java输入输出流详细讲解(入门经典),详细讲解JAVA中的IO流

今天我们开始进入学习 java 中比较让人头疼的事, 那就是 I/O 流、多线程、网络编程。这里对 I/O 流的一个详细讲解。希望对大家有点用吧。(不看后悔哦)

一、什么是IO

Java中I/O操作主要是指使用Java进行输入,输出操作。 Java所有的I/O机制都是基于数据流进行输入输出,这些数据流表示了字符或者字节数据的流动序列。

Java的I/O流提供了读写数据的标准方法。任何Java中表示数据源的对象都会提供以数据流的方式读写它的数据的方法。

  Java.io是大多数面向数据流的输入/输出类的主要软件包。

  此外,Java也对块传输提供支持,在核心库 java.nio中采用的便是块IO。 
  JDK1.4版本开始引入了新I/O类库,它位于java.nio包中,新I/O类库利用通道和缓冲区等来提高I/O操作的效率。


  流IO简单易用但效率较低。

  块IO效率很高但编程比较复杂。 

二、Java IO模型 :

java I/O 的设计使用到了 Decorator(装饰器)模式,按功能划分Stream,您可以动态装配这些 Stream,以便获得您需要的功能。

例如,您需要一个具有缓冲的文件输入流,则应当组合使用FileInputStream和BufferedInputStream。

三、数据流的基本概念

数据流是一串连续不断的数据的集合,就象水管里的水流,在水管的一端一点一点地供水,而在水管的另一端看到的是一股连续不断的水流。

数据写入程序可以是一段、一段地向数据流管道中写入数据,这些数据段会按先后顺序形成一个长的数据流。

对数据读取程序来说,看不到数据流在写入时的分段情况,每次可以读取其中的任意长度的数据,但只能先读取前面的数据后,再读取后面的数据。

不管写入时是将数据分多次写入,还是作为一个整体一次写入,读取时的效果都是完全一样的。

  “流是磁盘或其它外围设备中存储的数据的源点或终点。”

在电脑上的数据有三种存储方式,一种是外存,一种是内存,一种是缓存。

比如电脑上的硬盘,磁盘,U盘等都是外存,在电脑上有内存条,缓存是在CPU里面的。

外存、内存、缓存的比较

存储量(依次递减):    外存-->内存-->缓存

读取速度(依次递减):  缓存-->内存-->外存

对于内存和外存的理解,我们可以简单的理解为容器,即外存是一个容器,内存又是另外一个容器。

在Java类库中,IO部分的内容是很庞大的,因为它涉及的领域很广泛:

     标准输入输出,文件的操作,网络上的数据流,字符串流,对象流,zip文件流等等,java中将输入输出抽象称为流,就好像水管,将两个容器连接起来。将数据冲外存中读取到内存中的称为输入流,将数据从内存写入外存中的称为输出流。

流是一个很形象的概念,当程序需要读取数据的时候,就会开启一个通向数据源的流,这个数据源可以是文件,内存,或是网络连接。类似的,当程序需要写入数据的时候,就会开启一个通向目的地的流。

基本流:

一组有序,有起点和终点的字节的数据序列。包括输入流和输出流。

输入流:

 程序从输入流读取数据源。数据源包括外界(键盘、文件、网络…),即是将数据源读入到程序的通信通道。

输出流:

 程序向输出流写入数据。将程序中的数据输出到外界(显示器、打印机、文件、网络…)的通信通道。

为什么设计成数据流呢?

Input Stream不关心数据源来自何种设备(键盘,文件,网络) 
Output Stream不关心数据的目的是何种设备(键盘,文件,网络)

采用数据流的目的就是使得输出输入独立于设备。

四、I/O体系结构

这里写图片描述

简单介绍下上图:

你有没有发现,都是成对出现的, 初学者就很容易混淆,分不清是字节流还是字符流,大家只需要看最后这个单词,如果是 Stream 的话就是字节流,如果是 Reader/Writer 的话就是字符流。

在整个Java.io包中最重要的就是5个类和一个接口。5个类指的是File、OutputStream、InputStream、Writer、Reader;一个接口指的是Serializable.掌握了这些IO的核心操作那么对于Java中的IO体系也就有了一个初步的认识了

Java I/O主要包括如下几个层次,包含三个部分:

1.流式部分――IO的主体部分;

2.非流式部分――主要包含一些辅助流式部分的类,如:File类、RandomAccessFile类和FileDescriptor等类;

3.其他类–文件读取部分的与安全相关的类,如:SerializablePermission类,以及与本地操作系统相关的文件系统的类,如:FileSystem类和Win32FileSystem类和WinNTFileSystem类。

流式部分主要类:

Java中字符是采用Unicode标准,一个字符是16位,即一个字符使用两个字节来表示。为此,JAVA中引入了处理字符的流。

对文件进行操作:

FileInputStream(字节输入流),FileOutputStream(字节输出流),FileReader(字符输入流),FileWriter(字符输出流)

对管道进行操作:

