Java - 缓冲流、转换流、序列化流

今天我们要见识一些更强大的流。比如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等。这些功能更为强大的流，都是在基本的流对象基础之上创建而来的，就像穿上铠甲的武士一样，相当于是对基本流对象的一种增强。

第一章 缓冲流

基本字节输入流存在的问题：

1.1 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，按照数据类型分类：

• 字节缓冲流： BufferedInputStream ， BufferedOutputStream
• 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，减少系统IO次数，从而提高读写的效率。

1.2 字节缓冲流

构造方法

• public BufferedInputStream(InputStream in) ：创建一个 新的缓冲输入流。
• public BufferedOutputStream(OutputStream out) ： 创建一个新的缓冲输出流。

构造举例，代码如下：

// 创建字节缓冲输入流
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("bis.txt"));
// 创建字节缓冲输出流
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("bos.txt"));

BufferedOutputStream栗子：

package top.onefine.demo.java.io.buffered;

import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

/**
    java.io.BufferedOutputStream extends OutputStream
    BufferedOutputStream:字节缓冲输出流

    继承自父类的共性成员方法:
        - public void close() ：关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
        - public void flush() ：刷新此输出流并强制任何缓冲的输出字节被写出。
        - public void write(byte[] b)：将 b.length字节从指定的字节数组写入此输出流。
        - public void write(byte[] b, int off, int len) ：从指定的字节数组写入 len字节，从偏移量 off开始输出到此输出流。
        - public abstract void write(int b) ：将指定的字节输出流。

     构造方法:
        BufferedOutputStream(OutputStream out)  创建一个新的缓冲输出流，以将数据写入指定的底层输出流。
        BufferedOutputStream(OutputStream out, int size)  创建一个新的缓冲输出流，以将具有指定缓冲区大小的数据写入指定的底层输出流。
        参数:
           OutputStream out:字节输出流
                我们可以传递FileOutputStream,缓冲流会给FileOutputStream增加一个缓冲区,提高FileOutputStream的写入效率
           int size:指定缓冲流内部缓冲区的大小,不指定则默认
     使用步骤(重点)
        1.创建FileOutputStream对象,构造方法中绑定要输出的目的地
        2.创建BufferedOutputStream对象,构造方法中传递FileOutputStream对象对象,提高FileOutputStream对象效率
        3.使用BufferedOutputStream对象中的方法write,把数据写入到 *内部缓冲区中*
        4.使用BufferedOutputStream对象中的方法flush,把内部缓冲区中的数据,刷新到文件中
        5.释放资源(会先调用flush方法刷新数据,第4步可以省略)
 */
public class Demo01BufferedOutputStream {
    
    

    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        String path = "src/main/java/top/onefine/demo/java/io/a.txt";
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(path);
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);
        bos.write("将数据写入到内部缓冲区中".getBytes());
//        bos.flush();  // 若后面不再写入，可省略词语局直接关闭流

        bos.close();  // 关闭流的时候只需关闭缓冲流，因为在关闭缓冲流的同时字节流会关闭
    }
}

BufferedInputStream栗子：

package top.onefine.demo.java.io.buffered;

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

/**
    java.io.BufferedInputStream extends InputStream
    BufferedInputStream:字节缓冲输入流

    继承自父类的成员方法:
        int read()从输入流中读取数据的下一个字节。
        int read(byte[] b) 从输入流中读取一定数量的字节，并将其存储在缓冲区数组 b 中。
        void close() 关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。

    构造方法:
        BufferedInputStream(InputStream in) 创建一个 BufferedInputStream 并保存其参数，即输入流 in，以便将来使用。
        BufferedInputStream(InputStream in, int size) 创建具有指定缓冲区大小的 BufferedInputStream 并保存其参数，即输入流 in，以便将来使用。
        参数:
            InputStream in:字节输入流
                我们可以传递FileInputStream,缓冲流会给FileInputStream增加一个缓冲区,提高FileInputStream的读取效率
            int size:指定缓冲流内部缓冲区的大小,不指定默认

    使用步骤(重点):
        1.创建FileInputStream对象,构造方法中绑定要读取的数据源
        2.创建BufferedInputStream对象,构造方法中传递FileInputStream对象,提高FileInputStream对象的读取效率
        3.使用BufferedInputStream对象中的方法read,读取文件
        4.释放资源
 */
public class Demo02BufferedInputStream {
    
