Java的IO

最新推荐文章于 2024-05-15 11:31:48 发布

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本文详细介绍了 Java 中的 IO 流概念，包括 FileInputStream、FileReader 和 RandomAccessFile 的使用方法，探讨了字节流与字符流的区别，并展示了如何利用装饰器模式增强流的功能。

java.io包中最重要的是五个类和一个接口：File、OutputStream、InputStream、Writer、Reader和Serializable。

《开实》P399

我们可以用FileInputStream（文件字符流）或FileReader（文件字节流）来读文件，这两个类可以让我们分别以字符和字节的方式来读取文件内容，但是它们都有一个不足之处，就是只能从文件头开始读，然后读到文件结束。但是有时候我们只希望读取文件的一部分，或者是说随机的读取文件，那么我们就可以利用RandomAccessFile。RandomAccessFile提供了seek()方法，用来定位将要读写文件的指针位置，我们也可以通过调用getFilePointer()方法来获取当前指针的位置

其中，字节流：OutputStream、InputStream。字符流：Writer、Reader。

字节流

抽象类，主要操作byte型数据

File file=new File("d:"+File.separator+"test.txt");
String str="Hello";
byte[] b1=str.getBytes();
byte[] b2=new byte[1024];
OutputStream out=new FileOutputStream(file);
InputStream in=new FileInputStream(file);
out.write(b1);//将数组b1中内容写到到输出流
int len=in.read(b2);//将输入流中内容读到到b2数组中

字符流

抽象类，Unicode字符，双字节

File file=new File("d:"+File.separator+"test.txt");
String str="Hello";
char[] c=new char[1024];
Writer w=new FileWriter(file);
Reader r=new FileReader(file);
w.write(str);//将字符串中内容写到到输出流
int len=r.read(c);//将输入流中内容读到到char数组中

字节流与字符流的区别

1.Reader和Writer要解决的，最主要的问题就是国际化。原先的I/O类库只支持8位的字节流，因此不可能很好地处理16位的Unicode字符流。Unicode是国际化的字符集(更何况Java内置的char就是16位的Unicode字符)，这样加了Reader和Writer之后，所有的I/O就都支持Unicode了。此外新类库的性能也比旧的好。

但是，Read和Write并不是取代InputStream和OutputStream，有时，你还必须同时使用"基于byte的类"和"基于字符的类"。为此，它还提供了两个"适配器(adapter)"类。InputStreamReader负责将InputStream转化成Reader，而OutputStreamWriter则将OutputStream转化成Writer。

2.字节流在使用时直接对文件进行读写，而字符流会用到缓冲区（内存），通过缓冲区对文件进行操作。假如在分别使用字符流和字节流写文件之后都不关闭输出流，会发现，使用字节流时，文件中已存在要写入的内容；而使用字符流时，文件中是空的，这是因为在关闭输出流时会强制输出缓冲区的内容，所以关闭后文件中才会有字符（强制输出也可以用flush()）。

计算机访问外部设备，要比直接访问内存慢得多，如果我们每一次 write 方法的调用都直接写到外部设备（如直接写入硬盘文件）， CPU 就要花费更多的时间等待外部设备；如果我们开辟一个内存缓冲区，程序的每一次write 方法都是写到这个内存缓冲区中，只有这个缓冲区被装满后，系统才将这个缓冲区的内容一次集中写到外部设备。使用内存缓冲区有两个方面的好处，一是有效地提高了 CPU 的使用率，二是 write 并没有马上真正写入到外设，我们还有机会回滚部分写入的数据。使用缓冲区，能提高整个计算机系统的效率，但也会降低单个程序自身的效率，由于有这么一个中间缓冲区，数据并没有马上写入到目标中去，例如在网络流中，就会造成一些滞后。

3.文本文件、内存-->字符，图片声音音频文件、硬盘、传输-->字节。所以字节流使用更为广泛

ByteArrayInputStream：向内存中写入数据。ByteArrayOutputStream：将内存中的数据读出

内存操作流一般在生成一些临时信息时使用，而如果把这些临时信息保存在文件，则执行完成后还要删除文件。

使用实例：

String str="Hello";
ByteArrayInputStream bis=null;
ByteArrayOutputStream bos=null;
bis=new ByteArrayInputStream(str.getBytes());<span style="white-space:pre">	</span>//向内存中输出（写入）内容
bos=new ByteArrayOutputStream();

int temp=0;
while((temp=bis.read())!=-1){<span style="white-space:pre">	</span>//bis是InputStream的子类，所以可以使用read()
<span style="white-space:pre">	</span>char c=(char) temp;<span style="white-space:pre">	</span>//将读取的数字变成字符
<span style="white-space:pre">	</span>bos.write(Character.toLowerCase(c));<span style="white-space:pre">	</span>//变成小写
}
String s=bos.toString();<span style="white-space:pre">	</span>//取出内容，可以发现大写都变成了小写，而所有的操作都在内存中完成