PipedInputStream(字节输入流),PipedOutStream(字节输出流),PipedReader(字符输入流),PipedWriter(字符输出流)

PipedInputStream的一个实例要和PipedOutputStream的一个实例共同使用,共同完成管道的读取写入操作。主要用于线程操作。

字节/字符数组:

ByteArrayInputStream,ByteArrayOutputStream,CharArrayReader,CharArrayWriter是在内存中开辟了一个字节或字符数组。

Buffered缓冲流:

BufferedInputStream,BufferedOutputStream,BufferedReader,BufferedWriter,是带缓冲区的处理流,缓冲区的作用的主要目的是:避免每次和硬盘打交道,提高数据访问的效率。

转化流:

InputStreamReader/OutputStreamWriter,把字节转化成字符。

数据流:

DataInputStream,DataOutputStream。

因为平时若是我们输出一个8个字节的long类型或4个字节的float类型,那怎么办呢?

可以一个字节一个字节输出,也可以把转换成字符串输出,但是这样转换费时间,若是直接输出该多好啊,因此这个数据流就解决了我们输出数据类型的困难。

数据流可以直接输出float类型或long类型,提高了数据读写的效率。

打印流:

printStream,printWriter,一般是打印到控制台,可以进行控制打印的地方。

对象流:

ObjectInputStream,ObjectOutputStream,把封装的对象直接输出,而不是一个个在转换成字符串再输出。

序列化流:

SequenceInputStream。

对象序列化:把对象直接转换成二进制,写入介质中。

注:

使用对象流需要实现Serializable接口,否则会报错。

而若用transient关键字修饰成员变量,不写入该成员变量,若是引用类型的成员变量为null,值类型的成员变量为0.

非流式部分主要类:

File(文件特征与管理):用于文件或者目录的描述信息,例如生成新目录,修改文件名,删除文件,判断文件所在路径等。

RandomAccessFile(随机文件操作):它的功能丰富,可以从文件的任意位置进行存取(输入输出)操作。

File类:

在Java语言的java.io包中,由File类提供了描述文件和目录的操作与管理方法。 
但File类不是InputStream、OutputStream或Reader、Writer的子类,因为它不负责数据的输入输出,而专门用来管理磁盘文件与目录。

作用:File类主要用于命名文件、查询文件属性和处理文件目录。

File类共提供了四个不同的构造函数,以不同的参数形式灵活地接收文件和目录名信息。构造函数:

1)File (String pathname)

 例:File  f1=new File("FileTest1.txt"); //创建文件对象f1,f1所指的文件是在当前目录下创建的FileTest1.txt

2)File(URI uri)

3)File (String parent , String child)

 例:File f2=new  File(“D:\\dir1","FileTest2.txt") ;//  注意:D:\\dir1目录事先必须存在,否则异常

4)File (File parent , String child)

 例:  File  f4=new File("E:\\dir3");
      File  f5=new File(f4,"FileTest5.txt");  //在如果 E:\\dir3目录不存在则需要先使用f4.mkdir()先创建

一个对应于某磁盘文件或目录的File对象一经创建, 就可以通过调用它的方法来获得文件或目录的属性。

   1)public boolean exists( ) 判断文件或目录是否存在

   2)public boolean isFile( ) 判断是文件还是目录 

   3)public boolean isDirectory( ) 判断是文件还是目录

   4)public String getName( ) 返回文件名或目录名

   5)public String getPath( ) 返回文件或目录的路径。

   6)public long length( ) 获取文件的长度 

   7)public String[ ] list ( ) 将目录中所有文件名和目录名保存在字符串数组中返回。 

   8)public File[] listFiles() 返回某个目录下所有文件和目录的绝对路径,返回的是File数组

   9)public String getAbsolutePath() 返回文件或目录的绝对路径

   ....
   File类中还定义了一些对文件或目录进行管理、操作的方法,常用的方法有:
   1) public boolean renameTo( File newFile );    重命名文件

   2) public void delete( );   删除文件

   3) public boolean mkdir( ); 创建目录

   4)public boolean createNewFile(); 创建文件

例子:输出一个目录中的所有文件名(目录可能是多级目录,如a目录中有b、c目录。。。)

FileUtils.java

public class FileUtils {

    public static void listDir(String dir) throws IOException {
        File file = new File(dir);
        //传进来的可能不是一个目录
        if (!file.isDirectory()) {
            throw new IOException(dir+"不是目录");
        }
        //传进来的可能是一个错误的路径
        if (file == null) {
            throw new IOException("没有此路径");
        }
        File[] files = file.listFiles();
        for (File f : files) {
            //有可能是一个多级目录,递归调用
            if (f.isDirectory()) {
                listDir(f.getAbsolutePath());
                //是文件就直接输出该文件的绝对路径
            }else {
                System.out.println(f.getAbsolutePath());
            }
        }
    }
}

Main.java

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileUtils.listDir("E:\\ssh");
    }
}

结果:

