Java IO-（第六天）

Java IO-（第六天）

一、IO简介

IO是指Input/Output，即输入与输出
Input从外部读入数据到内存，读文件，从网络读取等
Output从内存输出到外部，写文件，输出到网络等
IO流是一种顺序读写数据的模式，单向流动，以byte为最小单位（字节流）
如果字符不是单个自己表示的ASCII码，字符流传输的最小数据单位是char
字符流输出的byte取决于编码方式。（ASCII码，UTF-8，Unicode）
Bytes和String字符串之间相互转换

 //Original String
        String string = "hello world";
         
        //Convert to byte[]
        byte[] bytes = string.getBytes();
         
        //Convert back to String
        String s = new String(bytes);
         
        //Check converted string against original String
        System.out.println("Decoded String : " + s);

二、同步和异步IO

同步IO：读写IO时代码等待数据返回后才继续执行后续代码，代码编写简单，CPU执行效率低。
异步IO：读写IO时仅发出请求，然后立刻执行后续代码，代码编写复杂，CPU执行效率高。

JDK提供的JAVA.IO是同步IO
JDK提供的JAVA.NIO是异步IO

JAVA.IO

抽象类	InputStream	OutputStream	Reader	Writer
实现类	FileInputStream	FileOutputStream	FileReader	FileWriter

三、File类

java.io.File表示文件系统的一个文件或目录

File f = new File(String pathName)//可以是相对路径和绝对路径
//windows
String path1 = "c:\\windows\\test.txt";
//linux
String path2 = "/usr/bin/java.txt";

获取路径的方法

f.getPath();
f.getAbsolutePath();//绝对路径
f.getCanonicalPath();

判断文件对象是文件还是目录

f.isFile();//是否为文件
f.isDirectory();//是否为目录

用File对象获取到一个文件时，还可以进一步判断文件的权限和大小：

boolean canRead()：是否可读；
boolean canWrite()：是否可写；
boolean canExecute()：是否可执行；
long length()：文件字节大小。

通过createNewFile()创建一个新文件，用delete()删除该文件，File对象提供了createTempFile()来创建一个临时文件，以及deleteOnExit()在JVM退出时自动删除该文件。

使用list()和listFiles()列出目录下的文件和子目录名。当File对象表示一个目录时，可以使用list()和listFiles()列出目录下的文件和子目录名。listFiles()提供了一系列重载方法，可以过滤不想要的文件和目录。

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 File[] fs2 = f.listFiles(new FilenameFilter() { // 仅列出.exe文件
            public boolean accept(File dir, String name) {
                return name.endsWith(".exe"); // 返回true表示接受该文件
            }
        });

和文件操作类似，File对象如果表示一个目录，可以通过以下方法创建和删除目录：

boolean mkdir()：创建当前File对象表示的目录；
boolean mkdirs()：创建当前File对象表示的目录，并在必要时将不存在的父目录也创建出来；
boolean delete()：删除当前File对象表示的目录，当前目录必须为空才能删除成功。

四、InputStream类

java.io.InputStream是所有输入流的超类。
abstract int read() 读取下一个字节，并返回字节数（0-255）；如果已读到末尾，返回-1。
int read(byte[] b)读取若干字节，并填充到byte[]数组，返回读取的字节数。
int read(byte[] b,int off,int len)指定byte[]数组的偏移量和最大填充数。
void close()关闭输入流

try{}catch(Exception e){}保证输入流的正常关闭

public void readFile() throws IOException {
    try (InputStream input = new FileInputStream("src/readme.txt")) {
        // 定义1000个字节大小的缓冲区:
        byte[] buffer = new byte[1000];
        int n;
        while ((n = input.read(buffer)) != -1) { // 读取到缓冲区
            System.out.println("read " + n + " bytes.");
        }
    }
}

read()是一个阻塞blocking的方法，需要等待读取结束

五、OutputStram类

java.io.OutputStream是所有输出流的超类。
abstract write(int b)写入一个字节
void write(byte[] b)写入byte[]数组的所有字节
void write(byte[] b,int off,int len)写入byte[]数组指定范围的字节
void close()关闭输出流
void flush()将缓冲区的内容输出

try{}finally{}保证输入流的正常关闭

public void writeFile() throws IOException {
    OutputStream output = new FileOutputStream("out/readme.txt");
    output.write("Hello".getBytes("UTF-8")); // Hello
    output.close();
}

OutputStream的write()方法也是阻塞的

六、Filter模式

JDK提供InputStream包括：
FileInputStream从文件读取数据
ServletInputStream从HTTP请求读取数据
Socket.getInputStream()从TCP连接读取数据

如果我们要给FileInputStream添加缓冲功能，则可以从FileInputStream派生一个类：

BufferedFileInputStream extends FileInputStream
如果要给FileInputStream添加计算签名的功能，类似的，也可以从FileInputStream派生一个类：

DigestFileInputStream extends FileInputStream
如果要给FileInputStream添加加密/解密功能，还是可以从FileInputStream派生一个类：

