Java IO，硬骨头也能变软

Java.io包类结构分类与使用案例
于 2019-07-15 16:29:00 发布
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文章标签： java
原文链接：http://www.cnblogs.com/zxm-123/p/11189694.html
本文针对Java.io包类结构难记问题，提出分类记忆法。按操作方式分为字节流、字符流等，按操作对象分为文件操作、管道操作等。还介绍了字符流与字节流转换，最后给出复制文件、字符大小写转换、线程间通信等典型使用案例，强调流使用后要关闭。

开胃菜

先看一张网上流传的包的类结构图：

 

当你看到这幅图的时候，我相信，你跟我一样内心是崩溃的。

有些人不怕枯燥，不怕寂寞，硬着头皮看源码，但是，能坚持下去全部看完的又有几个呢！

然而，就算源码全部看完看懂，过不了几天，脑子里也会变成一团浆糊。

因为这里的类实在太多了。可能我们反复看，反复记，也很难做到清晰明白。

他就像是一块超级硬的骨头，怎么啃都啃不烂。

面对这样的做法，要坚决对他说，NO。

 

记不住，怎么办？

我的做法是找出他们的共性，给他们分类，只记典型，触类旁通。

上面的图虽然有分类，但是还不够细，而且没有总结出方便记忆的规律，所以我们要重新整理和归类。

这篇文章中，使用了两种分时给他们分组，目的是更全面的了解共性，帮助记忆。

 

分类一：按操作方式（类结构）

  • 字节流和字符流：
    • 字节流：以字节为单位，每次次读入或读出是8位数据。可以读任何类型数据。
    • 字符流：以字符为单位，每次次读入或读出是16位数据。其只能读取字符类型数据。
  • 输出流和输入流：
    • 输出流：从内存读出到文件。只能进行写操作。
    • 输入流：从文件读入到内存。只能进行读操作。
注意：这里的出和入，都是相对于系统内存而言的。
  • 节点流和处理流：
    • 节点流：直接与数据源相连，读入或读出。
    • 处理流：与节点流一块使用，在节点流的基础上，再套接一层，套接在节点流上的就是处理流。
为什么要有处理流？直接使用节点流，读写不方便，为了更快的读写文件，才有了处理流。

 

按操作方式分类结构图：

根据以上分类，以及jdk的说明，我们可以画出更详细的类结构图，如下：

 

 

分类说明

  • 1. 输入字节流InputStream：
    输入字节流的继承图可见上图，可以看出：
    • FileInputStream： 是三种基本的介质流，它们分别从Byte 数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据。
    • ByteArrayInputStream：
    • PipedInputStream： 是从与其它线程共用的管道中读取数据。PipedInputStream的一个实例要和PipedOutputStream的一个实例共同使用，共同完成管道的读取写入操作。主要用于线程操作。
    • ObjectInputStream 和所有FilterInputStream 的子类都是装饰流（装饰器模式的主角）
  • 2. 输出字节流OutputStream：
    输出字节流的继承图可见上图，可以看出：
    • FIleOutputStream：是两种基本的介质流
    • ByteArrayOutputStream： 是两种基本的介质流，它们分别向Byte 数组、和本地文件中写入数据。
    • PipedOutputStream：是向与其它线程共用的管道中写入数据。
    • ObjectOutputStream 和所有FilterOutputStream 的子类都是装饰流。
字节流的输入和输出对照图：

 

 

  • 3. 字符输入流Reader：
    在上面的继承关系图中可以看出：
    • FileReader：
    • PipedReader：是从与其它线程共用的管道中读取数据
    • CharArrayReader：
    • CharReader、StringReader 是两种基本的介质流，它们分别将Char 数组、String中读取数据。
    • BufferedReader 很明显就是一个装饰器，它和其子类负责装饰其它Reader 对象。
    • FilterReader 是所有自定义具体装饰流的父类，其子类PushbackReader 对Reader 对象进行装饰，会增加一个行号。
    • InputStreamReader： 是一个连接字节流和字符流的桥梁，它将字节流转变为字符流。FileReader 可以说是一个达到此功能、常用的工具类，在其源代码中明显使用了将FileInputStream 转变为Reader 的方法。我们可以从这个类中得到一定的技巧。Reader 中各个类的用途和使用方法基本和InputStream 中的类使用一致。后面会有Reader 与InputStream 的对应关系。

 

  • 4. 字符输出流Writer：
    在上面的关系图中可以看出：
    • FileWriter:
    • PipedWriter:是向与其它线程共用的管道中写入数据
    • CharArrayWriter:
    • CharArrayWriter、StringWriter 是两种基本的介质流，它们分别向Char 数组、String 中写入数据。
    • BufferedWriter 是一个装饰器，为Writer 提供缓冲功能。
    • PrintWriter 和PrintStream 极其类似，功能和使用也非常相似。
    • OutputStreamWriter： 是OutputStream 到Writer 转换的桥梁，它的子类FileWriter 其实就是一个实现此功能的具体类（具体可以研究一SourceCode）。功能和使用和OutputStream 极其类似，后面会有它们的对应图。
字符流的输入和输出对照图：

 

 

  • 5. 字符流与字节流转换
    • 转换流的特点：
  1. 其是字符流和字节流之间的桥梁；
  2. 可对读取到的字节数据经过指定编码转换成字符；
  3. 可对读取到的字符数据经过指定编码转换成字节；
  • 何时使用转换流？
  1. 当字节和字符之间有转换动作时；
  2. 流操作的数据需要编码或解码时。
  • 具体的实现：

