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Java I/O 总结

于2017-05-10由小牛君创建

分享到:


Java中I/O操作主要是指使用Java进行输入,输出操作. Java所有的I/O机制都是基于数据流进行输入输出,这些数据流表示了字符或者字节数据的流动序列。

数据流是一串连续不断的数据的集合,就象水管里的水流,在水管的一端一点一点地供水,而在水管的另一端看到的是一股连续不断的水流。数据写入程序可以是一段、一段地向数据流管道中写入数据,这些数据段会按先后顺序形成一个长的数据流。对数据读取程序来说,看不到数据流在写入时的分段情况,每次可以读取其中的任意长度的数据,但只能先读取前面的数据后,再读取后面的数据(不能随机读取)。不管写入时是将数据分多次写入,还是作为一个整体一次写入,读取时的效果都是完全一样的。

简而言之:数据流是一组有序,有起点和终点的字节的数据序列。包括输入流和输出流。

当程序需要读取数据的时候,就会建立一个通向数据源的连接,这个数据源可以是文件,内存,或是网络连接。类似的,当程序需要写入数据的时候,就会建立一个通向目的地的连接。

数据流分类:

流序列中的数据既可以是未经加工的原始二进制数据,也可以是经一定编码处理后符合某种格式规定的特定数据。因此Java中的流分为两种: 1) 字节流:数据流中最小的数据单元是字节 2) 字符流:数据流中最小的数据单元是字符, Java中的字符是Unicode编码,一个字符占用两个字节。

概览

Java.io包中最重要的就是5个类和一个接口。5个类指的是File、OutputStream、InputStream、Writer、Reader;一个接口指的是Serializable。掌握了这些就掌握了Java I/O的精髓了。

Java I/O主要包括如下3层次:

  1. 流式部分——最主要的部分。如:OutputStream、InputStream、Writer、Reader等
  2. 非流式部分——如:File类、RandomAccessFile类和FileDescriptor等类
  3. 其他——文件读取部分的与安全相关的类,如:SerializablePermission类,以及与本地操作系统相关的文件系统的类,如:FileSystem类和Win32FileSystem类和WinNTFileSystem类。

主要类如下:

  1. File(文件特征与管理):用于文件或者目录的描述信息,例如生成新目录,修改文件名,删除文件,判断文件所在路径等。
  2. InputStream(字节流,二进制格式操作):抽象类,基于字节的输入操作,是所有输入流的父类。定义了所有输入流都具有的共同特征。
  3. OutputStream(字节流,二进制格式操作):抽象类。基于字节的输出操作。是所有输出流的父类。定义了所有输出流都具有的共同特征。
  4. Reader(字符流,文本格式操作):抽象类,基于字符的输入操作。
  5. Writer(字符流,文本格式操作):抽象类,基于字符的输出操作。
  6. RandomAccessFile(随机文件操作):它的功能丰富,可以从文件的任意位置进行存取(输入输出)操作

I:O体系.png

I/O流

java.io包里有4个基本类:InputStream、OutputStream及Reader、Writer类,它们分别处理字节流和字符流。

其他各种各样的流都是由这4个派生出来的。

I/O流

按来源/去向分类:

  1. File(文件): FileInputStream, FileOutputStream, FileReader, FileWriter
  2. byte[]:ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream
  3. Char[]: CharArrayReader, CharArrayWriter
  4. String: StringBufferInputStream, StringReader, StringWriter
  5. 网络数据流:InputStream, OutputStream, Reader, Writer

InputStream

InputStream 为字节输入流,它本身为一个抽象类,必须依靠其子类实现各种功能,此抽象类是表示字节输入流的所有类的超类。 继承自InputStream 的流都是向程序中输入数据的,且数据单位为字节(8bit);

InputStream是输入字节数据用的类,所以InputStream类提供了3种重载的read方法.Inputstream类中的常用方法:

  • public abstract int read( ):读取一个byte的数据,返回值是高位补0的int类型值。若返回值=-1说明没有读取到任何字节读取工作结束。
  • public int read(byte b[ ]):读取b.length个字节的数据放到b数组中。返回值是读取的字节数。该方法实际上是调用下一个方法实现的
  • public int read(byte b[ ], int off, int len):从输入流中最多读取len个字节的数据,存放到偏移量为off的b数组中。
  • public int available( ):返回输入流中可以读取的字节数。注意:若输入阻塞,当前线程将被挂起,如果InputStream对象调用这个方法的话,它只会返回0,这个方法必须由继承InputStream类的子类对象调用才有用,
  • public long skip(long n):忽略输入流中的n个字节,返回值是实际忽略的字节数, 跳过一些字节来读取
  • public int close( ) :使用完后,必须对我们打开的流进行关闭。

