java IO流

一.流的关系

1. I O 流的分类:

Java的IO流根据处理数据类型分为:字节流( InputStream / OutputStream)和字符流 (Reader / Writer );

根据数据流向分为:输入流(Input)和输出流(Output);

2. 字节流和字符流

1)字节流: 是最基本的IO流;

读取单位为字节(8bit),通常使用Byte [] buffer = new Byte[size]来定义一次读取字节数的多少;

可处理所有类型的数据;

2)字符流: 由于数据编码不同,而有了对字符进行高效操作的流对象,本质基于读取字节流时,查了指定码表;

读取单位为字符,通常使用Char [] buffer = new Char[size]来定义一次读取的字符数;

只能处理字符类型的数据;

只要是处理纯文本数据,优先考虑字符流,除此之外都是用字节流;

3.字节流的输入流输出流对应

1)输入流 ( InputStreamIO )

InputStream 是所有的输入字节流的父类，它是一个抽象类。
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;
ObjectInputStream(序列化时用到) 和所有FilterInputStream 的子类都是装饰流（装饰器模式的主角）

2)输出流( OutputStream )

OutputStream 是所有的输出字节流的父类，它是一个抽象类。
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;
ObjectOutputStream (反序列化)和所有FilterOutputStream 的子类都是装饰流。

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吧！

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。
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。
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。
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。
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.字符流对应关系

1)字符输入流(Reader)

Reader 是所有的输入字符流的父类，它是一个抽象类。
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。
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。
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。
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。

2)字符输出流(Writer)

Writer 是所有的输出字符流的父类，它是一个抽象类。
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;
BufferedWriter 是一个装饰器为Writer 提供缓冲功能。
PrintWriter 和PrintStream 极其类似，功能和使用也非常相似。
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。

5.符流与字节流转换

转换流的特点：

其是字符流和字节流之间的桥梁
可对读取到的字节数据经过指定编码转换成字符
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？

当字节和字符之间有转换动作时；
流操作的数据需要编码或解码时。

具体的对象体现：

InputStreamReader:字节到字符的桥梁
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。

6.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

7.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：

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。
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(r,rw)

注意：该对象在实例化时，如果要操作的文件不存在，会自动创建；如果文件存在，写数据未指定位置，会从头开始写，即覆盖原有的内容。 可以用于多线程下载或多个线程同时写数据到文件

以上参考文章:https://www.cnblogs.com/cangsir/p/5397619.html

二.IO流的使用

1.使用字节流复制文件

    @Test //使用字节流复制文件
    public void test1(){
        //初始化文件输入流和文件输出流
        FileOutputStream fileOutputStream = null;
        FileInputStream fileInputStream = null;
        long start = System.currentTimeMillis();
        try {
            //文件读取和文件输出位置
            fileOutputStream = new FileOutputStream(new File("D:\\java\\javacopy.rar"));
            fileInputStream = new FileInputStream(new File("D:\\java\\java.rar"));
            //每次读取的字节数
            byte[] bytes = new byte[128];
            //当读取的字节数不为空时,写出字节到输出位置
            while ((fileInputStream.read(bytes)) != -1) {
                fileOutputStream.write(bytes);
            }
        }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //关闭流
            try {
                fileInputStream.close();
                fileOutputStream.close();
            }catch (IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("cost time : "+(System.currentTimeMillis() - start));
        }
    }

cost time : 68852

2.使用缓冲字节流复制文件

    @Test
    public void test2() {
        BufferedInputStream bufferedInputStream = null;
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream = null;
        long start = System.currentTimeMillis();
        try{
            bufferedInputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream(new File("D:\\java\\java.rar")));
            bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(new File("D:\\java\\javacopy.rar")));
            byte[] bytes = new byte[128];
            while (bufferedInputStream.read(bytes) !=-1){
                bufferedOutputStream.write(bytes);
            }

        }catch (IOException e ){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                bufferedInputStream.close();
                bufferedOutputStream.close();
            }catch (IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("cost time : "+(System.currentTimeMillis() - start));
        }


    }

cost time : 13986

很明显,花费的时间节约了近5/6;

3.使用字符流复制文本文档

    @Test
    public void test3() {
        InputStreamReader  inputStreamReader = null;
        OutputStreamWriter outputStreamWriter = null;
        long start = System.currentTimeMillis();
        try {
            //字节流转字符流,这里最好指定Charset字符集编码,如中文指定GBK,否则将使用本地默认字符集,这里你不清楚格式的话会导致乱码
            inputStreamReader = new InputStreamReader(new FileInputStream(new File("source.txt")),"GBK");
            outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(new File("target.txt")),"GBK");

            char[] buffer = new char[16];
            while (inputStreamReader.read(buffer) !=-1){
                outputStreamWriter.write(buffer);
            }
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                inputStreamReader.close();
                outputStreamWriter.close();
            }catch (IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("cost time : "+(System.currentTimeMillis() - start));
        }

    }

cost time : 8769

4.缓冲字符流

@Test
    public void test4() {
        BufferedReader reader = null;
        BufferedWriter writer = null;

        long start = System.currentTimeMillis();
        try {
            //字节流转字符流,这里最好指定Charset字符集编码,如中文指定GBK,否则将使用本地默认字符集,这里你不清楚格式的话会导致乱码
            reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream(new File("source.txt")),"GBK"));
            writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(new File("target.txt")),"GBK"));

            char[] buffer = new char[512];
            while (reader.read(buffer) !=-1){
                writer.write(buffer);
            }
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                reader.close();
                writer.close();
            }catch (IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("cost time : "+(System.currentTimeMillis() - start));
        }

    }

cost time : 8580

消耗时间为何没有显著减少呢?(评论区留言呗... ...)

   @Test
    public void test5() {
        BufferedReader reader = null;
        BufferedWriter writer = null;

        long start = System.currentTimeMillis();
        try {
            //字节流转字符流,这里最好指定Charset字符集编码,如中文指定GBK,否则将使用本地默认字符集,这里你不清楚格式的话会导致乱码
            reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream(new File("source.txt")),"GBK"));
            writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(new File("target.txt")),"GBK"));
            String text ;
            while ((text = reader.readLine()) !=null){
                writer.write(text);
            }
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
               // writer.flush();
                reader.close();
                writer.close();
            }catch (IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("cost time : "+(System.currentTimeMillis() - start));
        }

    }

cost time : 10492

时间反而增加了???

@Test
    public void test6(){

        FileReader reader = null;
        FileWriter writer = null;
        long start = System.currentTimeMillis();
        try {
            reader = new FileReader("source1.txt");
            writer = new FileWriter("target1.txt",true);
            char[] buffer = new char[512];
            while (reader.read(buffer) !=-1){
                writer.write(buffer);
            }
        }catch (IOException e){
        }finally {
            try {
                reader.close();
                writer.close();
            }catch (IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("cost time : "+(System.currentTimeMillis() - start));
        }
    }

不知道为什么target(6K)比source(5K)大1k,对比文件完全一样,奇怪???

7.读取某部分(演示)

@Test
    public void test7() throws IOException{
        RandomAccessFile randomAccessFile = new RandomAccessFile("source1.txt","r");
        FileWriter writer = new FileWriter("target3.txt");
        long length = randomAccessFile.length();
        System.out.println("文件大小:"+length);
        randomAccessFile.seek(length-103);
        byte[] bytes = new byte[9];
        while (randomAccessFile.read(bytes) !=-1){
            System.out.println(new String(bytes,"UTF-8"));
            writer.write(new String(bytes,"UTF-8"));
        }
        writer.flush();
    }

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