Java 之IO流总结笔记

流的概念

流是一种抽象概念，它代表了数据的无结构化传递。按照流的方式进行输入输出，数据被当成无结构的字节序或字符序列。从流中取得数据的操作称为提取操作，而向流中添加数据的操作称为插入操作。用来进行输入输出操作的流就称为IO流。换句话说，IO流就是以流的方式进行输入输出。

IO流的分类

• 根据处理数据类型的不同分为：字符流和字节流
• 根据数据流向不同分为：输入流和输出流

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字符流和字节流

字符流的由来： 因为数据编码的不同，而有了对字符进行高效操作的流对象。本质其实就是基于字节流读取时，去查了指定的码表。 字节流和字符流的区别：

• 读写单位不同：字节流以字节（8bit）为单位，字符流以字符为单位，根据码表映射字符，一次可能读多个字节。
• 处理对象不同：字节流能处理所有类型的数据（如图片、avi等），而字符流只能处理字符类型的数据

结论：只要是处理纯文本数据，就优先考虑使用字符流。 除此之外都使用字节流。

输入流和输出流

对输入流只能进行读操作，对输出流只能进行写操作，程序中需要根据待传输数据的不同特性而使用不同的流。

IO流的家族关系图：

IO流Java

Java IO流对象

1.输入字节流InputStream

• 1.1 InputStream 是所有的输入字节流的父类，它是一个抽象类。

• 1.2 ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、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。PipedInputStream 是从与其它线程共用的管道中读取数据，与Piped 相关的知识后续单独介绍。

• 1.3 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

• 1. OutputStream 是所有的输出字节流的父类，它是一个抽象类。
• 2. ByteArrayOutputStream、FileOutputStream 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。
• 3. ObjectOutputStream 和所有FilterOutputStream 的子类都是装饰流。

3.字节流的输入与输出的对应

字节流对应图

图中蓝色的为主要的对应部分，红色的部分就是不对应部分。紫色的虚线部分代表这些流一般要搭配使用。从上面的图中可以看出Java IO 中的字节流是极其对称的。

“存在及合理”我们看看这些字节流中不太对称的几个类：

• 1. LineNumberInputStream 主要完成从流中读取数据时，会得到相应的行号，至于什么时候分行、在哪里分行是由改类主动确定的，并不是在原始中有这样一个行号。在输出部分没有对应的部分，我们完全可以自己建立一个LineNumberOutputStream，在最初写入时会有一个基准的行号，以后每次遇到换行时会在下一行添加一个行号，看起来也是可以的。好像更不入流了。
• 2. PushbackInputStream 的功能是查看最后一个字节，不满意就放入缓冲区。主要用在编译器的语法、词法分析部分。输出部分的BufferedOutputStream 几乎实现相近的功能。
• 3. StringBufferInputStream 已经被Deprecated，本身就不应该出现在InputStream 部分，主要因为String 应该属于字符流的范围。已经被废弃了，当然输出部分也没有必要需要它了！还允许它存在只是为了保持版本的向下兼容而已。
• 4. 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。完全可以从IO 包中去除，还完全不影响IO 包的结构，却让其更“纯洁”――纯洁的Decorator 模式。
• 5. PrintStream 也可以认为是一个辅助工具。主要可以向其他输出流，或者FileInputStream 写入数据，本身内部实现还是带缓冲的。本质上是对其它流的综合运用的一个工具而已。一样可以踢出IO 包！System.out 和System.out 就是PrintStream 的实例！

4.字符输入流Reader

• 1. Reader 是所有的输入字符流的父类，它是一个抽象类。
• 2. 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。PipedReader 是从与其它线程共用的管道中读取数据。
• 3. 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。
• 4. 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。
• 5. 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。

5.字符输出流Writer

• 1. Writer 是所有的输出字符流的父类，它是一个抽象类。
• 2. 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。PipedWriter 是向与其它线程共用的管道中写入数据。
• 3. BufferedWriter 是一个装饰器为Writer 提供缓冲功能。
• 4. PrintWriter 和PrintStream 极其类似，功能和使用也非常相似。
• 5. 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。

6.字符流的输入与输出的对应

字符流的输入与输出的对应

7.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。

具体的对象体现：

• 1. InputStreamReader:字节到字符的桥梁
• 2. OutputStreamWriter:字符到字节的桥梁
     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。

8.File类

File类是对文件系统中文件以及文件夹进行封装的对象，可以通过对象的思想来操作文件和文件夹。 File类保存文件或目录的各种元数据信息，包括文件名、文件长度、最后修改时间、是否可读、获取当前文件的路径名，判断指定文件是否存在、获得当前目录中的文件列表，创建、删除文件和目录等方法。