InputStreamReader:输入流转到读流；

String fileName= "d:"+File.separator+"hello.txt"; File file=new File(fileName); Writer out=new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(file)); out.write("hello"); out.close();

OutputStreamWriter:输出流转到写流；

String fileName= "d:"+File.separator+"hello.txt"; File file=new File(fileName); Reader read=new InputStreamReader(new FileInputStream(file)); char[] b=new char[100]; int len=read.read(b); System.out.println(new String(b,0,len)); read.close();
这两个流对象是字符体系中的成员，它们有转换作用，本身又是字符流，所以在构造的时候需要传入字节流对象进来。

分类二：按操作对象

按操作对象分类结构图：

 

 

 

分类说明：

  • 对文件进行操作（节点流）：
    • FileInputStream（字节输入流），
    • FileOutputStream（字节输出流），
    • FileReader（字符输入流），
    • FileWriter（字符输出流）
  • 对管道进行操作（节点流）：
    • PipedInputStream（字节输入流）,
    • PipedOutStream（字节输出流），
    • PipedReader（字符输入流），
    • PipedWriter（字符输出流）。
      PipedInputStream的一个实例要和PipedOutputStream的一个实例共同使用，共同完成管道的读取写入操作。主要用于线程操作。
  • 字节/字符数组流（节点流）：
    • ByteArrayInputStream，
    • ByteArrayOutputStream，
    • CharArrayReader，
    • CharArrayWriter；
      是在内存中开辟了一个字节或字符数组。
除了上述三种是节点流，其他都是处理流，需要跟节点流配合使用。
  • Buffered缓冲流（处理流）：
    • BufferedInputStream，
    • BufferedOutputStream，
    • BufferedReader,
    • BufferedWriter,
      是带缓冲区的处理流，缓冲区的作用的主要目的是：避免每次和硬盘打交道，提高数据访问的效率。
  • 转化流（处理流）：
    • InputStreamReader：把字节转化成字符；
    • OutputStreamWriter：把字节转化成字符。
  • 基本类型数据流（处理流）：用于操作基本数据类型值。
    • DataInputStream，
    • DataOutputStream。
      因为平时若是我们输出一个8个字节的long类型或4个字节的float类型，那怎么办呢？可以一个字节一个字节输出，也可以把转换成字符串输出，但是这样转换费时间，若是直接输出该多好啊，因此这个数据流就解决了我们输出数据类型的困难。数据流可以直接输出float类型或long类型，提高了数据读写的效率。
  • 打印流（处理流）：
    • PrintStream，
    • PrintWriter，
      一般是打印到控制台，可以进行控制打印的地方。
  • 对象流（处理流）：
    • ObjectInputStream，对象反序列化；
    • ObjectOutputStream，对象序列化；
      把封装的对象直接输出，而不是一个个在转换成字符串再输出。
  • 合并流（处理流）：
    • SequenceInputStream：可以认为是一个工具类，将两个或者多个输入流当成一个输入流依次读取。

 

典型使用案例

  • 1. 复制文件：
/**
 * 复制文件:一边读，一边写
 */
class hello { public static void main(String[] args) throws IOException { if (args.length != 2) { System.out.println("命令行参数输入有误，请检查"); System.exit(1); } File file1 = new File(args[0]); File file2 = new File(args[1]); if (!file1.exists()) { System.out.println("被复制的文件不存在"); System.exit(1); } InputStream input = new FileInputStream(file1); OutputStream output = new FileOutputStream(file2); if ((input != null) && (output != null)) { int temp = 0; while ((temp = input.read()) != (-1)) { output.write(temp); } } input.close(); output.close(); } }
  • 说明：
    • 流在使用结束后，一定要执行关闭操作，即调用close( )方法。
    • FileInputStream.read()：
      这个方法是对这个流一个一个字节的读，返回的结果就是这个字节的int表示方式；
      当已经没有内容时，返回的结果为-1；
    • FileOutputStream.write()：
      将内容写到文件。
  • 2. 不使用FIle，将流中的字符转换大写小：
 public static void main(String[] args) throws IOException { String str = "ROLLENHOLT"; ByteArrayInputStream input = new ByteArrayInputStream(str.getBytes()); ByteArrayOutputStream output = new ByteArrayOutputStream(); int temp = 0; while ((temp = input.read()) != -1) { char ch = (char) temp; output.write(Character.toLowerCase(ch)); } String outStr = output.toString(); input.close(); output.close(); System.out.println(outStr); }
  • 说明：
    • 流在使用结束后，一定要执行关闭操作，即调用close( )方法。

 

  • 3. 使用管道流在多个线程间通信：
/**
 * 消息发送类
 * */
class Send implements Runnable { private PipedOutputStream out = null; public Send() { out = new PipedOutputStream(); } public PipedOutputStream getOut() { return this.out; } public void run() { String message = "hello , Rollen"; try { out.write(message.getBytes()); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } try { out.close(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } /**  * 接受消息类  */ class Recive implements Runnable { private PipedInputStream input = null; public Recive() { this.input = new PipedInputStream(); } public PipedInputStream getInput() { return this.input; } public void run() { byte[] b = new byte[1000]; int len = 0; try { len = this.input.read(b); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } try { input.close(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("接受的内容为 " + (new String(b, 0, len))); } } /**  * 测试类  */ class hello { public static void main(String[] args) throws IOException { Send send = new Send(); Recive recive = new Recive(); try { //管道连接  send.getOut().connect(recive.getInput

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