CipherFileInputStream extends FileInputStream
如果要给FileInputStream添加缓冲和签名的功能，那么我们还需要派生BufferedDigestFileInputStream。如果要给FileInputStream添加缓冲和加解密的功能，则需要派生BufferedCipherFileInputStream。

InputStream input = new GZIPInputStream(
	new BufferInputStream(
		new FileInputStream("String pathName")
));

通过组合功能而非继承的设计模式称为Filter模式（或Decorator模式）

七、Zip

ZipInputStream是一种FilterInputStream，可以直接读取Zip内容。
读取zip包

try (ZipInputStream zip = new ZipInputStream(new FileInputStream(...))) {
    ZipEntry entry = null;
    while ((entry = zip.getNextEntry()) != null) {
        String name = entry.getName();
        if (!entry.isDirectory()) {
            int n;
            while ((n = zip.read()) != -1) {
                ...
            }
        }
    }
}

写入zip包

try (ZipOutputStream zip = new ZipOutputStream(new FileOutputStream(...))) {
    File[] files = ...
    for (File file : files) {
        zip.putNextEntry(new ZipEntry(file.getName()));
        zip.write(getFileDataAsBytes(file));
        zip.closeEntry();
    }
}

八、读取classpath文件

从classpath读取文件可以避免不同环境下文件路径不一致的问题。
如果我们把default.properties文件放到classpath中，就不用关心它的实际存放路径。

在classpath中的资源文件，路径总是以／开头，我们先获取当前的Class对象，然后调用getResourceAsStream()就可以直接从classpath读取任意的资源文件。

try (InputStream input = getClass().getResourceAsStream("/default.properties")) {
    // TODO:
}

九、序列化和反序列化

序列化是指把一个java对象变成二进制内容（byte[]）

• 序列化后可以把byte[]保存到文件中
• 序列化后可以把byte[]通过网络传输
  必须实现Serializable接口。此接口没有定义任何方法，空接口被称为标记接口（Marker Interface）

反序列化是指把一个二进制内容（也就是byte[]数组）变回Java对象。

• 到文件中的byte[]数组又可以“变回”Java对象
• 从网络上读取byte[]并把它“变回”Java对象。

ObjectInputStream 从二进制流读取一个java对象
ObjectOutputStream 把一个java对象写入二进制流

反序列化由JVM直接构造出Java对象，不调用构造方法

java的序列化机制仅仅适用于java，如果需要与其他语言交换数据，必须使用通用的序列化方法，例如：JSON

十、Reader

InputStream	Reader
字节流，以byte为单位	字符流，以char为单位
读取字节（-1，0~255）：int read()	读取字符（-1，0~65535）：int read()
读到字节数组：int read(byte[] b)	读到字符数组：int read(char[] c)

java.io.Reader是所有字符输入流的超类，它最主要的方法是：

public int read() throws IOException;

int read(char[] c) 读取若干字符并填充到char[]数组，返回读取的字符数。
int read(char[] c,int off,int len) 指定char[]数组的偏移量和最大填充数。
void close() 关闭reader

try{}finally{}保证输入流的正常关闭

public void readFile() throws IOException {
    try (Reader reader = new FileReader("src/readme.txt", StandardCharsets.UTF_8)) {
        char[] buffer = new char[1000];
        int n;
        while ((n = reader.read(buffer)) != -1) {
            System.out.println("read " + n + " chars.");
        }
    }
}

try (Reader reader = new InputStreamReader(new FileInputStream("src/readme.txt"), "UTF-8")) {
    // TODO:
}

十一、Writer

Reader是带编码转换器的InputStream，它把byte转换为char，而Writer就是带编码转换器的OutputStream，它把char转换为byte并输出。

Writer和OutputStream的区别如下：

OutputStream	Writer
字节流，以byte为单位	字符流，以char为单位
写入字节（0~255）：void write(int b)	写入字符（0~65535）：void write(int c)
写入字节数组：void write(byte[] b)	写入字符数组：void write(char[] c)
无对应方法	写入String：void write(String s)

Writer是所有字符输出流的超类，它提供的方法主要有：

写入一个字符（0~65535）：void write(int c)；
写入字符数组的所有字符：void write(char[] c)；
写入String表示的所有字符：void write(String s)。

try (Writer writer = new FileWriter("readme.txt", StandardCharsets.UTF_8)) {
    writer.write('H'); // 写入单个字符
    writer.write("Hello".toCharArray()); // 写入char[]
    writer.write("Hello"); // 写入String
}

try (Writer writer = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("readme.txt"), "UTF-8")) {
    // TODO:
}

十二、printStream和printWriter

printStream

System.out.print(12345); // 输出12345
System.out.print(new Object()); // 输出类似java.lang.Object@3c7a835a
System.out.println("Hello"); // 输出Hello并换行

printWriter

 StringWriter buffer = new StringWriter();
        try (PrintWriter pw = new PrintWriter(buffer)) {
            pw.println("Hello");
            pw.println(12345);
            pw.println(true);
        }
        System.out.println(buffer.toString());