javaIO字节流与字符流

流分类

在java.io 包中，操作文件内容的主要有两大类：字节流、字符流，两类都分为输入和输出操作。

字节流：InputStream（字节输入流）、OutputStream（字节输出流）；
字符流：Reader（字符输入流）、Writer（字符输出流）；

字节流理解配图

字符流理解配图

字节流与字符流的区别

字节与字符的区别

如果要明白字节流与字符流的区别，首先需要明白字节和字符的区别

字节byte

它是计算机的数据存储单元，每个字节包括8个二进制“位-bit”，可以保存8位的二进制数。

由于受到电子设备的物理特定限制，例如磁性存储器只适合保存两种状态的信息—磁性的强弱、以电信号的方式也只适合传递两种状态的信息—电压的高低。

因此在计算机中最终结果时再将转换为人们熟悉的格式，如十进制数值、字符和图形等。

字符集Charset

为了实现对字符信息的存储，人们将可能用到的字符排成一个有序的字符队列，这种由多个有序字符组成的集合称为“字符集-Charset”，而在计算机中实际保存的是字符在字符集中的序号，即一个二进制形式的整数。而到底采用1个还是多个字节以及具体如何来存储一个字符集的字符，这种相关的规定被称为“编码-Encoding”。

常见的字符集有ISO-8859-1(一个字符占一个字节)、GB2312(一个字符占两个字节)、GBK(一个字符占两个字节)、UTF-8(变长编码，根据不同的Unicode字符,用1到6个字节编码)

字符char

(1) 用英文单引号括起来的单个字符，例如：'a'、'字'。这是最常见的声明字符形式。

(2) 用英文单引号括起来的十六进制字符代码值来表示单个字符。其格式为：'uXXXX'，其中u是约定的前缀(u是unicode的第一个字母)，而后面的XXXX位4位十六进制数，是该字符在unicode字符集中的序号。例如：'uFFFF'。

通过上面的字符与字节的区别，我们就可以知道，任何终端（网络、文件）读取或者输出的数据都一定是字节，字符是经过内存处理后的数据。

字符输入：字节（磁盘）–> 自动转换为 –>字符（内存）；
字符输出：字符（内存）–> 自动转换为–>字节（磁盘）；

字节流与字符流区别

字节流

字节流的处理单元为1个字节，操作字节和字节数组。字节流更加适用于音频文件、图片、歌曲，操作中文文本可能会出现乱码。字节流在操作过程中不会使用到缓冲区，直接对文件本身进行操作。

字符流

字节流读取文字字节数据后，不直接操作而是先查指定的编码表。获取对应的文字。在对这个文字进行操作。即：字节流+编码表，在操作的过程中不能只读取一个字节，否则不能将字节根据字符集转换成相应的字符，因此需要缓存区。字符流在操作的时候是需要使用到缓冲区的，因此需要使用close方法才能输出内容，或调用flush方法强制刷新缓冲区。