9.RandomAccessFile类

该对象并不是流体系中的一员，其封装了字节流，同时还封装了一个缓冲区（字符数组），通过内部的指针来操作字符数组中的数据。 该对象特点：

1. 该对象只能操作文件，所以构造函数接收两种类型的参数：a.字符串文件路径；b.File对象。
2. 该对象既可以对文件进行读操作，也能进行写操作，在进行对象实例化时可指定操作模式

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下面来看一些具体的代码例子：

按字节来读取文件

public class ReadFromFile {
    /**
     * 以字节为单位读取文件，常用于读二进制文件，如图片、声音、影像等文件。
     */
    public static void readFileByBytes(String fileName) {
        File file = new File(fileName);
        InputStream in = null;
        try {
            System.out.println("以字节为单位读取文件内容，一次读一个字节：");
            // 一次读一个字节
            in = new FileInputStream(file);
            int tempbyte;
            while ((tempbyte = in.read()) != -1) {
                System.out.print(tempbyte);
            }
            in.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return;
        }
        try {
            System.out.println("以字节为单位读取文件内容，一次读多个字节：");
            // 一次读多个字节
            byte[] tempbytes = new byte[100];
            int byteread = 0;
            in = new FileInputStream(fileName);
            ReadFromFile.showAvailableBytes(in);
            // 读入多个字节到字节数组中，byteread为一次读入的字节数
            while ((byteread = in.read(tempbytes)) != -1) {
                System.out.print(tempbytes, 0, byteread);
            }
        } catch (Exception e1) {
            e1.printStackTrace();
        } finally {
            if (in != null) {
                try {
                    in.close();
                } catch (IOException e1) {
                }
            }
        }
    }

按字符来读取文件

/**
     * 以字符为单位读取文件，常用于读文本，数字等类型的文件
     */
    public static void readFileByChars(String fileName) {
        File file = new File(fileName);
        Reader reader = null;
        try {
            System.out.println("以字符为单位读取文件内容，一次读一个字符：");
            // 一次读一个字符
            reader = new InputStreamReader(new FileInputStream(file));
            int tempchar;
            while ((tempchar = reader.read()) != -1) {
                // 对于windows下，\r\n这两个字符在一起时，表示一个换行。
                // 但如果这两个字符分开显示时，会换两次行。
                // 因此，屏蔽掉\r，或者屏蔽\n。否则，将会多出很多空行。
                if (((char) tempchar) != '\r') {
                    System.out.print((char) tempchar);
                }
            }
            reader.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            System.out.println("以字符为单位读取文件内容，一次读多个字符：");
            // 一次读多个字符
            char[] tempchars = new char[30];
            int charread = 0;
            //由于要以字符来读取，所以需要套上字符流
            reader = new InputStreamReader(new FileInputStream(fileName));
            // 读入多个字符到字符数组中，charread为一次读取字符数
            while ((charread = reader.read(tempchars)) != -1) {
                // 同样屏蔽掉\r不显示
                if ((charread == tempchars.length)
                        && (tempchars[tempchars.length - 1] != '\r')) {
                    System.out.print(tempchars);
                } else {
                    for (int i = 0; i < charread; i++) {
                        if (tempchars[i] == '\r') {
                            continue;
                        } else {
                            System.out.print(tempchars[i]);
                        }
                    }
                }
            }

        } catch (Exception e1) {
            e1.printStackTrace();
        } finally {
            if (reader != null) {
                try {
                    reader.close();
                } catch (IOException e1) {
                }
            }
        }
    }

按行来读取文件

/**
     * 以行为单位读取文件，常用于读面向行的格式化文件
     */
    public static void readFileByLines(String fileName) {
        File file = new File(fileName);
        BufferedReader reader = null;
        try {
            System.out.println("以行为单位读取文件内容，一次读一整行：");
            reader = new BufferedReader(new FileReader(file));
            String tempString = null;
            int line = 1;
            // 一次读入一行，直到读入null为文件结束
            while ((tempString = reader.readLine()) != null) {
                // 显示行号
                System.out.println("line " + line + ": " + tempString);
                line++;
            }
            reader.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (reader != null) {
                try {
                    reader.close();
                } catch (IOException e1) {
                }
            }
        }
    }

将一个文件的内容写入另一个文件(按行来写)

public class FileTest {
public static void main(String[] args)   {
 File  file=new File("c:\\test.txt");
 BufferedReader read=null;
 BufferedWriter writer=null;
 try {
   writer=new BufferedWriter(new  FileWriter("c:\\zwm.txt"));
 } catch (IOException e1) {
  e1.printStackTrace();
 }
 try {
   read=new BufferedReader(new  FileReader(file));
   String tempString = null;
   while((tempString=read.readLine())!=null){
    writer.append(tempString);
    writer.newLine();//换行
    writer.flush();//需要及时清掉流的缓冲区，万一文件过大就有可能无法写入了
   }
   read.close();
   writer.close();
   System.out.println("文件写入完成...");
 } catch (IOException e) {
  e.printStackTrace();
 }

}
}