Java笔记：IO流

IO概述

数据的传输，可以看作一种数据的流动，按照流动的放心，以内存为基准，分为输入input和输出output，即流向内存是输入流，流出内存是输出流

java中I/O操作，主要是指使用java.io包下的内容，进行输入输出操作，输入也被叫做读取数据，输出也被叫做写出数据

IO分类

根据数据的流向分为：输入流和输出流

输入流：把数据从其他设备上读取到内存的流
输出流：把数据从内存中写出到其他设备上的流

根据数据的类型分为：字节流和字符流

字节流：以字节为单位，读写数据的流
字符流：以字符为单位，读写数据的流

顶级父类

流	输入流	输出流
字节流	字节输入流InputStream	字节输出流OutputStream
字符流	字符输入流Reader	字符输出流Writer

分类概述

OutputStream:输出流的抽象类: FileOutputStream：字节输出流; ObjectOutputStream：序列化流; FilterOutputStream ：自带过滤器的输出流
———- BufferedOutputStream：字节缓冲输出流
———- PrintStream:打印流
InputStream:输入流的抽象类: FileInputStream：字节输入流; ObjectInputStream：反序列化流; FilterInputStream：自带过滤器的输入流 —–> BufferedInputStream：字节缓冲输入流
Writer:字符输出流的抽象类: BufferedWriter：字符缓冲输出流; OutputStreamWriter：转换编码的字符输出流 —–> FileWriter ：字符输出流
Reader:字符输入流的抽象类: BufferedReader：字符缓冲输入流; InputStreamReader：转换编码的字符输入流 —–> FileReader：字符输入流

字节流

一切文本数据在存储时，都是以二进制数字的形式保存，都是一个一个的字节，在传输时也一样如此，所以，字节流可以传输任意文件数据，在操作流的时候，要注意无论使用任何流对象，底层传输的始终为二进制数据

字节输出流【OutputStream】

java.io.OutputStream 抽象类是所有字节输出流的超类，将指定的字节信息写出到目的地，它定义了字节输出流的基本共性功能方法

public void close() :关闭此输出流并释放与此流相关联的所有系统资源
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

close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源

FileOutputStream类

java.io.FileOutputStream类是文件输出流，用于将数据写出到文件
构造方法

public FileOutputStream(File file) :创建文件输出流以写入由指定的File对象表示的文件
public FileOutputStream(String name) :创建文件输出流以指定的名称写入文件

当创建一个流对象的时候，必须传入一个文件路径，若在该路径下不存在这个文件，便会创建该文件，如果有这个文件会清空这个文件的数据
代码：

public class FileOutputStreamConstructor throws IOException{
    public static void main(String[] args){
        //使用File对象创建流对象
        File file = new File("a.txt");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
        //使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos1 = new FileOutputStream("b.txt");
    }
}

写出字节数据

1.写出字节：write（int b）方法，每次可以写出一个字节数据：

public class FOSWrite{
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        //使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
        //写出数据
        fos.write(97);
        fos.write(97);
        fos.write(97);
        //关闭资源
        fos.close();
        //输出abc
    }
}

虽然参数为int类型四个字节，但是只会保留一个字节的信息写出
流操作完毕后必须调用close方法释放系统资源
2.写出字节数组：write(byte[] b) 每次可以写出数组中的数据，代码：

public class FOSwrite{
    public static void main(Srting[] args) throws IOException{
        //使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
        //字符串转换为字节数组
        byte[] b = "张三丰".getBytes();
        //写出字节数组数据
        fos.write(b);
        //关闭资源
        fos.close();
        //输出张三丰
    }
}

3.写出指定长度字节数组：write(byte[] b,int off,int len),每次写出从off索引开始len个字节，代码：

public class FOSwrite{
    public static void main(Srting[] args) throws IOException{
        //使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
        //字符串转换为字节数组
        byte[] b = "abcde".getBytes();
        //写出从索引2开始，2个字节长度
        fos.write(b,2,2);
        //关闭资源
        fos.close();
        //输出cd
    }
}

数据追加续写

以上代码每次程序运行都会创建输出流对象，清空目标文件中的数据，其实还有保留目标文件中的数据，添加新数据的方法

public FileOutputStream(File file,boolean append) :创建文件输出流以写入由指定的File对象表示的文件
public FileOutputStream(String name,boolean append) :创建文件输出流以以指定的名称写入文件