这里写图片描述

这里就不多解释了,应该比较简单,代码中也有详细注释。

五、几种流的介绍

1、InputStream抽象类

InputStream 为字节输入流,它本身为一个抽象类,必须依靠其子类实现各种功能,此抽象类是表示字节输入流的所有类的超类。 
继承自InputStream 的流都是向程序中输入数据的,且数据单位为字节(8bit)

InputStream是输入字节数据用的类,所以InputStream类提供了3种重载的read方法.Inputstream类中的常用方法: 
   
  (1) public abstract int read( ):读取一个byte的数据,返回值是高位补0的int类型值。若返回值=-1说明没有读取到任何字节读取工作结束。 
   
  (2) public int read(byte b[ ]):读取b.length个字节的数据放到b数组中。返回值是读取的字节数。该方法实际上是调用下一个方法实现的 
   
  (3) public int read(byte b[ ], int off, int len):从输入流中最多读取len个字节的数据,存放到偏移量为off的b数组中。 
   
  (4) public int available( ):返回输入流中可以读取的字节数。注意:若输入阻塞,当前线程将被挂起,如果InputStream对象调用这个方法的话,它只会返回0,这个方法必须由继承InputStream类的子类对象调用才有用, 
   
  (5) public long skip(long n):忽略输入流中的n个字节,返回值是实际忽略的字节数, 跳过一些字节来读取 
   
  (6) public int close( ) :我们在使用完后,必须对我们打开的流进行关闭.

主要的子类:

 1) FileInputStream:把一个文件作为InputStream,实现对文件的读取操作     

 2) ByteArrayInputStream:把内存中的一个缓冲区作为InputStream使用 

 3) StringBufferInputStream:把一个String对象作为InputStream 

 4) PipedInputStream:实现了pipe的概念,主要在线程中使用 

 5) SequenceInputStream:把多个InputStream合并为一个InputStream 

2、OutputStream抽象类

OutputStream提供了3个write方法来做数据的输出,这个是和InputStream是相对应的。 
   
  (1) public void write(byte b[ ]):将参数b中的字节写到输出流。 
   
  (2)public void write(byte b[ ], int off, int len) :将参数b的从偏移量off开始的len个字节写到输出流。 
   
  (3) public abstract void write(int b) :先将int转换为byte类型,把低字节写入到输出流中。 
   
  (4)public void flush( ) : 将数据缓冲区中数据全部输出,并清空缓冲区。 
   
  (5) public void close( ) : 关闭输出流并释放与流相关的系统资源。

主要的子类:

 1) ByteArrayOutputStream:把信息存入内存中的一个缓冲区中 

 2) FileOutputStream:把信息存入文件中 

 3) PipedOutputStream:实现了pipe的概念,主要在线程中使用 

 4) SequenceOutputStream:把多个OutStream合并为一个OutStream 

注:

流结束的判断:方法read()的返回值为-1时;readLine()的返回值为null时。

3、FileInputStream文件输入流

FileInputStream可以使用read()方法一次读入一个字节,并以int类型返回,或者是使用read()方法时读入至一个byte数组,byte数组的元素有多少个,就读入多少个字节。

在将整个文件读取完成或写入完毕的过程中,这么一个byte数组通常被当作缓冲区,因为这么一个byte数组通常扮演承接数据的中间角色。

作用:以文件作为数据输入源的数据流。或者说是打开文件,从文件读数据到内存的类。

使用方法:

FileInputStream fis = new FileInputStream(“E:\a.txt”);

或 FileInputStream fis = new FileInputStream(“E:/a.txt”);

当然也可以传一个 File ,它还有好多个构造器。大家可以看看源码应该就懂了。

例子: 
将a.txt的内容显示在显示器上

public class FileInputStreamDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        FileInputStream fis = new FileInputStream("a.txt");
        int a;
        while ((a = fis.read()) != -1) {
            System.out.print((char)a);
        }
    }
}

结果:

这里写图片描述

如果将 System.out.print((char)a) 改成 System.out.print(a) 又会是怎样呢?

这里写图片描述

怎么回事呢?不是字节流吗?读出来不就是一个字节,怎么输出一个整数了呢?

答:read()方法确实是读取一个字节,但返回值是 int 类型的,会将取出来的一个字节高位会补 0 成一个 int 型。所以输出来的应该这个数据的 ASCII 码。

使用键盘输入一段中文并输出到控制台,看看会是怎样?

public class FileInputStreamDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        int a;
        while ((a = System.in.read()) != -1) {
            System.out.print(a);
        }
    }
}

可以猜到应该会输出一些整数即 ASCII 码,因为读的时候是一个字节一个字节的读,而中文又不止一个字节,到底要几个字节来表示,这要取决于编码集(我这里的是拆成了三个字节,两个字节是用来标记一行的)。反正会拆成几个字节来读。

结果:

这里写图片描述

那么如果强转成 char 类型又会怎样呢?

public class FileInputStreamDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        int a;
        while ((a = System.in.read()) != -1) {
            System.out.print((char)a);
        }
    }
}

结果:

