IO流——序列化流、缓冲流、转换流、打印流

1、序列化流

1.1、概述

Java提供了一种对象序列化的机制，用一个字节序列可以表示一个对象，该字节序列包含对象的数据、对象的类型、对象中存储的属性等信息。字节序列写出文件之后，相当于文件中持久存储了一个对象的信息。
反之，该字节序列还可以从文件中读取回来，重构对象，对它进行反序列化。对象的数据，对象的类型和对象中存储的数据信息，都可以用来在内存中创建对象。

【为什么要序列化？序列化后的数据，都会以二进制的形式在网络中进行传输，通过反序列化可以在任何一个终端进行数据的还原，简单的来说就是为了数据能够更方便地在网络中进行传输】

1.2、ObjectOutputStream 类

java.io.ObjectOutputStream类，将Java对象的原始数据类型写出到文件，实现对象的持久存储。

构造方法

ObjectOutputStream(OutputStream out)：创建一个写入指定的OutputStream的ObjectOutputStream。

FileOutputStream fos=new FileOutputStream("e:\\c.txt");
ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(fos);

序列化操作

一个对象要想序列化，必须满足两个条件：

1. 该类必须实现java.io. Serializable接口，Serializable是一个标记接口，凡是实现了该接口的类的对象都可以被序列化。如果没有实现此接口，那么这个类的对象就不能被序列化或者反序列化，否则会抛出NotSerializableException。
2. 该类的所有属性必须是可序列化的。如果有一个属性不需要序列化，则该属性必须注明是瞬态的，使用transient、static关键字修饰。

package com.bdit;

import java.io.Serializable;

public class Student implements Serializable {
    
    
    private int id;
    private String name;
    private int age;
    //不需要被序列化
    private transient String address;

    public Student(int id, String name, int age, String address) {
    
    
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = address;
    }

    public Student() {
    
    
    }

    public int getId() {
    
    
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
    
    
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
    
    
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
    
    
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
    
    
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
    
    
        this.age = age;
    }

    public String getAddress() {
    
    
        return address;
    }

    public void setAddress(String address) {
    
    
        this.address = address;
    }
}

package com.bdit;

import java.io.*;

public class Demo1 implements Serializable {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        //准备一个Student对象
        Student student=new Student(1001,"zhangsan",20,"beijing");
        try(FileOutputStream fos=new FileOutputStream("e:\\c.txt");
            ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(fos);){
    
    
            oos.writeObject(student);

        }catch (IOException ce){
    
    
            ce.printStackTrace();
        }

    }
}

1.3、ObjectInputStream 类

ObjectInputStream反序列化流，将序列化的对象还原。

构造方法

ObjectInputStream(InputStream in): 创建从指定的InputStream读取的ObjectInputStream。

反序列化操作

public final Object readObject()：读取一个对象

package com.bdit;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;

/*
反序列化
 */
public class Demo2 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        try(FileInputStream fis=new FileInputStream("e:\\c.txt");
            ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(fis)){
    
    

            Student student=(Student) ois.readObject();
            System.out.println(student);

        }catch (IOException | ClassNotFoundException ce){
    
    
            ce.printStackTrace();
        }
    }
}

当JVM反序列化对象时，抛出了一个InvalidClassException异常，发生这个异常的原因如下：

1. 该类的序列化版本号与从流中读取的类描述的版本不匹配
2. 该类包含未知数据类型

Serializable接口给需要序列化的类，提供了一个序列化版本号， 该版本号的目的在于验证序列化的对象和对应类是否版本匹配。

2、缓冲流

能够高效读写的缓冲流，能够转换编码的转换流，能够持久化存储对象的序列化流等待。这些功能更为强大的流，都是在基本流对象基础之上创建而来的，这些功能更强大的流，相当于是对基本流对象的一种增强。

2.1、概述

缓冲流也叫高效流，是对4个基本的FileXxx流的增强，所以也是4个流，按照数据类型划分：

1. 字节缓冲流：BufferedInputStream、BufferedOutputStream
2. 字符缓冲流：BufferedReader、BufferedWriter

缓冲流的基本原理，是在创建流对象时，会创建一个内置的默认大小的缓冲区数组，通过缓冲区读写（往内存中读写数据的速度是最快的），减少系统IO次数，从而提高读写的效率。

