Java I/O

Java I/O是Java中很重要的组成部分

一.以字节为向导的Stream InputStream/OutputStream

Java I/O最基本的概念就是输入流与输出流，即InputStream(输入流)和OutputStream（输出流）

InputStream

最基本的字节输入流，抽象类，定义了读取原始字节的所有基本方法

• read() 读取一个字节的方法
• close() 关闭stream方法，这个是每次在用完流之后必须调用的方法。
• available() 返回stream中的可读字节数，inputstream类中的这个方法始终返回的是0，这个方法需要子类去实现。
• skip(long n) 从stream中跳过long类型参数个位置
• read(byte b[]) 一次性读取内容到缓冲字节数组
• read(byte b[]，int off,int len) 从数据流中的哪个位置offset开始读长度为len的内容到缓冲字节数组

下面还有三个方法：

• mark(int readlimit) 用于标记stream的作用
• markSupported() 返回的是boolean类型，因为不是所有的stream都可以调用mark方法的，这个方法就是用来判断stream是否可以调用mark方法和reset方法
• reset() 这个方法和mark方法一起使用的，让stream回到mark的位置。

OutputStream

最基本的字节输出流，抽象类，定义了读取原始字节的所有基本方法

• write(int b) 写入一个字节到stream中
• close() 关闭流，这个是在操作完stream之后必须要调用的方法
• flush() 这个方法是用来刷新stream中的数据，让缓冲区中的数据强制的输出
• write(byte b[]) 写入一个byte数组到stream中
• write(byte b[], int off, int len) 把byte数组中从offset开始处写入长度为len的数据

总结

InputStream和OutputStream定义了I/O领域最基础的行为，也就是读取和写入一个字节，同时使用了模板方法将读取和写入的行为进行了适当扩展。

扩展一：对I/O流的继承

InputStream和OutputStream都是抽象类，它们仅仅定义了I/O领域最基础的方法，但不涉及具体实现。针对不同的数据来源，InputStream和OutputStream存在三种实现：一种是基于内存的ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream，一种是基于磁盘文件的FileInputStream/FileOutputStream，还有一种是基于网络的SocketInputStream/SocketOutputStream。

FileInputStream/FileOutputStream

读取写入的源是操作系统的文件使用native方法进行底层文件的读取

try  
{  
    //使用FileInputStream和FileOutputStream进行文件复制  
    FileInputStream fis=new FileInputStream("a.txt");  
    FileOutputStream fos=new FileOutputStream("b.txt");  
    int read;  
    //read=fis.read();  
    byte b[]=new byte[1024];  
    //读取文件，存入字节数组b，返回读取到的字符数，存入read,默认每次将b数组装满  
    read=fis.read(b);  
    while(read!=-1)  
    {  
        fos.write(b,0,read);  
        read=fis.read(b);  
        //read=fis.read();  
    }  
    fis.close();  
    fos.close();  
}  
catch (IOException e)  
{  
    e.printStackTrace();  
}  

ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream

读取写入的源是内存的一个数组，比较少见

SocketInputStream/SocketOutputStream

读取写入远程服务器的数据流使用native方法进行底层文件的读取

除上述3种以外还有别的实现如下

StringBufferInputStream/StringBufferOutputStream

据指定串创建一个读取数据的输入流串

PipedInputStream/PipedOutputStream

实现了pipe的概念，主要在线程中使用，管道输入流是指一个通讯管道的接收端。
一个线程通过管道输出流发送数据，而另一个线程通过管道输入流读取数据，这样可实现两个线程间的通讯。

SequenceInputStream/SequenceOutputStream

把多个In（Out）putStream合并为一个In（Out）putStream，“序列输入(出)流”类允许应用程序把几个输入(出)流连续地合并起来，
并且使它们像单个输入(出)流一样出现。每个输入(出)流依次被读取，直到到达该流的末尾。
然后“序列输入(出)流”类关闭这个流并自动地切换到下一个输入(出)流。