这里写图片描述

我们看到输入哈,输出?,但这并不是我们想要的。为什么会这样呢?我们来看一下 ? 的 ASCII 码,刚好是 229,这我们就知道它只取了第一字节ASCII码对应的字符。

ASCII 码表可在文章最后查看。

4、FileOutputStream文件输出流

FileOutputStream类用来处理以文件作为数据输出目的数据流;一个表示文件名的字符串,也可以是File或FileDescriptor对象。

作用:用来处理以文件作为数据输出目的数据流;或者说是从内存区读数据到文件

创建文件流的方式:

1)FileOutputStream(File file) 
创建一个向指定 File 对象表示的文件中写入数据的文件输出流。 
例: File f=new File (“d:/myjava/write.txt “); 
FileOutputStream out= new FileOutputStream (f);

2)FileOutputStream(File file, boolean append) 
创建一个向指定 File 对象表示的文件中写入数据的文件输出流。 append表示内容是否追加

3)FileOutputStream(FileDescriptor fdObj) 
创建一个向指定文件描述符处写入数据的输出文件流,该文件描述符表示一 
个到文件系统中的某个实际文件的现有连接。

4)FileOutputStream(String name) 
创建一个向具有指定名称的文件中写入数据的输出文件流。 
例:FileOutputStream out=new FileOutputStream(“d:/myjava/write.txt “);

5)FileOutputStream(String name, boolean append) 
创建一个向具有指定 name 的文件中写入数据的输出文件流。 append表示内容是否追加

注:

(1)文件中写数据时,若文件已经存在,则覆盖存在的文件;

(2)的读/写操作结束时,应调用close方法关闭流。

例子:

使用键盘输入一段内容,将内容保存在文件write.txt中

public class FileOutputStreamDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("write.txt");
        int a;
        while ((a = System.in.read()) != -1) {
            fos.write(a);
        }
    }
}

结果:

这里写图片描述

这里写图片描述

有同学会问了,刚才上面汉字的读取不是一个字节一个字节读,存到文件中的应该也是一个字节一个字节的,那么查看的时候不应该是乱码吗?

答:从键盘读取的时候确实是一个字节一个字节读取,存的时候也是一个字节一个字节存,只不过它会加点标志(不同的编码集标记的方式可能不一样)。(我这里的编码是每个汉字用三个字节编码,用两个字节来标记一行),到时候输出的时候它就会根据标记和汉字所占字节数来拼接成汉字。

我们来输出看一下:

public class FileInputStreamDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //哈:   229 147 136 13 10   
        //哈哈:  229 147 136 229 147 136 13 10  
        //哈哈哈: 229 147 136 229 147 136 229 147 136 13 10  
        //哈哈(两行)哈哈:229 147 136 229 147 136 13 10 229 147 136 229 147 136 13 10 
        FileInputStream fis = new  FileInputStream("a.txt");
        int a;
        while ((a = fis.read()) != -1) {
            System.out.print(a+" ");
        }
    }
}

结果:

这里写图片描述

这里的结果是哈哈(两行)哈哈的输出结果,当然也分别测了四种情况,为了更好的对比:

当 a.txt 的内容为哈、哈哈、哈哈、哈哈(两行)哈哈的时候,存的时候各是什么情况,代码中都写了,大家可以看看。可以发现标记一行的是13 10 这两个字节。不要问我这明明就是个整数不是占4个字节,为什么说是一个字节?read() 的返回值为 int,取出的 byte 高位补0成int。那么怎么拼接的呢?比如:内容为哈的时候,首先找到标记的位置,用(所占字节数-2)/3=汉字的个数,而每个汉字占三个字节,这不就可以三个三个字节拼接出来了吗。

5、缓冲输入输出流 BufferedInputStream/ BufferedOutputStream(也称包装流)

这里写图片描述

计算机访问外部设备非常耗时。访问外存的频率越高,造成CPU闲置的概率就越大。

为了减少访问外存的次数,应该在一次对外设的访问中,读写更多的数据。

为此,除了程序和流节点间交换数据必需的读写机制外,还应该增加缓冲机制。

缓冲流就是每一个数据流分配一个缓冲区,一个缓冲区就是一个临时存储数据的内存。

这样可以减少访问硬盘的次数,提高传输效率。

BufferedInputStream:当向缓冲流写入数据时候,数据先写到缓冲区,待缓冲区写满后,系统一次性将数据发送给输出设备。

BufferedOutputStream :当从向缓冲流读取数据时候,系统先从缓冲区读出数据,待缓冲区为空时,系统再从输入设备读取数据到缓冲区。

a、将文件读入内存:

将BufferedInputStream与FileInputStream相接

FileInputStream in=new FileInputStream( “file1.txt “);

BufferedInputStream bin=new BufferedInputStream(in);

b、将内存写入文件:

将BufferedOutputStream与 FileOutputStream相接

FileOutputStreamout=new FileOutputStream(“file2.txt”);