这两个构造方法参数中都需要传入一个布尔值，true表示追加数据，flase表示清空原有数据，这样创建的输出流对象就可以指定是否追加续写了，代码：

public class FOSwrite{
    public static void main(Srting[] args) throws IOException{
        //使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt"，true);
        //字符串转换为字节数组
        byte[] b = "abcde".getBytes();
        fos.write(b);
        //关闭资源
        fos.close();
        //输出cdabcde
    }
}

写出换行

在windows系统中换行符号是\r\n，可以指定追加续写

回车符\r和换行符\n
回车符：回到一行的开头
换行符：下一行

系统中的换行
windows系统里，每行结尾是回车加换行即\r\n
Linux系统里每行结尾只有换行即\n
Mac系统里，每行结尾是回车即\r，从Mac OS X开始于Linux统一

字节输入流【InputStream】

java.io.InputStream 抽象类是表示字节输入流的所有类的超类，可以读取字节信息到内存中，它定义了字节输入流的基本共性功能方法

public void close() :关闭此输入流并释放与此流相关联的所有系统资源
public abstract int read() ：从输入流读取数据的下一个字节
public int read(byte[] b) ：从输入流中读取一些字节数，并将它们存储到字节数组b中

close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源

FileInputStream类

java.io.FileInputStream 类是文件输入流类，从文件中读取字节 **构造方法** - `public FileInputStream(File file)` :通过打开与实际文件的连接来创建一个FileInputStream,该文件由文件系统中的File对象file命名 - `public FileInputStream(String name)` :通过打开与实际文件的连接来创建一个FileInputStream,该文件由文件系统中的路径名name命名当创建一个流对象时，必须传入一个文件路径，此路径下没有存在该文件就会抛出FileNotFoundException 构造举例：

public class FileInputStreamConstructor{
    public static void main(String[] args)throws IOException{
        //使用File对象创建流对象
        File file = new File("a.txt");
        FileInputStream fos = new FileInputStream(file);
    }
}

读取字节数据

1.读取字节：read方法，每次可以读取一个字节的数据，提升为int类型，读取到文件末尾时返回-1，代码使用：

public class FISRead{
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
        int read = fis.read();
        System.out.println((char)read);
        read = fis.read();
        System.out.println((char)read);
        read = fis.read();
        System.out.println((char)read);
        read = fis.read();
        System.out.println((char)read);
        read = fis.read();
        System.out.println((char)read);
        //末尾处返回-1
        read = fis.read();
        System.out.println((char)read);
        fis.close();
    }
]

循环改进读取方式：

public class FISRead{
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
        int b;
        while((b = fis.read()) != -1){
            System.out.println((char)b);
        }
        fis.close();
    }
}

虽然读取了一个字节，但是会自动提升为int类型
流操作完毕之后必须执行close方法

2.使用字节数组读取：read(byte[] b),每次读取b的长度字节到数组中，返回读取到的有效字节个数，读取到末尾时返回-1，代码使用：

public class FISRead{
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
        int len;
        byte[] b = new byte[2];
        while((len = fis.read(b)) != -1){
            System.out.println(new String(b,0,len));
        }
        fis.close();
    }
}

使用数组读取，每次读取多个字节，减少了系统间IO操作次数，从而提高了读写效率，建议开发中使用
流的关闭原则，先开后关，后开先关

字符流

使用字节流读取文本文件的时候，可能会遇到一些问题，例如遇到中文字符时可能不会显示完整的字符，因为一个中文字符可能占用多个字节存储，所以java提供了一些字符流类，以字符为单位读写数据，专门用于处理文本文件

字符输入流【Reader】

java.io.Reader 抽象类时表示用于读取字符流的所有类的超类，可以读取字符信息到内存中，它定义了字符输入流的基本共性功能方法

public void close() :关闭此流以及相关联的任何系统资源
public int read() :从输入流读取一个字符
public int read(char[] cbuf) ：从输入流中读取一些字符，并存储到字符数组cbuf中

FileReader类

java.io.FileReader 类就是读取字符文件的便利类，构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区