    

    public static void main(String[] args) throws IOException{
    
    
        String path = "src/main/java/top/onefine/demo/java/io/a.txt";
        FileInputStream fis = new FileInputStream(path);
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
        // int read()从输入流中读取数据的下一个字节
//        int len = 0;  // 记录每次读取到的字节
//        while ((len = bis.read()) != -1)
//            System.out.println(len);  // 输出读取到的字节

        // int read(byte[] b) 从输入流中读取一定数量的字节，并将其存储在缓冲区数组 b 中。
        byte[] bytes = new byte[1024];// 存储每次读取的数据
        int len = 0;
        while ((len = bis.read(bytes)) != -1)
            System.out.println(new String(bytes, 0, len));

        bis.close();  // 关闭流的时候只需关闭缓冲流，因为在关闭缓冲流的同时字节流会关闭
    }
}

效率测试

查询API，缓冲流读写方法与基本的流是一致的，我们通过复制大文件（210 MB），测试它的效率。

1 基本流和数组缓冲方式的改进版基本流，代码如下：

package top.onefine.demo.java.io.buffered;

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

/*
    文件复制练习:一读一写

    明确:
        数据源: "F:\\360极速浏览器下载\\jdk-8u241-windows-x64.exe"
        数据的目的地: "src/main/java/top/onefine/demo/java/io/jdk.exe"

    文件复制的步骤:
        1.创建一个字节输入流对象,构造方法中绑定要读取的数据源
        2.创建一个字节输出流对象,构造方法中绑定要写入的目的地
        3.使用字节输入流对象中的方法read读取文件
        4.使用字节输出流中的方法write,把读取到的字节写入到目的地的文件中
        5.释放资源
 */
public class Demo03_1CopyFile {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        long start = System.currentTimeMillis();
        //1.创建一个字节输入流对象,构造方法中绑定要读取的数据源
        FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\\360极速浏览器下载\\jdk-8u241-windows-x64.exe");
        //2.创建一个字节输出流对象,构造方法中绑定要写入的目的地
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("src/main/java/top/onefine/demo/java/io/jdk.exe");
        //一次读取一个字节写入一个字节的方式
        //3.使用字节输入流对象中的方法read读取文件
        int len = 0;
        while((len = fis.read())!=-1){
    
    
            //4.使用字节输出流中的方法write,把读取到的字节写入到目的地的文件中
            fos.write(len);
        }  // 十几分钟过去了...

        //使用数组缓冲读取多个字节,写入多个字节
//        byte[] bytes = new byte[1024];
//        //3.使用字节输入流对象中的方法read读取文件
//        int len = 0;//每次读取的有效字节个数
//        while((len = fis.read(bytes))!=-1){
    
    
//            //4.使用字节输出流中的方法write,把读取到的字节写入到目的地的文件中
//            fos.write(bytes,0,len);
//        }// 复制文件共耗时:3986毫秒

        //5.释放资源(先关写的,后关闭读的;如果写完了,肯定读取完毕了)
        fos.close();
        fis.close();
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("复制文件共耗时:"+(end-start)+"毫秒");
    }

}

2 缓冲流和数组缓冲方式的改进版缓冲流，代码如下：

扫描二维码关注公众号，回复： 12435715 查看本文章

package top.onefine.demo.java.io.buffered;

import java.io.*;

/*
    文件复制练习:一读一写

    明确:
        数据源: "F:\\360极速浏览器下载\\jdk-8u241-windows-x64.exe"
        数据的目的地: "src/main/java/top/onefine/demo/java/io/jdk.exe"
    文件复制的步骤:
        1.创建字节缓冲输入流对象,构造方法中传递字节输入流
        2.创建字节缓冲输出流对象,构造方法中传递字节输出流
        3.使用字节缓冲输入流对象中的方法read,读取文件
        4.使用字节缓冲输出流中的方法write,把读取的数据写入到内部缓冲区中
        5.释放资源(会先把缓冲区中的数据,刷新到文件中)

 */
public class Demo03_2CopyFile {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        long start = System.currentTimeMillis();
        try (
                //1.创建字节缓冲输入流对象,构造方法中传递字节输入流
                BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("F:\\360极速浏览器下载\\jdk-8u241-windows-x64.exe"));
                //2.创建字节缓冲输出流对象,构造方法中传递字节输出流
                BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("src/main/java/top/onefine/demo/java/io/jdk.exe"));
        ) {
    