扩展二：对I/O流的扩展

FilterInputStream/FilterOutputStream

FilterInputStream是InputStream一个特殊的子类，它内部有一个很重要的变量如下

protected volatile InputStream in;  

protected FilterInputStream(InputStream in) {  
    this.in = in;  
}  

这说明了FilterInputStream在实例化的时候，要传一个InputStream类的对象进来。

这个类的特殊之处，就是包含了一个InputStream，使得可以在这个InputStream基础上进行多种封装，从而达到装饰的目的。

这个类本身作用不大，但是他的子类比较有作用

DataInputStream/DataOutputStream

这两个类继承了FilterInputStream/FilterOutputStream，用来实现将java基本类型转换成二进制来进行读写操作，readInt,readFloat,readDouble...这样可以直接从stream中读取基本类型的数据

BufferedInputStream/BufferedOutputStream

继承了FilterInputStream，实现了输入流处理中的缓冲的功能。底层的流会先被读取到一个字节数组中，用户使用BufferedInputStream读取数据的时候，会先读取字节数组中的数据，读完了才会调用底层的流进行进一步的读取。这种方法可以提升读取的性能。继承了FilterOutputStream，实现了输出流处理中的缓冲功能。当用户写入数据的时候，其实是先写入到BufferedOutputStream的一个字节数组中，当这个字节数组满了，才会真正调用底层的输出流执行输出动作。这种方法可以提升写入的性能。在使用BufferedOutputStream的写入功能时，一定要使用flush，因为缓冲数组不满的时候是不会写入底层流的，在写入最后一点数据的时候，缓冲数据不一定被填满，这时候就需要调用flush进行强制刷新。

PrintStream

继承FilterOutputStream，这个类的print和println方法可以把java的一些基本类型数据转换成字节写入到底层输出流，但是PrintStream对String的转换是平台相关的，不同的平台会有不同的编码，所以写入到底层的字节也不同，因此PrintStream只适合于测试输出，不适合于一般的I/O操作，特别是网络流。

PushbackInputStream

继承了FilterInputStream，提供了一种回退的机制，可以实现unread，本质是使用缓冲数组实现了，也就是说，回退的范围是有限的。

二.以字符为向导的Stream Reader/Writer

InputStream和OutputStream是面向字节的，而人类的习惯是面向字符，因此InputStream和OutputStream对于程序猿的用户体验不是太好，于是就需要提供一些面向字符的流。由于DataInputStream/DataOutputStream在跨平台的情况下存在问题，因此，java设计者干脆仿照InputStream和OutputStream重新设计了一套面向字符的I/O，也就是Reader/Writer

Reader

基本的字符输入流，是个抽象类

方法与InputStream对应

Writer

基本的字符输出流，是个抽象类

方法与OutputStream对应

扩展一：对I/O流的继承

CharArrayReader/CharArrayWriter

与前面ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream对应

StringReader/StringWriter

与前面StringBufferInputStream/StringBufferOutputStream对应

FileReader/FileWriter

与前面FileInputStream/FileOutputStream对应

PipedReader/PipedWriter

与前面PipedInputStream/PipedOutputStream对应

扩展二：对I/O流的扩展

FilterReader/FilterWriter

BufferedReader/BufferedWriter

PushbackReader

PrintWriter

三.两种不同导向的Stream之间的转换

由于计算机只识别字节，所以Reader/Writer的数据来源最终还是字节，而他们无法直接和字节打交道，这时候就需要一个中介者将Reader/Writer和InputStream和OutputStream进行打通，于是就有了InputStreamReader和OutputStreamWriter

InputStreamReader 类是从字节流到字符流的桥梁：它读入字节，并根据指定的编码方式，将之转换为字符流。
使用的编码方式可能由名称指定，或平台可接受的缺省编码方式。

InputStreamReader 的 read() 方法之一的每次调用，可能促使从基本字节输入流中读取一个或多个字节。

为了达到更高效率，考虑用 BufferedReader 封装 InputStreamReader ，
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));