BufferedOutputStream bin=new BufferedInputStream(out);

c、键盘输入流读到内存 
将BufferedReader与标准的数据流相接

InputStreamReader sin=new InputStreamReader (System.in) ;

BufferedReader bin=new BufferedReader(sin);

例子:从键盘输入一串内容存到file1.txt文件中

public class FileInputStreamDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(new File("file1.txt")));
        String s;
        while ((s = br.readLine()).length() > 0) {
            bw.write(s, 0, s.length());
        }
    }
}

结果:

这里写图片描述

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大家可以看到,我们刚才在键盘上输入的内容并没有存入到这个文件中,这不是操蛋吗?这样只是为了引出包装流的一个特性即因为它是包装流拥有缓存区,每次的读取的数据都存在缓存区中,当缓存区满了的时候才会写入到硬盘上。但是默认的缓存区大小为8192个字节,当然你也可以指定缓存区的大小。显然刚才输入的字符串并没有装满。

这里写图片描述

指定缓存区的大小:包装流的构造器

如 BufferedWriter(Writer out, int size) 
创建一个使用给定大小输出缓冲区的新缓冲字符输出流。size为缓存区的大小

所以就需要我们手动的去刷新缓冲区。调用包装流的 flush() 方法。这个方法的作用就是将缓存区的内容写入到硬盘上并清空缓存区。

当然能不能不写 flush()方法也让它刷新呢?

答:可以,调用 close() 方法关闭流即可。当你调用 close()方法时它会先刷新缓存区。这就是刚才上面所说要记得用完之后要关闭流。不过最好有使用到包装流的时候两个方法都记得写上。

程序说明:

从键盘读入字符,并写入到文件中BufferedReader类的方法:String readLine()

作用:读一行字符串,以回车符为结束。

BufferedWriter类的方法:bout.write(String s,offset,len)

作用:从缓冲区将字符串s从offset开始,len长度的字符串写到某处。

当然包装流中还有许多方法(主要方法):

void write(char ch);//写入单个字符。

void write(char []cbuf,int off,int len)//写入字符数据的某一部分。
void write(String s,int off,int len)//写入字符串的某一部分。

void newLine()//写入一个行分隔符。

void flush();//刷新该流中的缓冲。将缓冲数据写到目的文件中去。

void close();//关闭此流,再关闭前会先刷新他。

6、Writer/Reader字符流

a、Reader抽象类

用于读取字符流的抽象类。子类必须实现的方法只有 read(char[], int, int) 和 close()。但是,多数子类将重写此处定义的一些方法,以提供更高的效率和/或其他功能。

子类简单介绍:

(1) 用指定字符数组作为参数:CharArrayReader(char[]) 

    将字符数组作为输入流:CharArrayReader(char[], int, int) 
读取字符串,构造函数如下: public StringReader(String s); 

2) CharArrayReader:与ByteArrayInputStream对应 

3) StringReader : 与StringBufferInputStream对应 

4) InputStreamReader 
从输入流读取字节,在将它们转换成字符:Public inputstreamReader(inputstream is); 

5) FilterReader: 允许过滤字符流 
protected filterReader(Reader r); 

6) BufferReader :接受Reader对象作为参数,并对其添加字符缓冲器,使用readline()方法可以读取一行。 
Public BufferReader(Reader r); 

主要方法:

  (1)  public int read() throws IOException; //读取一个字符,返回值为读取的字符 


 (2)  public int read(char cbuf[]) throws IOException; /*读取一系列字符到数组cbuf[]中,返回值为实际读取的字符的数量*/ 

  (3)  public abstract int read(char cbuf[],int off,int len) throws IOException; /*读取len个字符,从数组cbuf[]的下标off处开始存放,返回值为实际读取的字符数量,该方法必须由子类实现*/ 

b、 Writer抽象类

写入字符流的抽象类。子类必须实现的方法仅有 write(char[], int, int)、flush() 和 close()。但是,多数子类将重写此处定义的一些方法,以提供更高的效率和/或其他功能。

子类简单介绍:

1) FileWrite: 与FileOutputStream对应  

  将字符类型数据写入文件,使用缺省字符编码和缓冲器大小。 
  Public FileWrite(file f);

2)  chararrayWrite:与ByteArrayOutputStream对应 ,将字符缓冲器用作输出。 

   Public CharArrayWrite(); 
   
3) PrintWrite:生成格式化输出 
   public PrintWriter(outputstream os); 
   
4) filterWriter:用于写入过滤字符流 
   protected FilterWriter(Writer w); 
   
5) PipedWriter:与PipedOutputStream对应

6) StringWriter:无与之对应的以字节为导向的stream  

主要方法:

  (1)  public void write(int c) throws IOException; //将整型值c的低16位写入输出流 
  
  (2)  public void write(char cbuf[]) throws IOException; //将字符数组cbuf[]写入输出流 
  
  (3)  public abstract void write(char cbuf[],int off,int len) throws IOException; //将字符数组cbuf[]中的从索引为off的位置处开始的len个字符写入输出流 
  
