStream("E:/test/1.txt");

// 2、准备一个字节数组，大小与文件的大小正好一样大。
File f = new File("E:/test/1.txt");
long size = f.length();
byte[] buffer = new byte[(int) size];

int len = is.read(buffer);
System.out.println(new String(buffer));

//3、关闭流
is.close(); 

// 1、一次性读取完文件的全部字节到一个字节数组中去。
// 创建一个字节输入流管道与源文件接通
InputStream is = new FileInputStream("E:/test/1.txt");

//2、调用方法读取所有字节，返回一个存储所有字节的字节数组。
byte[] buffer = is.readAllBytes();
System.out.println(new String(buffer));

//3、关闭流
is.close(); 

最后，还是要注意，一次读取所有字节虽然可以解决乱码问题，但是文件不能过大，如果文件过大，可能导致内存溢出。

FileOutStream写字节

往文件中写数据需要用到OutputStream下面的一个子类FileOutputStream。写输入的流程如下图所示

使用FileOutputStream往文件中写数据的步骤如下：

第一步：创建FileOutputStream文件字节输出流管道，与目标文件接通。
第二步：调用wirte()方法往文件中写数据
第三步：调用close()方法释放资源

代码如下：

/**
 * 目标：掌握文件字节输出流FileOutputStream的使用。
 */
public class FileOutputStreamTest4 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、创建一个字节输出流管道与目标文件接通。
        // 覆盖管道：覆盖之前的数据
//        OutputStream os =
//                new FileOutputStream("E:/test/1.txt");

        // 追加数据的管道
        OutputStream os =
                new FileOutputStream("E:/test/1.txt", true);

        // 2、开始写字节数据出去了
        os.write(97); // 97就是一个字节，代表a
        os.write('b'); // 'b'也是一个字节
        // os.write('磊'); // [ooo] 默认只能写出去一个字节

        byte[] bytes = "我爱你中国abc".getBytes();
        os.write(bytes);

        os.write(bytes, 0, 15);

        // 换行符
        os.write("\r\n".getBytes());

        os.close(); // 关闭流
    }
}

IO流资源释放

JDK7以前的资源释放

在JDK7版本以前，我们可以使用try…catch…finally语句来处理。格式如下

try{
    //有可能产生异常的代码
}catch(异常类 e){
    //处理异常的代码
}finally{
    //释放资源的代码
    //finally里面的代码有一个特点，不管异常是否发生，finally里面的代码都会执行。
}

改造上面的代码：

public class Test2 {
    public static void main(String[] args)  {
        InputStream is = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            System.out.println(10 / 0);
            // 1、创建一个字节输入流管道与源文件接通
            is = new FileInputStream("E:\\test\\1.txt");
            // 2、创建一个字节输出流管道与目标文件接通。
            os = new FileOutputStream("D:\\test\\2.txt");

            System.out.println(10 / 0);

            // 3、创建一个字节数组，负责转移字节数据。
            byte[] buffer = new byte[1024]; // 1KB.
            // 4、从字节输入流中读取字节数据，写出去到字节输出流中。读多少写出去多少。
            int len; // 记住每次读取了多少个字节。
            while ((len = is.read(buffer)) != -1){
                os.write(buffer, 0, len);
            }
            System.out.println("复制完成！！");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 释放资源的操作
            try {
                if(os != null) os.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if(is != null) is.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

本来几行代码就写完了的，加上try…catch…finally之后代码多了十几行，而且阅读性并不高。难受…

JKD7之后的资源释放

Java在JDK7版本为我们提供了一种简化的是否资源的操作，它会自动是否资源。代码写起来也想当简单。

格式如下：

try(资源对象1; 资源对象2;){
    使用资源的代码
}catch(异常类 e){
    处理异常的代码
}

//注意：注意到没有，这里没有释放资源的代码。它会自动释放资源

代码如下：

/**
 * 目标：掌握释放资源的方式：try-with-resource
 */
public class Test3 {
    public static void main(String[] args)  {
    	try (
          // 1、创建一个字节输入流管道与源文件接通
          InputStream is = new FileInputStream("E:\\test\\1.txt");
          // 2、创建一个字节输出流管道与目标文件接通。
          OutputStream os = new FileOutputStream("D:\\test\\2.txt");
        ){
            // 3、创建一个字节数组，负责转移字节数据。
            byte[] buffer = new byte[1024]; // 1KB.
            // 4、从字节输入流中读取字节数据，写出去到字节输出流中。读多少写出去多少。
            int len; // 记住每次读取了多少个字节。
            while ((len = is.read(buffer)) != -1){
                os.write(buffer, 0, len);
            }
            System.out.println(conn);
            System.out.println("复制完成！！");

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}