    
            //3.使用字节缓冲输入流对象中的方法read,读取文件
            //一次读取一个字节写入一个字节的方式
//            int len = 0;
//            while((len = bis.read())!=-1)
//                bos.write(len);
//            // 复制文件共耗时:8539毫秒

            //使用数组缓冲读取多个字节,写入多个字节
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len = 0;
            while((len = bis.read(bytes)) != -1)
                bos.write(bytes,0,len);
            // 复制文件共耗时:745毫秒
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }

        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("复制文件共耗时:"+(end-start)+"毫秒");
    }

}

1.3 字符缓冲流

构造方法

• public BufferedReader(Reader in) ：创建一个 新的缓冲输入流。
• public BufferedWriter(Writer out) ： 创建一个新的缓冲输出流。

构造举例，代码如下：

// 创建字符缓冲输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("br.txt"));
// 创建字符缓冲输出流
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("bw.txt"));

BufferedWriter栗子：

package top.onefine.demo.java.io.buffered;

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

/**
    java.io.BufferedWriter extends Writer
    BufferedWriter:字符缓冲输出流

    继承自父类的共性成员方法:
        - void write(int c) 写入单个字符。
        - void write(char[] cbuf)写入字符数组。
        - abstract void write(char[] cbuf, int off, int len)写入字符数组的某一部分,off数组的开始索引,len写的字符个数。
        - void write(String str)写入字符串。
        - void write(String str, int off, int len) 写入字符串的某一部分,off字符串的开始索引,len写的字符个数。
        - void flush()刷新该流的缓冲。
        - void close() 关闭此流，但要先刷新它。

    构造方法:
        BufferedWriter(Writer out) 创建一个使用默认大小输出缓冲区的缓冲字符输出流。
        BufferedWriter(Writer out, int sz) 创建一个使用给定大小输出缓冲区的新缓冲字符输出流。
        参数:
            Writer out:字符输出流
                我们可以传递FileWriter,缓冲流会给FileWriter增加一个缓冲区,提高FileWriter的写入效率
            int sz:指定缓冲区的大小,不写则默认大小

    特有的成员方法:
        void newLine() 写入一个行分隔符。会根据不同的操作系统,获取不同的行分隔符
            换行:换行符号
                windows:\r\n
                linux:/n
                mac:/r
            System.out.println(); 的实现就是此方法
                 public void println() {
                    newLine();
                 }
     使用步骤:
        1.创建字符缓冲输出流对象,构造方法中传递字符输出流
        2.调用字符缓冲输出流中的方法write,把数据写入到内存缓冲区中
        3.调用字符缓冲输出流中的方法flush,把内存缓冲区中的数据,刷新到文件中
        4.释放资源
 */
public class Demo04BufferedWriter {
    
    
    public static void main(String[] args) /*throws IOException*/ {
    
    
//        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("src/main/java/top/onefine/demo/java/io/b.txt"));
//        for (int i = 0; i< 10; i++) {
    
    
//            bw.write("one fine 中文！");
//              // bw.write("\r\n");
//            bw.newLine();
//        }
//
//        bw.flush();
//        bw.close();

        try(
                BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("src/main/java/top/onefine/demo/java/io/b.txt"));
        ) {
    
    
            for (int i = 0; i< 10; i++) {
    
    
                bw.write("one fine 中文！");
                bw.newLine();
            }
            bw.flush();
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

BufferedReader栗子：

package top.onefine.demo.java.io.buffered;

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

/**
    java.io.BufferedReader extends Reader
    BufferedReader:字符缓冲输入流

    继承自父类的共性成员方法:
        int read()              读取单个字符并返回。
        int read(char[] cbuf)   一次读取多个字符,将字符读入数组。
        void close()            关闭该流并释放与之关联的所有资源。

     构造方法:
        BufferedReader(Reader in)               创建一个使用默认大小输入缓冲区的缓冲字符输入流。
        BufferedReader(Reader in, int sz)       创建一个使用指定大小输入缓冲区的缓冲字符输入流。
        参数:
            Reader in:字符输入流
                我们可以传递FileReader,缓冲流会给FileReader增加一个缓冲区,提高FileReader的读取效率
     特有的成员方法:
        String readLine() 读取一个文本行。读取一行数据
            行的终止符号:通过下列字符之一即可认为某行已终止：换行 ('\n')、回车 ('\r') 或回车后直接跟着换行(\r\n)。
        返回值:
            包含该行内容的字符串，不包含任何行终止符，如果已到达流末尾，则返回 null