  (4)  public void write(String str) throws IOException; //将字符串str中的字符写入输出流 
  
  (5)  public void write(String str,int off,int len) throws IOException; //将字符串str 中从索引off开始处的len个字符写入输出流 
  
  (6)  flush( ) //刷空输出流,并输出所有被缓存的字节。 
  
  (7)close()    关闭流 public abstract void close() throws IOException

当然这些子类我这里就不一一去详细介绍了,我相信大家看懂了字符流的用法,再去学习字符流的话应该不在话下的。

7、输入流和输出流的应用

这里就介绍的文件输入流和文件输出流一起使用的情况。

例子:利用程序将文件a.CHM 拷贝到a.chm中。

这里分别用了四种方式,也算对这些的流的速率的一个对比,这四种情况分别是:

1)基本字节流每次读一个字节

2)基本字节流每次读一组字节

3)高效字节流每次读一个字节(即包装流)

4)高效字节流每次读一组字节(即包装流)

public class CopyDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String source = "a.CHM";
        String dict = "copy.chm";
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        method4(source, dict);
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println((endTime - startTime)+"毫秒");
    }

    // 基本字节流每次读一个字节
    public static void method1(String source, String dict) throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream(source);
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dict);
        int a;
        while ((a = fis.read()) != -1) {
            fos.write(a);
        }
        fos.close();
        fis.close();
    }

    // 基本字节流每次读一组字节
    public static void method2(String source, String dict) throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream(source);
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dict);
        byte[] b = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = fis.read(b)) != -1) {
            fos.write(b, 0, len);
        }
        fos.close();
        fis.close();
    }

    // 高效字节流每次读一个字节
    public static void method3(String source, String dict) throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream(source);
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dict);
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);
        int a;
        while ((a = fis.read()) != -1) {
            fos.write(a);
        }
        bos.close();
        bis.close();
    }

    // 基本字节流每次读一组字节
    public static void method4(String source, String dict) throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream(source);
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dict);
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);
        byte[] b = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = fis.read(b)) != -1) {
            fos.write(b, 0, len);
        }
        bos.close();
        bis.close();
    }
}

当然测试的文件尽量大点,不然差别不是很明显,我这里的a.CHM文件的大小为35.2 MB。当然用时也跟计算机性能有点关系。当然文件大点差别就更加明显点。

在我电脑上的四种情况的用时为:

1.221196毫秒

2.346毫秒

3.220454毫秒

4.335毫秒

这里1和3,2和4比较,可以发现包装流更加高效,为什么呢?

比较下2和4,把这个搞懂,其他的也就懂了。

这里写图片描述

这两个从硬盘上读取内容的时间应该差不多,但时间就差在写的时间上了,缓存区一般在内存,内存的速度是很快的,将数据写入到硬盘的速度是很慢的,所以我们只需要减少写入硬盘的次数即可。包装流的默认缓存区大小为8192字节,包装流读取8次才写一次,所以包装流的效率是大大增加了。

六、Java IO 的一般使用原则

一)按数据来源(去向)分类:

1 、是文件: FileInputStream, FileOutputStream, ( 字节流 )FileReader, FileWriter( 字符 )

2 、是 byte[] : ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream( 字节流 )

3 、是 Char[]: CharArrayReader, CharArrayWriter( 字符流 )

4 、是 String: StringBufferInputStream, StringBufferOuputStream ( 字节流 )StringReader, StringWriter( 字符流 )

5 、网络数据流: InputStream, OutputStream,( 字节流 ) Reader, Writer( 字符流 )

二)按是否格式化输出分:

1 、要格式化输出: PrintStream, PrintWriter

三)按是否要缓冲分:

1 、要缓冲: BufferedInputStream, BufferedOutputStream,( 字节流 ) BufferedReader, BufferedWriter( 字符流 )

四)按数据格式分:

1 、二进制格式(只要不能确定是纯文本的,比如图片、音频、视频) : InputStream, OutputStream 及其所有带 Stream 结尾的子类

2 、纯文本格式(含纯英文与汉字或其他编码方式); Reader, Writer 及其所有带 Reader, Writer 的子类

五)按输入输出分:

1 、输入: Reader, InputStream 类型的子类

2 、输出: Writer, OutputStream 类型的子类

六)特殊需要:

1 、从 Stream 到 Reader,Writer 的转换类: InputStreamReader, OutputStreamWriter

2 、对象输入输出: ObjectInputStream, ObjectOutputStream

3 、进程间通信: PipeInputStream, PipeOutputStream, PipeReader, PipeWriter

4 、合并输入: SequenceInputStream

5 、更特殊的需要: PushbackInputStream, PushbackReader, LineNumberInputStream, LineNumberReader