来看看几种不同的InputStream:

  1. FileInputStream把一个文件作为InputStream,实现对文件的读取操作
  2. ByteArrayInputStream:把内存中的一个缓冲区作为InputStream使用
  3. StringBufferInputStream:把一个String对象作为InputStream
  4. PipedInputStream:实现了pipe的概念,主要在线程中使用
  5. SequenceInputStream:把多个InputStream合并为一个InputStream

OutputStream

OutputStream提供了3个write方法来做数据的输出,这个是和InputStream是相对应的。

  • public void write(byte b[ ]):将参数b中的字节写到输出流。
  • public void write(byte b[ ], int off, int len) :将参数b的从偏移量off开始的len个字节写到输出流。
  • public abstract void write(int b) :先将int转换为byte类型,把低字节写入到输出流中。
  • public void flush( ) : 将数据缓冲区中数据全部输出,并清空缓冲区。
  • public void close( ) : 关闭输出流并释放与流相关的系统资源。

几种不同的OutputStream:

  1. ByteArrayOutputStream:把信息存入内存中的一个缓冲区中
  2. FileOutputStream:把信息存入文件中
  3. PipedOutputStream:实现了pipe的概念,主要在线程中使用
  4. SequenceOutputStream:把多个OutStream合并为一个OutStream

Reader和InputStream类似;Writer和OutputStream类似。

有两个需要注意的:

  1. InputStreamReader : 从输入流读取字节,在将它们转换成字符。
  2. BufferReader :接受Reader对象作为参数,并对其添加字符缓冲器,使用readline()方法可以读取一行。

如何选择I/O流

  1. 确定是输入还是输出
    输入:输入流 InputStream Reader
    输出:输出流 OutputStream Writer
  2. 明确操作的数据对象是否是纯文本
    是:字符流 Reader,Writer
    否:字节流 InputStream,OutputStream
  3. 明确具体的设备。
    • 文件:
      读:FileInputStream,, FileReader,
      写:FileOutputStream,FileWriter
    • 数组:
      byte[ ]:ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream
      char[ ]:CharArrayReader, CharArrayWriter
    • String:
      StringBufferInputStream(已过时,因为其只能用于String的每个字符都是8位的字符串), StringReader, StringWriter
    • Socket流
      键盘:用System.in(是一个InputStream对象)读取,用System.out(是一个OutoutStream对象)打印
  4. 是否需要转换流
    是,就使用转换流,从Stream转化为Reader、Writer:InputStreamReader,OutputStreamWriter
  5. 是否需要缓冲提高效率
    是就加上Buffered:BufferedInputStream, BufferedOuputStream, BufferedReader, BufferedWriter
  6. 是否需要格式化输出

示例代码

  • 将标准输入(键盘输入)显示到标准输出(显示器),支持字符。
char ch;
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));  //将字节流转为字符流,带缓冲
try {
    while ((ch = (char) in.read()) != -1){
        System.out.print(ch);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}
  • 将AtomicityTest.java的内容打印到显示器

方法一:

BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader("AtomicityTest.java"));
String s;
try {
    while ((s = in.readLine()) != null){
        System.out.println(s);
    }
    in.close();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

方法二:

FileReader in = new FileReader("AtomicityTest.java");
int b;
try {
    while ((b = in.read()) != -1){
        System.out.print((char)b);
    }
    in.close();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

方法三:(有可能出现乱码)

FileInputStream in = new FileInputStream("AtomicityTest.java");
int n = 50;
byte[] buffer = new byte[n];
try {
    while ((in.read(buffer,0,n) != -1 && n > 0)){
        System.out.print(new String(buffer));
    }
    in.close();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}
  • 将文件A的内容拷贝到文件B
FileInputStream in = new FileInputStream("AtomicityTest.java");
FileOutputStream out = new FileOutputStream("copy.txt");
int b;
while ((b = in.read()) != -1){
    out.write(b);
}
out.flush();
in.close();
out.close();
  • 将标准输入的内容写入文件
Scanner in = new Scanner(System.in);
FileWriter out = new FileWriter("systemIn.log");
String s;
while (!(s = in.nextLine()).equals("Q")){
    out.write(s + "\n");
}
out.flush();
out.close();
in.close();