     使用步骤:
        1.创建字符缓冲输入流对象,构造方法中传递字符输入流
        2.使用字符缓冲输入流对象中的方法read/readLine读取文本
        3.释放资源
 */
public class Demo05BufferedReader {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("src/main/java/top/onefine/demo/java/io/b.txt"));
        
        String line;
        // 这里只演示readline，read方法同上
        // 注意：如果已到达流末尾，则返回 null
        while ((line = br.readLine()) != null)
            System.out.println(line);
        br.close();
    }
}

特有方法

字符缓冲流的基本方法与普通字符流调用方式一致，不再阐述，我们来看它们具备的特有方法。

• BufferedReader： public String readLine() : 读一行文字。
• BufferedWriter： public void newLine() : 写一行行分隔符,由系统属性定义符号。

第二章 转换流

2.1 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数表示的，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显示出来，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f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符号，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。

可见，当指定了编码，它所对应的字符集自然就指定了，所以编码才是我们最终要关心的。

• ASCII字符集 ：
  • ASCII（American Standard Code for Information Interchange，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）。
  • 基本的ASCII字符集，使用7位（bits）表示一个字符，共128字符。ASCII的扩展字符集使用8位（bits）表示一个字符，共256字符，方便支持欧洲常用字符。
• ISO-8859-1字符集：
  • 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、意大利语、西班牙语等。
  • ISO-8859-1使用单字节编码，兼容ASCII编码。
• GBxxx字符集：
  • GB就是国标的意思，是为了显示中文而设计的一套字符集。
  • GB2312：简体中文码表。一个小于127的字符的意义与原来相同。但两个大于127的字符连在一起时，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，此外数学符号、罗马希腊的字母、日文的假名们都编进去了，连在ASCII里本来就有的数字、标点、字母都统统重新编了两个字节长的编码，这就是常说的"全角"字符，而原来在127号以下的那些就叫"半角"字符了。
  • GBK：最常用的中文码表。是在GB2312标准基础上的扩展规范，使用了双字节编码方案，共收录了21003个汉字，完全兼容GB2312标准，同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
  • GB18030：最新的中文码表。收录汉字70244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。支持中国国内少数民族的文字，同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
• Unicode字符集 ：
  • Unicode编码系统为表达任意语言的任意字符而设计，是业界的一种标准，也称为统一码、标准万国码。
  • 它最多使用4个字节的数字来表达每个字母、符号，或者文字。有三种编码方案，UTF-8、UTF-16和UTF-32。最为常用的UTF-8编码。
  • 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送文字的应用中，优先采用的编码。互联网工程工作小组（IETF）要求所有互联网协议都必须支持UTF-8编码。所以，我们开发Web应用，也要使用UTF-8编码。它使用一至四个字节为每个字符编码，编码规则：
  1. 128个US-ASCII字符，只需一个字节编码。
  2. 拉丁文等字符，需要二个字节编码。
  3. 大部分常用字（含中文），使用三个字节编码。
  4. 其他极少使用的Unicode辅助字符，使用四字节编码。

2.2 编码引出的问题

在IDEA中，使用 FileReader 读取项目中的文本文件。由于IDEA的设置，都是默认的 UTF-8 编码，所以没有任何问题。但是，当读取Windows系统中创建的文本文件时，由于Windows系统的默认是GBK编码，就会出现乱码。

待读取文件的内容：

package top.onefine.demo.java.io.reverseStream;

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

/**
    FileReader可以读取IDE默认编码格式(UTF-8)的文件
    FileReader读取系统默认编码(中文GBK)会产生乱码
 */
public class Demo01FileReader {
    
    
    /*
    读取的文件gbk encode file.txt内容：
        这是gbk编码的文件！！！win中ansi即系统默认编码——gbk
     */
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        FileReader fr = new FileReader("src/main/java/top/onefine/demo/java/io/gbk encode file.txt");
        int len = 0;
        while ((len = fr.read()) != -1)
            System.out.print((char) len);
        fr.close();
    }
}

输出结果：

那么如何读取GBK编码的文件呢？

2.3 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

• InputStreamReader(InputStream in) : 创建一个使用默认字符集的字符流。
• InputStreamReader(InputStream in, String charsetName) : 创建一个指定字符集的字符流。