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详细讲解JAVA中的IO流

一、流的概念

       流(stream)的概念源于UNIX中管道(pipe)的概念。在UNIX中,管道是一条不间断的字节流,用来实现程序或进程间的通信,或读写外围设备、外部文件等。
       一个流,必有源端和目的端,它们可以是计算机内存的某些区域,也可以是磁盘文件,甚至可以是Internet上的某个URL。
        流的方向是重要的,根据流的方向,流可分为两类:输入流和输出流。用户可以从输入流中读取信息,但不能写它。相反,对输出流,只能往输入流写,而不能读它。
       实际上,流的源端和目的端可简单地看成是字节的生产者和消费者,对输入流,可不必关心它的源端是什么,只要简单地从流中读数据,而对输出流,也可不知道它的目的端,只是简单地往流中写数据。 

       形象的比喻——水流 ,文件======程序 ,文件和程序之间连接一个管道,水流就在之间形成了,自然也就出现了方向:可以流进,也可以流出.便于理解,这么定义流: 流就是一个管道里面有流水,这个管道连接了文件和程序。

二、流的分类

  1. java.io包中的类对应两类流,一类流直接从指定的位置(如磁盘文件或内存区域)读或写,这类流称为结点流(node stream),其它的流则称为过滤器(filters)。过滤器输入流往往是以其它输入流作为它的输入源,经过过滤或处理后再以新的输入流的形式提供给用户,过滤器输出流的原理也类似。 

  2. Java的常用输入、输出流

java.io包中的stream类根据它们操作对象的类型是字符还是字节可分为两大类: 字符流和字节流。

  • Java的字节流

InputStream是所有字节输入流的祖先,而OutputStream是所有字节输出流的祖先。

  • Java的字符流

Reader是所有读取字符串输入流的祖先,而writer是所有输出字符串的祖先。

结合开始所说的输入/输出流 ,出现了个一小框架。

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

JAVA字节流

  • FileInputStream和FileOutputStream
    这两个类属于结点流,第一个类的源端和第二个类的目的端都是磁盘文件,它们的构造方法允许通过文件的路径名来构造相应的流。如: 
    FileInputStream infile = new FileInputStream("myfile.dat");
    FileOutputStream outfile = new FileOutputStream("results.dat");

要注意的是,构造FileInputStream, 对应的文件必须存在并且是可读的,而构造FileOutputStream时,如输出文件已存在,则必须是可覆盖的。

  • BufferedInputStream和BufferedOutputStream
    它们是过滤器流,其作用是提高输入输出的效率。
  • DataInputStream和DataOutputStream
    这两个类创建的对象分别被称为数据输入流和数据输出流。这是很有用的两个流,它们允许程序按与机器无关的风格读写Java数据。所以比较适合于网络上的数据传输。这两个流也是过滤器流,常以其它流如InputStream或OutputStream作为它们的输入或输出。

Java的字符流


    字符流主要是用来处理字符的。Java采用16位的Unicode来表示字符串和字符,对应的字符流按输入和输出分别称为readers和writers。

  • InputStreamReader和OutputStreamWriter
    在构造这两个类对应的流时,它们会自动进行转换,将平台缺省的编码集编码的字节转换为Unicode字符。对英语环境,其缺省的编码集一般为ISO8859-1。
  • BufferedReader和BufferedWriter
    这两个类对应的流使用了缓冲,能大大提高输入输出的效率。这两个也是过滤器流,常用来对InputStreamReader和OutputStreamWriter进行处理。如:

复制代码

 1 import java.io.*;
 2 public class Echo {
 3   public static void main(String[] args) {
 4     BufferedReader in =
 5       new BufferedReader(
 6         new InputStreamReader(System.in));
 7     String s;
 8     try {
 9       while((s = in.readLine()).length() != 0)
10         System.out.println(s);
11       // An empty line terminates the program
12     } catch(IOException e) {
13       e.printStackTrace();
14     }
15   }
16 } 

复制代码

该程序接受键盘输入并回显。

对BufferedReader类,该类的readLine()方法能一次从流中读入一行,但对于BufferedWriter类,就没有一次写一行的方法,所以若要向流中一次写一行,可用PrintWriter类将原来的流改造成新的打印流,PrintWriter类有一个方法println(),能一次输出一行。如: 

............
PrintWriter out = new PrintWriter(new BufferedWriter(
      new FileWriter("D:\javacode\test.txt")));
out.println("Hello World!");
out.close();
............

例子:

1,与控制台相关。的读入/写出。 实现了字符串的复制。

复制代码

 1 import java.io.*;
 2 public class TextRead{
 3 
 4 public static void main(String[] args){
 5    BufferedReader bf = null;/*BufferedReader相当于一个大桶,其实就是内存,这里实现了大量大量的读写 ,而不是读一个字节或字符就直接写如硬盘,加强了对硬盘的保护。*/
 6    try{
 7     while(true){ // while(true){}循环保证程序不会结束
 8     
 9        bf = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
10        /*System.in 为标准输入,System.out为标准输出*/
11        /*InputStreamReader用语将字节流到字符流的转化,这也就是处理流了
12         *在这里相当与2个管道接在System.in与程序之间。
13         *readLine()方法功能比较好用,也就通过处理流来实现更好功能。
14         **/
15      String line = bf.readLine();
16      System.out.println(line);
17     }  
18    }catch(Exception e){
19     e.printStackTrace();
20    }finally{
21     //一定要关闭流,用完后。最好放在
22 
23 filally 里面。  
24     try{   
25      if(bf!=null){
26       bf.close();
27      }
28     }catch(Exception e){
29        e.printStackTrace();
30     }  
31    }  
32 }
33 }