DataInputStream：与平台无关的数据操作，继承自FilterInputStream类，同时实现了DataInput接口，在此接口中定义了一系列读入各种数据的方法readXXX()，如readInt()、readFloat()、readChar()。

在上面的关系图中可以看出：
1.InputStream是所有的输入字节流的父类，它是一个抽象类。
2. ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream是三种基本的介质流，它们分别将Byte数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据。PipedInputStream是从与其它线程共用的管道中读取数据。
3. ObjectInputStream和所有FilterInputStream的子类都是装饰流（装饰器模式的主角）。

FileInputStream类是InputStream类的子类，用来处理以文件作为数据输入源的数据流。

BufferedInputStream顾名思义，就是在对流进行写入时提供一个buffer来提高IO效率。在进行磁盘或网络IO时，原始的InputStream对数据读取的过程都是一个字节一个字节操作的，而BufferedInputStream在其内部提供了一个buffer，在读数据时，会一次读取一大块数据到buffer中，这样比单字节的操作效率要高的多，特别是进程磁盘IO和对大量数据进行读写的时候。

1) ByteArrayInputStream：内存操作流。把内存中的一个缓冲区作为 InputStream 使用，将内容写入内存中（对内存的输入输出操作），操作byte数组；

2) StringBufferInputStream：把一个 String 对象作为 InputStream；

3) FileInputStream：文件流。把一个文件作为 InputStream，实现对文件的读取操作；

4) PipedInputStream：管道流。实现了 pipe 的概念，，主要在线程中使用；

5) SequenceInputStream：合并流。把多个 InputStream 合并为一个 InputStream用于将两个文件的内容合并成一个；

6) FilterInputStream：抽象类，作为”修饰器”与其他对象相连以提供有用接口；

7) ObjectInputStream: 对象输入流。把一个类对象作为InputStream.主要是为了实现对象的串行化.

8） DataInputStream：数据操作流。提供了与平台无关的数据操作

9）PushbackInputStream：回退流

转换流：

OutputStreamWriter：是Writer的子类，将输出的字符流转化成字节流

InputStreamReader：是Reader的子类，将输入的字节流转化成字符流

例如，文件的操作：内存中的字符数据需要经过OutputStreamWriter变为字节流才能写进文件，读取时需要将读入的字节通过InputStreamReader变成字符流

Writer out;
out=new  OutputStreamWriter(FileOutputStream(file));//输出到文件，要用字节流
out.write("Hello");//内存中的数据是字符，所以用Writer

注意：FileOutputStream是OutputStream的子类，但 FileWriter不是Writer的子类而是OutputStreamWriter的子类。

BufferedReader：用于从缓冲区中读取内容（所有输入字节数据都是存放在缓冲区）

BufferedReader的构造方法只能接受字符流，而键盘输入System.in是字节流，所以要用转换流转换一下

BufferedReader br=null;
br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

String s=null;
s=br.readLine();//将System.in变成字符流放入BufferedReader之后，通过readLine()等待用户输入

readLine()：一次性将数据从缓冲区全部读取出来。上例中会一直等待用户输入，属于阻塞操作

Java IO 的一般使用原则：

一、按数据来源（去向）分类：

1 、是文件： FileInputStream, FileOutputStream, ( 字节流 )FileReader, FileWriter( 字符 )

2 、是 byte[] ： ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream( 字节流 )

3 、是 Char[]: CharArrayReader, CharArrayWriter( 字符流 )

4 、是 String: StringBufferInputStream, StringBufferOuputStream ( 字节流 )StringReader, StringWriter( 字符流 )

5 、网络数据流： InputStream, OutputStream,( 字节流 ) Reader, Writer( 字符流 )

二、按是否格式化输出分：

1 、要格式化输出： PrintStream, PrintWriter

三、按是否要缓冲分：

1 、要缓冲： BufferedInputStream, BufferedOutputStream,( 字节流 ) BufferedReader, BufferedWriter( 字符流 )