构造举例，代码如下：

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt"));
InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt") , "GBK");

指定编码读取

package top.onefine.demo.java.io.reverseStream;

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

/**
    java.io.OutputStreamWriter extends Writer
    OutputStreamWriter: 是字符流通向字节流的桥梁：可使用指定的 charset 将要写入流中的字符编码成字节。(编码:把能看懂的变成看不懂)

    继续自父类的共性成员方法:
        - void write(int c) 写入单个字符。
        - void write(char[] cbuf)写入字符数组。
        - abstract void write(char[] cbuf, int off, int len)写入字符数组的某一部分,off数组的开始索引,len写的字符个数。
        - void write(String str)写入字符串。
        - void write(String str, int off, int len) 写入字符串的某一部分,off字符串的开始索引,len写的字符个数。
        - void flush()刷新该流的缓冲。
        - void close() 关闭此流，但要先刷新它。
    构造方法:
        OutputStreamWriter(OutputStream out)创建使用默认字符编码的 OutputStreamWriter。
        OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName) 创建使用指定字符集的 OutputStreamWriter。
        参数:
            OutputStream out:字节输出流,可以用来写转换之后的字节到文件中
            String charsetName:指定的编码表名称,不区分大小写,可以是utf-8/UTF-8,gbk/GBK,...不指定默认使用UTF-8
    使用步骤:
        1.创建OutputStreamWriter对象,构造方法中传递字节输出流和指定的编码表名称
        2.使用OutputStreamWriter对象中的方法write,把字符转换为字节存储缓冲区中(编码)
        3.使用OutputStreamWriter对象中的方法flush,把内存缓冲区中的字节刷新到文件中(使用字节流写字节的过程)
        4.释放资源
 */
public class Demo02OutputStreamWriter {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
//        write_utf8();
        write_jbk();
    }

    // 使用转换流OutputStreamWriter写GBK格式的文件
    private static void write_jbk() {
    
    
        try (
                OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(
                        new FileOutputStream(
                                "src/main/java/top/onefine/demo/java/io/d.txt")
                        , "gbk");
        ) {
    
    
            osw.write("这是gbk编码的文件！！！"); // 23byte=10*2B+3*1B
            osw.flush();
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }

    // 使用转换流OutputStreamWriter写UTF-8格式的文件
    private static void write_utf8() {
    
    
        try (
                OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(
                        new FileOutputStream(
                                "src/main/java/top/onefine/demo/java/io/c.txt")
                        /*, "utf-8"*/);  // 默认utf-8
        ) {
    
    
            osw.write("这是utf-8编码的文件！！！");  // 35byte=3*10B+5B
            osw.flush();
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2.4 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，也可以接受平台的默认字符集。

构造方法

• OutputStreamWriter(OutputStream in) : 创建一个使用默认字符集的字符流。
• OutputStreamWriter(OutputStream in, String charsetName) : 创建一个指定字符集的字符流。

构造举例，代码如下：

OutputStreamWriter isr = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt"));
OutputStreamWriter isr2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt") , "GBK");

指定编码写出

package top.onefine.demo.java.io.reverseStream;

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

/**
    java.io.InputStreamReader extends Reader
    InputStreamReader:是字节流通向字符流的桥梁：它使用指定的 charset 读取字节并将其解码为字符。(解码:把看不懂的变成能看懂的)

    继承自父类的共性成员方法:
        int read() 读取单个字符并返回。
        int read(char[] cbuf)一次读取多个字符,将字符读入数组。
        void close() 关闭该流并释放与之关联的所有资源。
    构造方法:
        InputStreamReader(InputStream in) 创建一个使用默认字符集的 InputStreamReader。
        InputStreamReader(InputStream in, String charsetName) 创建使用指定字符集的 InputStreamReader。
        参数:
            InputStream in:字节输入流,用来读取文件中保存的字节
            String charsetName:指定的编码表名称,不区分大小写,可以是utf-8/UTF-8,gbk/GBK,...不指定默认使用UTF-8
     使用步骤:
        1.创建InputStreamReader对象,构造方法中传递字节输入流和指定的编码表名称
        2.使用InputStreamReader对象中的方法read读取文件
        3.释放资源
     注意事项:
        构造方法中指定的编码表名称要和文件的编码相同,否则会发生乱码
 */
public class Demo03InputStreamWriter {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
//        read_utf8();
        read_gbk();
    }