字符编码：字节与字符的对应规则，windows系统的中文编码默认时GBK编码表，idea中为UTF-8
字节缓冲区：一个字节数组，用来临时存储字节数据

构造方法

FileReader(File file) :创建一个新的FileReader，给定要读取的File对象
FileReader(String fileName) :创建一个新的FileReader，给定要读取的文件的名称

当创建一个流对象的时候，必须传入一个文件路径
构造：

public class FileReaderConstructor{
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        File file = new File("a.txt");
        FileReader fr = new FileReader(file);

        FileReader fr1 = new FileReader("b.txt");
    }
}

读取字符数据
1.读取字符：使用read方法每次可以读取一个字符，并且提升为int型，读取到文件末尾时返回-1，可以利用循环来读取

public class FRRead{
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        //创建对象
        FileReader fr = new FileReader("read.txt");
        //定义一个局部变量保存数据
        int b;
        //循环读取
        while((len = fr.read()) != -1){
            System.out.println((char)b);
        }
        fr.close();
    }
}

2.使用字符数组读取：read(char[] cbuf):每次读取多个字符到数组中，返回读取到的有效字符个数，读取到末尾时返回-1

public class FRRead{
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        FileReader fr = new FileReader("read.txt");
        int len;
        char[] cbuf = new char[1024];
        while((len = fr.read(cbuf)) != -1){
            System.out.println(new String(cbuf,0,len))
        }
        fr.close();
    }
}

字符输出流【Writer】

java.io.Writer 抽象类是表示用于写出字符流的所有类的超类，将指定的字符信息写出到目的地，它定义了字节输出流的基本共性功能方法

void write(int c) ：写入单个字符
void writer(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，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 ,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，并先刷新

FileWriter类

java.io.FileWriter 类是写出字符到文件的便利类，构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区
构造方法

FileWriter(File file) :创建一个新的FileWriter，给定要读取的File对象
FileWriter(String fileName) :创建一个新的FileWriter，给定要读取的文件的名称

当你创建一个流对象的时候，必须传入一个文件路径
举例

public class FileWriterConstructor{
    public static void main(String[] args){
        File file = new File("a.txt");
        FileWriter fw = new FileWriter(file);

        FileWriter fw1 = new FileWriter("b.txt"); 
    }
}

基本写出数据
使用write方法可以一次写出一个字节，字符数组或者字符串
关闭和刷新
因为内置缓冲区的原因，如果不关闭输出流，就无法写出字符到文件中，但是关闭流对象，就无法继续写出数据，那么就要使用flush方法

flush：刷新缓冲区，并可以继续使用流对象
close：先刷新缓冲区，然后通知系统释放资源，不可继续使用流对象

即便调用了flush方法，在操作的最后还是要调用close方法释放资源
字符流只能操作文本文件，不能操作图片，视频等非文本文件
当只是单纯读写文本文件的时候使用字符流，其他情况使用字节流

IO异常的处理

**JDK7之前的处理方式** 实际开发中不能通过抛出异常的方式来处理异常，建议使用try..catch…finally代码

public class HandleExcepetion1{
    public static void main(String[] args){
        //声明变量
        FileWriter fw = null;
        try{
            //创建流对象
            fw = new FileWriter("fw.txt");
            //写出数据
            fw.write("123456");
        } catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        } finally{
            try{
                if(fw != null){
                    fw.close();
                }
            } catch (IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

**JDK7的处理** 可以使用JDK7的优化后的try-with-resource语句，该语句确保了每个资源在语句结束时关闭，所谓的资源是指程序完成后必须关闭的对象格式：

try(创建流对象，多个对象之间使用;分隔){
    //读写数据
} catch (IOException e){
    e.printStackTrace();
}

演示

public class HandleException2{
    public static void main(String[] args){
        //创建流对象
        try(FileWriter fw= new FileWriter("fw.txt");){
            //写出数据
            fw.write("123456");
        } catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

缓冲流

除了以上一些基本流以外，还有其他功能更强大的流，比如能够高效读写的缓冲流，转换编码的转换流，持久存储对象的序列化流等等，而这些流都是在基本的流对象基础之上创建而来的，相当于对基本流对象的一种增强。

概述

缓冲流，也叫高效流，是对基本的四个Filexxx流的增强，所以也是四个流，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，是在创建流对象的时候，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

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：

//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"));

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

//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"));