复制代码

2,与文件 相关的 读写。    实现了文件的复制。

复制代码

 1 import java.io.*;
 2 public class TextRead{
 3 
 4 public static void main(String[] args){
 5    File fin,fout;  
 6    BufferedReader bf = null;
 7    PrintWriter pw = null;
 8    try{
 9     fin = new File("zzc.txt"); //注意文件与程序都要在同一个文件夹下。zzc.txt为要被复制的文件。
10     fout = new File("copyzzc.txt"); //如果没有会自动创建。
11     bf = new BufferedReader(new FileReader(fin));
12     pw = new PrintWriter(fout); //PrintWriter为打印流,也可以使用BufferedWriter.
13     String line = bf.readLine();
14     while(line!=null){
15     pw.println(line);
16      line = bf.readLine();
17     }
18    }catch(Exception e){
19     e.printStackTrace();
20    }finally{
21     try{
22     //关闭 文件。
23      if(bf!=null){
24       bf.close();
25       bf = null;
26      }
27      if(pw!=null){
28       pw.close();
29       pw = null;
30      }
31     }catch(Exception e){
32      e.printStackTrace();
33     }
34    }
35 }
36 }

复制代码

还有好多类:

像RandomAccessFile类,序列化接口,都十分重要。

Java有一种特殊类型的IO数据流——DataOutputStream——它可以保证“无论数据来自何种机器,只要使用一个DataInputStream收取这些数据,就可用本机正确的格式保存它们.

以后在把示例加上,还有写比较好的方法。

其实感觉这已经是固定模式了,一提到从键盘读取数据 就会联想到:

new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))

现在水平达不到,还是记些固定格式比较好,以至于会用。

某个老师也说过,创新是建立在扎实的基础之上,越来越觉得基础重要了。

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Java中的流,可以从不同的角度进行分类。

按照数据流的方向不同可以分为:输入流和输出流。

按照处理数据单位不同可以分为:字节流和字符流。

按照实现功能不同可以分为:节点流和处理流。

输出流:

 

输入流:

因此输入和输出都是从程序的角度来说的。

字节流:一次读入或读出是8位二进制。

字符流:一次读入或读出是16位二进制。

字节流和字符流的原理是相同的,只不过处理的单位不同而已。后缀是Stream是字节流,而后缀是Reader,Writer是字符流。

节点流:直接与数据源相连,读入或读出。

直接使用节点流,读写不方便,为了更快的读写文件,才有了处理流。

处理流:与节点流一块使用,在节点流的基础上,再套接一层,套接在节点流上的就是处理流。

Jdk提供的流继承了四大类:InputStream(字节输入流),OutputStream(字节输出流),Reader(字符输入流),Writer(字符输出流)。

以下是java中io中常用的流。

字节输入流:

字节输出流:

字符输入流:

字符输出流:

简单介绍其上图:

对文件进行操作:FileInputStream(字节输入流),FileOutputStream(字节输出流),FileReader(字符输入流),FileWriter(字符输出流)

对管道进行操作:PipedInputStream(字节输入流),PipedOutStream(字节输出流),PipedReader(字符输入流),PipedWriter(字符输出流)

PipedInputStream的一个实例要和PipedOutputStream的一个实例共同使用,共同完成管道的读取写入操作。主要用于线程操作。

字节/字符数组:ByteArrayInputStream,ByteArrayOutputStream,CharArrayReader,CharArrayWriter是在内存中开辟了一个字节或字符数组。

Buffered缓冲流::BufferedInputStream,BufferedOutputStream,BufferedReader,BufferedWriter,是带缓冲区的处理流,缓冲区的作用的主要目的是:避免每次和硬盘打交道,提高数据访问的效率。

转化流:InputStreamReader/OutputStreamWriter,把字节转化成字符。

数据流:DataInputStream,DataOutputStream。

因为平时若是我们输出一个8个字节的long类型或4个字节的float类型,那怎么办呢?可以一个字节一个字节输出,也可以把转换成字符串输出,但是这样转换费时间,若是直接输出该多好啊,因此这个数据流就解决了我们输出数据类型的困难。数据流可以直接输出float类型或long类型,提高了数据读写的效率。

打印流:printStream,printWriter,一般是打印到控制台,可以进行控制打印的地方。

对象流:ObjectInputStream,ObjectOutputStream,把封装的对象直接输出,而不是一个个在转换成字符串再输出。

序列化流:SequenceInputStream。

对象序列化:把对象直接转换成二进制,写入介质中。

使用对象流需要实现Serializable接口,否则会报错。而若用transient关键字修饰成员变量,不写入该成员变量,若是引用类型的成员变量为null,值类型的成员变量为0.

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