    // 使用InputStreamReader读取GBK格式的文件
    private static void read_gbk() {
    
    
        try(
                InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("src/main/java/top/onefine/demo/java/io/gbk encode file.txt")
                        , "gbk");
        ) {
    
    
            int len = 0;
            while ((len = isr.read()) != -1)
                System.out.print((char) len);
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }

    // 使用InputStreamReader读取UTF-8格式的文件
    private static void read_utf8() {
    
    
        try(
                InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("src/main/java/top/onefine/demo/java/io/c.txt")
                        /*, "utf-8"*/);
        ) {
    
    
            int len = 0;
            while ((len = isr.read()) != -1)
                System.out.print((char) len);
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

转换流理解图解

栗子：将GBK编码的文本文件，转换为UTF-8编码的文本文件

package top.onefine.demo.java.io.reverseStream;

import java.io.*;

/**
    练习：转换文件编码
        将GBK编码的文本文件，转换为UTF-8编码的文本文件。

    分析:
        1.创建InputStreamReader对象,构造方法中传递字节输入流和指定的编码表名称GBK
        2.创建OutputStreamWriter对象,构造方法中传递字节输出流和指定的编码表名称UTF-8
        3.使用InputStreamReader对象中的方法read读取文件
        4.使用OutputStreamWriter对象中的方法write,把读取的数据写入到文件中
        5.释放资源
 */
public class Demo04Test {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        try (
                InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("src/main/java/top/onefine/demo/java/io/d.txt"), "gbk");
                OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("src/main/java/top/onefine/demo/java/io/e.txt"), "utf-8");
        ) {
    
    
            int len;
            while ((len = isr.read()) != -1)
                osw.write(len);
//            osw.flush();
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

第三章 序列化

3.1 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，该字节序列包含该 对象的数据 、 对象的类型 和 对象中存储的属性 等信息。字节序列写出到文件之后，相当于文件中持久保存了一个对象的信息。

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。看图理解序列化：

3.2 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

• public ObjectOutputStream(OutputStream out) ： 创建一个指定OutputStream的ObjectOutputStream。

构造举例，代码如下：

FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream("employee.txt");
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fileOut);

序列化操作

1. 一个对象要想序列化，必须满足两个条件:

• 该类必须实现 java.io.Serializable 接口， Serializable 是一个标记接口，不实现此接口的类将不会使任何状态序列化或反序列化，会抛出 NotSerializableException 。
• 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可序列化的，则该属性必须注明是瞬态的，使用transient 关键字修饰。

package top.onefine.demo.java.io.objectStream;

import lombok.*;
import java.io.Serializable;

/**
    序列化和反序列化的时候,会抛出NotSerializableException没有序列化异常
    类通过实现 java.io.Serializable 接口以启用其序列化功能。未实现此接口的类将无法使其任何状态序列化或反序列化。
    Serializable接口也叫 标记型 接口
        要进行序列化和反序列化的类必须实现Serializable接口,就会给类添加一个标记
        当我们进行序列化和反序列化的时候,就会检测类上是否有这个标记
            有:就可以序列化和反序列化
            没有:就会抛出 NotSerializableException 异常
    去市场买肉-->肉上有一个蓝色章(检测合格)-->放心购买-->买回来怎么吃随意


    static关键字:静态关键字
        静态优先于非静态加载到内存中(静态优先于对象进入到内存中)
        被static修饰的成员变量 不能被序列化的 ,序列化的都是对象
        如：private static int age;
        则：oos.writeObject(new Person("小美女",18));  // 序列化
        后：Object o = ois.readObject();  // 反序列化
        输出：Person{name='小美女', age=0}  // 0是成员变量默认值

    transient关键字:瞬态关键字
        被transient修饰成员变量,不能被序列化
        如：private transient int age;
        则：oos.writeObject(new Person("小美女",18));
        后：Object o = ois.readObject();
        输出：Person{name='小美女', age=0}
        所以transient关键字的功能和static关键字相似，但是没有static(静态)的含义
 */
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class Person implements Serializable {
    
    
    private String name;
    private Integer age;
}

2. 写出对象方法

• public final void writeObject (Object obj) : 将指定的对象写出。

package top.onefine.demo.java.io.objectStream;

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectOutputStream;