特有方法
字符缓冲流的基本方法与普通字符流的调用方法一致，但是还有一些特有方法

BufferedReader:public String readLine() :读一行文字
BufferedWriter:public void newLine() :写一行行分隔符

转换流

编码引出的问题
在IDEA中使用FileReader读取文本文件时，默认使用的是UTF-8编码，而windows系统创建文件时，默认使用GBK编码，那么读取的时候会产生乱码

InputStreamReader类

转换流java.io.InputStream，作为Reader得子类是从字节流到字符流得桥梁，它能够读取字节并使用指定得字符集将其解码为字符，它得字符集可以由名称指定，也可以接收平台得默认字符集
构造方法

InputStreamReader(InputStream in) :创建一个使用默认字符集得字符流
InputStreamReader(InputStream in，String charsetName) :创建一个使用默认字符集的字符流

构造举例：

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt"));
InputStreamReader isr1 = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt"),"GBK");

OutputStreamWriter类

转换流java.io.OutputStreamWriter，作为Writer的子类，是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 out) :创建一个使用默认字符集的字符流
OutputStreamWriter(OutputStream out,String charsetName) :创建一个使用指定字符集的字符流

构造举例

OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt"));
OutputStreamWriter osw1 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt"),"GBK");

序列化

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，读取信息并且在内存中创建对象

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

ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("employee.txt"));

序列化操作
一个对象如果想被序列化必须满足两个条件

该类必须实现java.io.Serializable接口，该接口是一个标记接口，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
该类的属性必须是可序列化的，如果有一个属性不需要可序列化，则该属性必须注明是瞬态的，使用transient修饰

public class Employee implements Serializable{
    public String name;
    public transient int age;//瞬态修饰成员无法被序列化
    public void method(){
        System.out.println("===");
    }
}

写出对象方法

public final void writeObject(Obkect obj) ：写出指定的对象

public class SerializeDemo{
    public static void main(String args){
        Employee e = new Employee();
        e.name = "11";
        e.age = 18;
        try{
            //创建序列化对象
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("employee.txt"));
            //写出对象
            oos.writeObject(e);
            //释放资源
            oos.close();
        } catch(IOException i){
            i.printStackTrace();
        }
    }
}

ObjectInputStream类

java.io.ObjectInputStream 反序列化流，将之前使用ObjectOutputStream序列化的原始数据恢复成对象
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，就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

public class DeserializeDemo{
    public static void main(String[] args){
        Employee e = null;
        try{
            //创建反序列化流
            FileInputStream fileIn = new FileInputStream("employee.txt");
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fileIn);
            //读取一个对象
            e = (Employee) ois.readObject();
            //释放资源
            in.close();
            fileIn.close();
        } catch(IOException i){
            i.printStackTrace();
            return;
        } catch(ClassNotFoundException c){
            c.printStackTrace();
            return;
        }
        System.out.println("Name:" + e.name);
        System.out.println("Name:" + e.age);
    }
}

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改变，那么反序列化操作也会失败，抛出InvalidClassException异常，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

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

public class Employee implements Serializable{
    //加入序列版本号
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    public String name'
    public int age;
    //添加新的属性，重新编译，可以反序列化，该属性赋为默认值
    public int eid;
    public void method(){
        System.out.println("===");
    }
}

打印流

概述
print 和 println的方法都来自于java.io.PrintStream类

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
举例

PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt");

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，就可以改变它的流向

public class PrintDemo{
    public static void main(String[] args){
        //调用系统打印流，控制台直接输出97
        System.out.println(97);

        //创建打印流，指定文件的名称
        PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt");
        //设置系统的打印流流向，输出到ps.txt
        System.setOut(ps);
        //调用系统的打印流 ps.txt中输出97
        System.out.println(97);
    }
}

IO概述

IO分类

顶级父类

分类概述

字节流

字节输出流【OutputStream】

FileOutputStream类

写出字节数据

数据追加续写

写出换行

字节输入流【InputStream】

FileInputStream类

读取字节数据

字符流

字符输入流【Reader】

FileReader类

字符输出流【Writer】

FileWriter类

IO异常的处理

缓冲流

概述

字节缓冲流

字符缓冲流

转换流

InputStreamReader类

OutputStreamWriter类

序列化

ObjectOutputStream类

ObjectInputStream类

打印流

PrintStream类

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