字节流和字符流

1. IO简介

在Java中，IO（Input/Output）流是用来处理输入和输出数据的机制。通过IO流，Java可以与文件、网络、控制台等设备进行数据交互。

1.1 什么是IO

IO流是用于处理数据传输的工具，它通过输入流（Input Stream）来读取数据，通过输出流（Output Stream）来写入数据。数据的传输可以来自文件、内存、网络等。

我们把这种数据的传输，可以看做是一种数据的流动，按照流动的方向，以内存为基准，分为输入input 和输出output ，即流向内存是输入流，流出内存的输出流。

Java中I/O操作主要是指使用java.io包下的内容，进行输入、输出操作。输入也叫做读取数据，输出也叫做作写出数据。

1.2 IO的分类

Java中的IO流主要分为以下两类：

• 按处理数据的单位分类：

  • 字节流（Byte Stream）：以字节为单位进行数据读写。
  • 字符流（Character Stream）：以字符为单位进行数据读写。

• 按数据流的方向分类：

  • 输入流（Input Stream/Reader）：数据从其他设备上读取到内存中的流。
  • 输出流（Output Stream/Writer）：把数据从内存 中写出到其他设备上的流。

2. 字节流

2.1 字节流概念

字节流以字节（8-bit）为单位进行数据处理。它适用于所有类型的数据，包括图片、音频、视频等，因为字节流能处理所有类型的二进制数据。

一切文件数据(文本、图片、视频等)在存储时，都是以二进制数字的形式保存，都一个一个的字节，那么传输时一样如此。所以，字节流可以传输任意文件数据。在操作流的时候，我们要时刻明确，无论使用什么样的流对象，底层传输的始终为二进制数据。

2.2 字节流的主要类

• InputStream：字节输入流的基类，用于从数据源读取字节数据。常见的子类有：

  • FileInputStream：从文件中读取字节数据。
  • ByteArrayInputStream：从字节数组中读取数据。

• OutputStream：字节输出流的基类，用于向目标写入字节数据。常见的子类有：

  • FileOutputStream：向文件中写入字节数据。
  • ByteArrayOutputStream：将字节写入内存中的字节数组。

代码示例：图片拷贝

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class Copy {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 创建流对象
        // 1.1 创建文件输入流对象，指定数据源（待复制的文件路径）
        // 这里将会从 "D:\\test.jpg" 文件中读取数据
        FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\test.jpg");

        // 1.2 创建文件输出流对象，指定目的地（目标复制文件路径）
        // 这里会将数据写入到当前目录下的 "test_copy.jpg" 文件中
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test_copy.jpg");

        // 2. 读写数据
        // 2.1 定义一个字节数组作为缓冲区，用来存放每次从输入流中读取的数据
        // 数组大小设为 1024 字节（即1KB），可以根据实际需求调整大小
        byte[] b = new byte[1024];

        // 2.2 定义一个整数变量 len，用于记录每次读取的字节数
        int len;

        // 2.3 循环读取数据
        // 调用输入流的 read() 方法，每次读取最多 1024 字节的数据到字节数组 b 中
        // 当 read() 方法返回 -1 时，表示数据已经读完
        while ((len = fis.read(b)) != -1) {
            // 2.4 写出数据
            // 调用输出流的 write() 方法，将读取到的字节数据从缓冲区写入到目标文件
            // len 表示实际读取的字节数，避免写入多余的数据
            fos.write(b, 0, len);
        }

        // 3. 关闭资源
        // 3.1 关闭输出流，确保数据完全写入目标文件
        fos.close();

        // 3.2 关闭输入流，释放系统资源
        fis.close();
    }
}

3. 字符流

3.1 字符流概念

当使用字节流读取文本文件时，可能会有一个小问题。就是遇到中文字符时，可能不会显示完整的字符，那是因为一个中文字符可能占用多个字节存储。所以Java提供一些字符流类，以字符为单位读写数据，专门用于处理文本文件。

字符流以字符（16-bit Unicode）为单位进行数据处理。它适用于处理文本数据，如处理普通文本文件（txt），能够自动识别字符编码，避免编码不匹配的问题。

3.2  字符流的主要类

• Reader：字符输入流的基类，用于从数据源读取字符。常见的子类有：

  • FileReader：从文件中读取字符数据。
  • BufferedReader：通过缓冲方式高效地读取字符数据。

• Writer：字符输出流的基类，用于向目标写入字符。常见的子类有：

  • FileWriter：向文件中写入字符数据。
  • BufferedWriter：通过缓冲方式高效地写入字符数据。

代码示例：文本拷贝

import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class CharStreamCopy {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 创建字符输入流和字符输出流
        // 1.1 创建字符输入流对象，指定数据源文件 (例如 "input.txt")
        FileReader fr = new FileReader("input.txt");

        // 1.2 创建字符输出流对象，指定目标文件 (例如 "output.txt")
        FileWriter fw = new FileWriter("output.txt");

        // 2. 读取和写入数据
        // 2.1 定义一个字符数组作为缓冲区，用于存储每次读取的字符数据
        char[] buffer = new char[1024]; // 每次读取最多 1024 个字符

        // 2.2 定义一个整数变量 len，用来记录每次实际读取的字符数
        int len;

        // 2.3 使用循环来读取数据，直到读取完毕
        while ((len = fr.read(buffer)) != -1) {
            // 2.4 将缓冲区中读取到的字符写入到目标文件
            fw.write(buffer, 0, len);
        }

        // 3. 关闭资源
        // 3.1 关闭输出流，确保数据完全写入文件
        fw.close();

        // 3.2 关闭输入流，释放资源
        fr.close();
    }
}

4. 总结