/**
    java.io.ObjectOutputStream extends OutputStream 对象的序列化流
    作用: 把对象以流的方式写入到文件中保存

    构造方法:
        ObjectOutputStream(OutputStream out) 创建写入指定 OutputStream 的 ObjectOutputStream。
        参数:
            OutputStream out:字节输出流
    特有的成员方法:
        void writeObject(Object obj) 将指定的对象写入 ObjectOutputStream。

    使用步骤:
        1.创建ObjectOutputStream对象,构造方法中传递字节输出流
        2.使用ObjectOutputStream对象中的方法writeObject,把对象写入到文件中
        3.释放资源
 */
public class Demo01ObjectOutputStream {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        try (
                ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("src/main/java/top/onefine/demo/java/io/f.txt"));
        ) {
    
    
             oos.writeObject(new Person("one fine", 19));
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

3.3 ObjectInputStream类

ObjectInputStream反序列化流，将之前使用ObjectOutputStream序列化的原始数据恢复为对象。

构造方法

• public ObjectInputStream(InputStream in) ： 创建一个指定InputStream的ObjectInputStream。

反序列化操作1

如果能找到一个对象的class文件，我们可以进行反序列化操作，调用 ObjectInputStream 读取对象的方法：

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

package top.onefine.demo.java.io.objectStream;

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

/**
    java.io.ObjectInputStream extends InputStream
    ObjectInputStream:对象的反序列化流
    作用:把文件中保存的对象,以流的方式读取出来使用

    构造方法:
        ObjectInputStream(InputStream in) 创建从指定 InputStream 读取的 ObjectInputStream。
        参数:
            InputStream in:字节输入流
    特有的成员方法:
        Object readObject() 从 ObjectInputStream 读取对象。

    使用步骤:
        1.创建ObjectInputStream对象,构造方法中传递字节输入流
        2.使用ObjectInputStream对象中的方法readObject读取保存对象的文件
        3.释放资源
        4.使用读取出来的对象(打印)

     readObject方法声明抛出了ClassNotFoundException(class文件找不到异常)
     当不存在对象的class文件时抛出此异常
     反序列化的前提:
        1.类必须实现Serializable
        2.必须存在类对应的class文件
 */
public class Demo02ObjectInputStream {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
    
    
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("src/main/java/top/onefine/demo/java/io/f.txt"));
        Object o = ois.readObject();
        ois.close();
        System.out.println(o);
    }
}

对于JVM可以反序列化对象，它必须是能够找到class文件的类。如果找不到该类的class文件，则抛出一个ClassNotFoundException 异常。

反序列化操作2

另外，当JVM反序列化对象时，能找到class文件，但是class文件在序列化对象之后发生了修改，那么反序列化操作也会失败，抛出一 InvalidClassException异常。发生这个异常的原因如下：

• 该类的序列版本号与从流中读取的类描述符的版本号不匹配
• 该类包含未知数据类型
• 该类没有可访问的无参数构造方法

演示：Persion对象序列化完成后，修改Persion类，重新编译。就能够达到class文件在序列化对象之后发生了修改的效果。

@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class Person implements Serializable {
    
    
    private String name;
    public Integer age;  // 修改了访问修饰符
}

执行src/main/java/top/onefine/demo/java/io/objectStream/Demo02ObjectInputStream.java类后：

Serializable 接口给需要序列化的类，提供了一个序列版本号。 serialVersionUID 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。

解决方法：

@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class Person implements Serializable {
    
    
    static final long serialVersionUID = 9631L;  // 修改了这
    private String name;
    private Integer age;
}

先执行src/main/java/top/onefine/demo/java/io/objectStream/Demo01ObjectOutputStream.java（序列化），再执行src/main/java/top/onefine/demo/java/io/objectStream/Demo02ObjectInputStream.java（反序列化），后面无论Person类怎么修改，都能序列化。

一个栗子

package top.onefine.demo.java.io.objectStream;

import java.io.*;
import java.util.ArrayList;

/**
    练习：序列化集合
        当我们想在文件中保存多个对象的时候
        可以把多个对象存储到一个集合中
        对集合进序列化和反序列化
    分析:
        1.定义一个存储Person对象的ArrayList集合
        2.往ArrayList集合中存储Person对象
        3.创建一个序列化流ObjectOutputStream对象
        4.使用ObjectOutputStream对象中的方法writeObject,对集合进行序列化
        5.创建一个反序列化ObjectInputStream对象
        6.使用ObjectInputStream对象中的方法readObject读取文件中保存的集合
        7.把Object类型的集合转换为ArrayList类型
        8.遍历ArrayList集合
        9.释放资源
 */
public class Demo03Test {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
    