流的操作

不管使用的是字节流还是字符流，其基本的操作流程几乎是一样的，以文件操作为例。

创建File类对象，主要是指明要操作的文件路径；
根据字节流或字符流的子类实例化父类对象；
进行数据的读取或写入操作；
关闭流(close())；

对于IO操作属于资源处理，所有的资源处理操作(IO操作、数据库操作、网络)最后必须要进行关闭。

字节输入流InputStream

public abstract class InputStream implements Closeable

这个抽象类是表示输入字节流的所有类的超类。

Modifier and Type	Method and Description
`void`	`close()` 关闭此输入流并释放与流相关联的任何系统资源。
`abstract int`	`read()` 从输入流读取数据的下一个字节。该方法阻塞直到输入数据可用，检测到流的结尾，或抛出异常。该方法是一个抽象方法，需要子类去根据自己的数据类型去实现，后面的`read(byte[] b)、read(byte[] b,int off,int len)底层都是调用的该方法`
`int` 读取到缓冲区的总字节数，或者如果没有更多的数据，因为已经到达流的末尾，则是 `-1`	`read(byte[] b)` 从输入流读取一些字节数，并将它们存储到缓冲区 `b` 。该方法阻塞直到输入数据可用，检测到文件结束或抛出异常。如果`b`的长度为零，则不会读取字节并返回`0` ; 否则，尝试读取至少一个字节。如果没有字节可用，因为流在文件末尾，则返回值`-1` ; 否则，读取至少一个字节并存储到`b` 。读取的字节数最多等于`b`的长度，令k为实际要读取的字节数; 如果k < b的长度，这些字节将存储在元素`b[0]`至`b[` k `-1]`，使元素`b[` k `]`至`b[b.length-1]`不受影响。如果k>= b的长度，那么最多读取d的长度的字节。
`int` 读取到缓冲区的总字节数，如果没有更多的数据，因为已经到达流的末尾，那么 `-1`	`read(byte[] b, int off, int len)` `b` - 读取数据的缓冲区。 `off` - 写入数据的数组 `b`中的起始偏移量。 `len` - 要读取的最大字节数。从输入流读取最多 `len`字节的数据到一个字节数组。该方法阻塞直到输入数据可用，检测到流的结尾，或抛出异常。如果`len`为零，则不会读取字节并返回`0` ; 否则，尝试读取至少一个字节。如果没有字节可用，因为流是文件的`-1`则返回值`-1` ; 否则，读取至少一个字节并存储到`b` 。第一个字节读取存储在元素`b[off]` ，下一个字节存入`b[off+1]` ，等等。读取的字节数最多等于`len` ，令k为实际读取的字节数; 这些字节将存储在元素`b[off]`至`b[off+` k `-1]` ，使元素`b[off+` k `]`至`b[off+len-1]`不受影响。在每种情况下，元件`b[0]`至`b[off]`和元件`b[off+len]`至`b[b.length-1]`不受影响。

字节输出流OutputStream

public abstract class OutputStream implements Closeable, Flushable

这个抽象类是表示字节输出流的所有类的超类。输出流接收输出字节并将其发送到某个接收器。

Modifier and Type	Method and Description
`void`	`close()` 关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
`void`	`flush()` 刷新此输出流并强制任何缓冲的输出字节被写出。
`void`	`write(byte[] b)` 将 `b.length`字节从指定的字节数组写入此输出流。
`void`	`write(byte[] b, int off, int len)` 从指定的字节数组写入 `len`个字节，从偏移 `off`开始输出到此输出流。 `write(b, off, len)`的一般合同是数组`b`中的一些字节按顺序写入输出流; 元素`b[off]`是写入的第一个字节， `b[off+len-1]`是此操作写入的最后一个字节。
`abstract void`	`write(int b)` 将指定的字节写入此输出流。 `write`的一般合同是将一个字节写入输出流。要写入的字节是参数`b`的八个低位。 `b`的24个高位被忽略。

因为InputStream和OutputStream都是抽象类，在使用中用到的是他们的子类。

我们ByteArrayOutputStream和ByteArrayInputStream子类写了测试的例子

public class TestIO {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		byte[] bytes = "hello world".getBytes();
		// 实例化输出流对象
		OutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream(5);
		// 写操作
		outputStream.write(bytes);
		// 关闭流
		outputStream.close();

		// 作为InputStream使用的缓冲区数组
		byte[] inByteArray = new byte[20];
		InputStream intputStream = new ByteArrayInputStream(bytes);
		// 读取字节数据，将其放入到缓存区数组中，返回读取的长度
		int len = intputStream.read(inByteArray);

		System.out.println("length:" + len);
		System.out.println("content:" + new String(inByteArray, 0, len));
		// 关闭流
		intputStream.close();
	}

}

打印结果如下（可以通过调整缓存区字节数组的长度来测试读写的长度验证）

length:11
content:hello world

字符输入流Reader

public abstract class Reader implements Readable, Closeable

用于读取字符流的抽象类。子类必须实现的唯一方法是read(char []，int，int)和close()。然而，大多数子类将覆盖这里定义的一些方法，以便提供更高的效率，附加的功能或两者。

Modifier and Type	Method and Description
`abstract void`	`close()` 关闭流并释放与之相关联的任何系统资源。
`int`	`read()` 读一个字符该方法将阻塞，直到某些输入可用，发生I / O错误或达到流的结尾。
`int`	`read(char[] cbuf)` 将字符读入数组。该方法将阻塞，直到某些输入可用，发生I / O错误或达到流的结尾。
`abstract int`	`read(char[] cbuf, int off, int len)` 将字符读入数组的一部分。该方法将阻塞，直到某些输入可用，发生I / O错误或达到流的结尾。
`int`	`read(CharBuffer target)` 尝试将字符读入指定的字符缓冲区。