2.2、字节缓冲流

构造方法

1. public BufferedInputStream(InputStream in)：创建一个新的缓冲流输入对象
2. public BufferedOutputStream(OutputStream out)：创建一个新的缓冲流输出对象

效果测试

1、基本流

package com.bdit;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class Demo3 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        //记录开始时间
        long start=System.currentTimeMillis();
        //创建流对象
        try(
                FileInputStream fis=new FileInputStream("d:\\jdk.exe");
                FileOutputStream fos=new FileOutputStream("e:\\copy.exe");
                ){
    
    
            //读写数据
            int b;
            while((b=fis.read())!=-1){
    
    
                fos.write(b);
            }

        }catch (IOException ce){
    
    
            ce.printStackTrace();
        }
        //记录结束时间
        long end=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("普通流复制时间花费："+(end-start)+" 毫秒");
    }
}

2、缓冲流

package com.bdit;

import java.io.*;
public class Demo4 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        //记录开始时间
        long start=System.currentTimeMillis();
        //创建流对象
        try(
                FileInputStream fis=new FileInputStream("d:\\jdk.exe");
                BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(fis);
                FileOutputStream fos=new FileOutputStream("e:\\copy2.exe");
                BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(fos);
        ){
    
    
            //读写数据
            int b;
            while((b=bis.read())!=-1){
    
    
                bos.write(b);
            }

        }catch (IOException ce){
    
    
            ce.printStackTrace();
        }
        //记录结束时间
        long end=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("缓冲流复制时间花费："+(end-start)+" 毫秒");
    }
}

3、更高效的方式

package com.bdit;

import java.io.*;

public class Test2 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        long sta=System.currentTimeMillis();
        try(
                BufferedInputStream in=new BufferedInputStream(new FileInputStream("D:\\安装包\\2345pic_000008_v9.2.1.8477_support-silent.exe"));
                BufferedOutputStream out=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("E:\\qud.exe"));
                ){
    
    
            byte[] b=new byte[1024];
            int a=in.read(b);
            while (a!=-1){
    
    
                out.write(b,0,a);
                a=in.read(b);
            }
            long end=System.currentTimeMillis();
            System.out.println(end-sta);
            out.flush();

        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2.3、字符缓冲流

构造方法

1. public BufferedReader(Reader in) 创建使用默认大小的输入缓冲区的缓冲字符输入流。
2. public BufferedWriter(Writer out) 创建使用默认大小的输出缓冲区的缓冲字符输出流。

特有方法

BufferedReader：public String readLine()：读一行文字

package com.bdit;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class Test5 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        try(
                BufferedReader re=new BufferedReader(new FileReader("E:\\test.txt"))
                ){
    
    
            String a=re.readLine();//直接读取一行
            while(a!=null){
    
    
                System.out.println(a);
                a=re.readLine();
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

BufferedWriter：public void newline()：写一行行分隔符

package com.bdit;

import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class Test4 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        try(
                BufferedWriter writer=new BufferedWriter(new FileWriter("E:\\test.txt"));
                ){
    
    
            writer.write("java基础");
            writer.newLine();//换行
            writer.write("北京");
            writer.flush();
            writer.close();
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

3、转换流

3.1、字符编码和字符集

字符编码

计算机中储存的信息都是用二进制表示的，而我们在屏幕上看到的数字，英文，标点符号、汉字等字符是二进制数转换之后的结果。按照某种规则，将字符存储到计算机中，称为编码。反之，将存储在计算机中的二进制数按照某种规则解析出来，称为解码。比如说，按照A规则存储，同样按照A规则解析，那么就能显示正确的文本符号。反之，按照A规则存储，再按照B规则解析，就会导致乱码现象。

字符编码(Character Encoding)就是一套自然语言的字符与二进制数之间的对应规则

字符集

字符集Charset：也叫编码表，是一个系统支持的所有字符的集合，包括各国家文字、标点符号、图形符号、数字等。

计算机要准确的存储和识别各种字符集数据，需要进行字符编码，一套字符集必然至少有一套字符编码，常见字符集有ASCII字符集、GBK字符集、Unicode字符集等。
所以，当指定了编码，它所对应的字符集自然就指定了，所以编码才是我们要最终关心的。