    
        //1.定义一个存储Person对象的ArrayList集合
        ArrayList<Person> list = new ArrayList<>();
        //2.往ArrayList集合中存储Person对象
        list.add(new Person("张三",18));
        list.add(new Person("李四",19));
        list.add(new Person("王五",20));
        //3.创建一个序列化流ObjectOutputStream对象
        String path = "src/main/java/top/onefine/demo/java/io/g.txt";
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(path));
        //4.使用ObjectOutputStream对象中的方法writeObject,对集合进行序列化
        oos.writeObject(list);
        //5.创建一个反序列化ObjectInputStream对象
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(path));
        //6.使用ObjectInputStream对象中的方法readObject读取文件中保存的集合
        Object o = ois.readObject();
//        //7.把Object类型的集合转换为ArrayList类型
//        ArrayList<Person> list2 = (ArrayList<Person>) o;
//        //8.遍历ArrayList集合
//        for (Person p : list2)
//            System.out.println(p);
        System.out.println(o);
        //9.释放资源
        ois.close();
        oos.close();
    }
}

第四章 打印流

4.1 概述

平时我们在控制台打印输出，是调用 print 方法和 println 方法完成的，这两个方法都来自于java.io.PrintStream类，该类能够方便地打印各种数据类型的值，是一种便捷的输出方式。

4.2 PrintStream类

构造方法

• public PrintStream(String fileName) ： 使用指定的文件名创建一个新的打印流。

构造举例，代码如下：

package top.onefine.demo.java.io.printStream;

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

/**
    java.io.PrintStream:打印流
        PrintStream 为其他输出流添加了功能，使它们能够方便地打印各种数据值表示形式。
    PrintStream特点:
        1.只负责数据的输出,不负责数据的读取
        2.与其他输出流不同，PrintStream 永远不会抛出 IOException
        3.有特有的方法,print,println
            void print(任意类型的值)
            void println(任意类型的值并换行)
    构造方法:
        PrintStream(File file):输出的目的地是一个文件
        PrintStream(OutputStream out):输出的目的地是一个字节输出流
        PrintStream(String fileName) :输出的目的地是一个文件路径
    PrintStream extends OutputStream
    继承自父类的成员方法:
        - public void close() ：关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
        - public void flush() ：刷新此输出流并强制任何缓冲的输出字节被写出。
        - public void write(byte[] b)：将 b.length字节从指定的字节数组写入此输出流。
        - public void write(byte[] b, int off, int len) ：从指定的字节数组写入 len字节，从偏移量 off开始输出到此输出流。
        - public abstract void write(int b) ：将指定的字节输出流。
    注意:
        如果使用继承自父类的write方法写数据,那么查看数据的时候会查询编码表 97->a
        如果使用自己特有的方法print/println方法写数据,写的数据原样输出 97->97
 */
public class Demo01PrintStream {
    
    

    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
    
    
        // 输出的目的地是一个文件路径
        PrintStream ps = new PrintStream("src/main/java/top/onefine/demo/java/io/h.txt");
        // 使用继承自父类的write方法写数据
//        ps.write(97);  // a
        // 使用自己特有的方法print/println方法写数据
        ps.println(97);  // 97
        ps.close();
    }
}

改变打印流向

System.out 就是 PrintStream 类型的，只不过它的流向是系统规定的，打印在控制台上。不过，既然是流对象，我们就可以玩一个"小把戏"，改变它的流向。

package top.onefine.demo.java.io.printStream;

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

/**
    可以改变输出语句的目的地(打印流的流向)
    输出语句,默认在控制台输出
    使用System.setOut方法改变输出语句的目的地改为参数中传递的打印流的目的地
        static void setOut(PrintStream out)
          重新分配“标准”输出流。
 */
public class Demo02PrintStream {
    
    

    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
    
    
        System.out.println("默认：在控制台中输出");
        PrintStream ps = new PrintStream("src/main/java/top/onefine/demo/java/io/i.txt");
        System.setOut(ps);  // 把输出语句的目的地改变为打印流的目的地
        System.out.println("修改后：在打印流的目的地中输出");
        ps.close();
    }
}