字符输出流Writer

public abstract class Writer implements Appendable, Closeable, Flushable

子类必须实现的唯一方法是write（char []，int，int），flush（）和close（）。然而，大多数子类将覆盖这里定义的一些方法，以便提供更高的效率，附加的功能或两者。

`Writer`	`append(char c)` 将指定的字符附加到此作者。
`Writer`	`append(CharSequence csq)` 将指定的字符序列附加到此作者。
`Writer`	`append(CharSequence csq, int start, int end)` 将指定字符序列的子序列附加到此作者。
`abstract void`	`close()` 关闭流，先刷新。
`abstract void`	`flush()` 刷新流。
`void`	`write(char[] cbuf)` 写入一个字符数组。
`abstract void`	`write(char[] cbuf, int off, int len)` 写入字符数组的一部分。
`void`	`write(int c)` 写一个字符
`void`	`write(String str)` 写一个字符串
`void`	`write(String str, int off, int len)` 写一个字符串的一部分。

使用StringWriter和StringReader写的测试的例子

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		String str = "hello world";
		// 实例化输出流对象
		StringWriter write = new StringWriter();
		// 写操作
		write.write(str);
		// 刷新流
		write.flush();
		// 关闭流
		write.close();

		// 创建一个新的字符串阅读器
		StringReader intputReader = new StringReader(str);
		char[] c = new char[1024];
		int temp = 0;
		int len = 0;// 接收每一个读取进来的数据
		while ((temp = intputReader.read()) != -1) {
			// 如果文件还有内容
			c[len] = (char) temp;
			len++;
		}
		// 关闭流
		intputReader.close();

		System.out.println("length:" + len);
		System.out.println("content:" + new String(c, 0, len));
	}

字节流到字符流的桥InputStreamReader

Reader的一个子类

public class InputStreamReader extends Reader

InputStreamReader是从字节流到字符流的桥：它读取字节，并使用指定的charset将其解码为字符。它使用的字符集可以由名称指定，也可以被明确指定，或者可以接受平台的默认字符集。

每个调用InputStreamReader的read（）方法之一可能会导致从底层字节输入流读取一个或多个字节。为了使字节有效地转换为字符，可以从底层流读取比满足当前读取操作所需的更多字节。

为了最大的效率，请考虑在BufferedReader中包装一个InputStreamReader。例如：

BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

构造方法如下

Constructor and Description
`InputStreamReader(InputStream in)` 创建一个使用默认字符集的InputStreamReader。
`InputStreamReader(InputStream in, Charset cs)` 创建一个使用给定字符集的InputStreamReader。
`InputStreamReader(InputStream in, CharsetDecoder dec)` 创建一个使用给定字符集解码器的InputStreamReader。
`InputStreamReader(InputStream in, String charsetName)` 创建一个使用命名字符集的InputStreamReader。

字符流到字节流的桥OutputStreamWriter

public class OutputStreamWriter extends Writer

OutputStreamWriter是字符流到字节流的桥梁：通过指定的字符集charset把向其写入的字符编码成字节。它使用的字符集可以由名称指定，也可以被明确指定，或者可以接受平台的默认字符集。

每次调用write（）方法都会使编码转换器在给定字符上被调用。所得到的字节在写入底层输出流之前累积在缓冲区中。可以指定此缓冲区的大小，但是默认情况下它大部分用于大多数目的。请注意，传递给write（）方法的字符不会缓冲。

为了最大的效率，请考虑在BufferedWriter中包装一个OutputStreamWriter，以避免频繁的转换器调用。例如：

Writer out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));

构造方法如下

Constructor and Description
`OutputStreamWriter(OutputStream out)` 创建一个使用默认字符编码的OutputStreamWriter。
`OutputStreamWriter(OutputStream out, Charset cs)` 创建一个使用给定字符集的OutputStreamWriter。
`OutputStreamWriter(OutputStream out, CharsetEncoder enc)` 创建一个使用给定字符集编码器的OutputStreamWriter。
`OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName)` 创建一个使用命名字符集的OutputStreamWriter。