1. ASCII字符集：
   1.1、 ASCII美国信息交换标准代码，是基于拉丁字母的一套电脑编码系统，用于显示现代英语，主要包括控制字符(回车键、退格、换行键等)和可显示字符（英文大小写字符、阿拉伯数字和西文符号）
   1.2、 基本的ASCII字符集，使用7位(bites)表示一个字符，共128字符，ASCII的扩展字符集使用8位，表示一个字符，共256字符，方便之处欧洲常用字符。

2. ISO-8859-1字符集
   2.1、 拉丁码表，别名Latin-1，用于显示欧洲使用的语言，包括：荷兰、丹麦、德语、意大利等
   2.2、 ISO-8859-1使用单字节编码，兼容ASCII编码

3. GBxxx字符集：
   3.1、 GB就是国标的意思，是为了显示中文而设计的一套字符集
   3.2、 GB2312：简体中文编码表，一个小于127的字符的意义与原来相同；但两个大于127的字符连在一起就表示一个汉字，这样大约可以组合了包含7000多个简体汉字
   3.3、 GBK：最常用的中文编码表，是在GB2312的基础上扩展规范，使用了双字节编码，共收录20000多个汉字，兼容GB2312
   3.4、 GB18030:最新的中文编码表，收录汉字7万多个，采用多字节编码，每个字可以由1个，2个或4个字节组成

4. Unicode字符集
   4.1、 Unicode编码系统为为表达任意语言的任意字符而设计的，是业界的一种标准，也称为统一编码，标准万国码
   4.2、 它最多使用4个字节的数字表达字母、符号、或者文字、有三种编码方案，UTF-8、UTF-16和UTF-32
   4.3、 UTF-8编码，可以用来表示Unicode标准中任何字符，它是电子邮件、网页及其他存储或传输文字应用中，优先采用的编码。IETF要求所有互联网协议都必须支持UTF-8编码，所以我们做程序开发，也要使用UTF-8编码。编码规则：
   ● 128个US-ASCII字符，只需要一个字节
   ● 拉丁文字符，需要两个字节
   ● 中文，使用三个字节编码

3.2、InputStreamReader类

转换流java.io.InputStreamReader，是Reader的子类，是从字节流到字符流的桥梁，它读取字节，并使用指定的字符集将其解码为字符。它的字符集可以由名称指定，也可以接受平台的默认字符集。

构造方法

1. InputStreamReader(InputStream in) 创建一个使用默认字符集的InputStreamReader。
2. InputStreamReader(InputStream in, String charsetName) 创建一个使用命名字符集的InputStreamReader。

package com.bdit;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

public class Test6 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        try(
                InputStreamReader in=new InputStreamReader(new FileInputStream("E:\\test.txt"),"utf-8");
                ){
    
    
            int a=in.read();
            while(a!=-1){
    
    
                System.out.print((char)a);
                a=in.read();
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

3.3、OutputStreamWriter类

转换流java.io.OutputStreamWriter，是Writer的子类，是从字符流到字节流的桥梁，使用指定的字符集将字符编码为字节，它的字符集可以由名称指定，也可以接受平台默认的字符集。

构造方法

1. OutputStreamWriter(OutputStream out) 创建一个使用默认字符编码的OutputStreamWriter。
2. OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName) 创建一个使用命名字符集的OutputStreamWriter。

package com.bdit;

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStreamWriter;

public class Test7 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        try(
                OutputStreamWriter out=new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("E:\\bdit.txt"),"UTF-8")
                ){
    
    
            out.write("山东菏泽");
            out.write(100);
            out.flush();
            out.close();
        } catch (FileNotFoundException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

4、打印流

4.1、概念

我们在控制台打印输出内容，是调用的print方法或者println方法完成的，这两个方法搜来自于java.io.PrintStream类，该类能够方便地打印各种数据类型的信息，是一种便捷的输出流。

4.2、PrintStream类

package com.bdit;

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.PrintStream;

public class Test8 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
       try(
               PrintStream ps=new PrintStream("E:\\bdit.txt");
               ){
    
    
           ps.write(100);
           ps.write('a');
           ps.flush();
           ps.close();
       } catch (FileNotFoundException e) {
    
    
           e.printStackTrace();
       }
    }
}