IO流之OutputStream、InputStream详解

前言

• 学习之前，需要对IO流的分类有个简单的认识，下列是关于本文的IO流分类介绍

IO流的分类

• 按流的方向划分
  • 输入流
  • 输出流
• 按流动的数据类型划分
  • 字节流
  • 字符流

本文提到的OutputStream、InputStream属于字节流

• 字节流
  • 输入流
    • 顶级父类InputStream
  • 输出流
    • 顶级父类OutputStream

• 还需要明确一个概念
  • 计算机中的任何数据（文本、图片、视频等）都是二进制存储的
  • 8个二进制位（bit）为一个字节（byte）
  • IO流的底层都是二进制
• “流”其实就是传输数据的管道，把数据从管道的一段输送到另一端
  • 流入管道的一方是输入流，即读取某些数据，放到管道中
  • 流出管道的一方是输出流，即把管道里的数据，写入到某些文件中

一、java.io.OutputStream

1、概述

• 此抽象类是表示字节输出流的所有类的超类
  • 也就是所有字节输出流的顶级父类

2、常用API

void close()

• 关闭此输出流，释放与该流有关的所有系统资源
  • 当不再需要用到流对象时，尽早关闭流对象
  • 如果不确定什么时候会用到流对象，那么在程序的最后一定要记得关闭流对象

---

void flush()

• 刷新此输出流，强制写出任何缓冲的字节数据

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void write(byte[] b)

• 将字节数组b中存储的数据，通过输出流对象写出

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void write(byte[] b, int off, int len)

• 将字节数组b中存储的数据，从起始下标off开始，通过流对象写出len个数据

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abstract void write(int b)

• 该方法由子类实现，将指定的字节通过此流对象写出
• 写到文档时，写入的int数据会根据ASCALL表转化为对应的字符

二、FileOutputStream

1、概述

• 是字节输出流（OutputStream）最常用的子类

2、构造方法分析

FileOutputStream(File file)

• 传入一个文件对象来建立文件输出流
• 如果文件对象不存在，会自动创建
  • 如果创建失败，可能是权限不够

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FileOutputStream(File file, boolean append)

• 传入一个文件对象来建立文件输出流
• 如果文件对象不存在，会自动创建
  • 如果创建失败，可能是权限不够
• append
  • true
    • 表示在file文件原有数据的基础上，继续写入数据
  • false（默认）
    • 表示把file文件的内容清空后，再写入数据
• 注意
  • 如果是同一个流对象，操作的就是同一个文件。此时如果append为false，重复调用write方法写入数据，也是可以追加内容的
  • 只有使用新的流对象（重新运行程序或创建新的流对象），append为false时才会清空原文件的数据

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FileOutputStream(String name)

• 同FileOutputStream(File file)，区别在于本构造器是使用文件的路径来创建字节输出流对象

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FileOutputStream(String name, boolean append)

• 同FileOutputStream(File file, boolean append)，区别在于本构造器是使用文件的路径来创建字节输出流对象

3、举例

• 写入单个字节

public static void main(String[] args) throws IOException {
    //创建字节输出流，并自动创建a.txt文档
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("I:\\a.txt");
    //写入一个字节，65对应的ASCALL编码为A
    fos.write(65);
    //写入一个字节，65对应的ASCALL编码为B
    fos.write(66);
    //写完记得关闭字节数出流
    fos.close();
}

• 写入字节数组

public static void main(String[] args) throws IOException {
    //创建字节输出流，并自动创建a.txt文档
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("I:\\a.txt");
    byte[] str1 = {65,66}; //AB
    byte[] str2 = "CD".getBytes(); //CD
    //写入一个字节数组
    fos.write(str1);
    //写入一个字节数组
    fos.write(str2);
    //写完记得关闭字节数出流
    fos.close();
}

• append设置为true，在原文件的基础上继续写入数据
  • a.txt文件原来的内容：ABCD
  • 程序执行后的内容：ABCDBCD

public static void main(String[] args) throws IOException {
    //创建字节输出流，并自动创建a.txt文档，在原有文件的基础上继续写出内容
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("I:\\a.txt",true);
    byte[] str = {66,67,68}; //BCD
    fos.write(str);
    fos.close();
}

三、java.io.IntputStream

1、概述

• 此抽象类是表示字节输入流的所有类的超类
  • 也就是所有字节输入流的顶级父类

2、常用API

void close()

• 关闭此输入流，释放与该流有关的所有系统资源

abstract int read()

• 从输入流中读取下一个字节数据
• 返回值为int，读取到字节的范围是0到255
  • 如果达到流的末尾，读取不到下一个字节，返回-1
• 是阻塞方法

int read(byte[] b)

• 从输入流中读取一些字节数，并存储到字节缓冲数组b中
• 返回值是实际读取到的字节数
  • 如果读到文件末尾，返回-1
• 此方法经常使用
  • 相比读取单个字节方法，可以减少java代码进行IO操作的频率，提高性能

int read(byte[] b, int off, int len)

• 从输入流中读取一些字节数，存储到字节缓冲数组b中，并从off下标开始，读取b数组的len个数据

四、FileIntputStream

1、概述

• 是字节输入流（IutputStream）最常用的子类

2、构造方法分析

FileInputStream(File file)

• 传入一个文件对象来建立文件输入流
• 该文件必须存在，否则会报错

FileInputStream(String name)

• 传入一个文件的路径来建立文件输入流
• 传入路径代表的文件必须存在，否则报错

3、举例

• 在I盘下有一个a.txt文档，里面存放了二十六个字母

• ---

  读取单个字节

public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("I:\\a.txt");
        //读取文件的第一个字节
        int read = fis.read();
        System.out.println(read); //97
        System.out.println((char) read); //a
        fis.close();
    }

• ---

  读取一个字节数组

public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("I:\\a.txt");
        //字节缓冲数组，一次读取10个字节
        byte[] bytes = new byte[10];
        //第一次读取
        fis.read(bytes);
        //abcdefghij
        System.out.println(new String(bytes));
        //第二次读取
        fis.read(bytes);
        //klmnopqrst
        System.out.println(new String(bytes));
        //第三次读取
        fis.read(bytes);
        //uvwxyzqrst
        System.out.println(new String(bytes));
        fis.close();
    }

• 我们会发现，第三次读取的字符有问题，正确的输出应该为最后的六个字母
• 出现上述情况的解释
  • 缓存字节数组是共用的，最后一次读取时还剩6个字母，这六个字母会放在字节数组的前六个位置，因此最后一次读整个字节数组，得到的结果就是uvwxyzqrst
• 针对上面情况的改良
  • 利用read的返回值，控制每一次读取的字节个数

public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("I:\\a.txt");
        //字节缓冲数组，一次读取10个字节
        byte[] bytes = new byte[10];
        //第一次读取
        int len = fis.read(bytes);
        //abcdefghij
        System.out.println(new String(bytes,0,len));
        //第二次读取
        len = fis.read(bytes);
        //klmnopqrst
        System.out.println(new String(bytes,0,len));
        //第三次读取
        len = fis.read(bytes);
        //uvwxyz
        System.out.println(new String(bytes,0,len));
        fis.close();
    }

• 可以使用下面的方式进行文件遍历读取操作

 public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("I:\\a.txt");
        //字节缓冲数组，一次读取10个字节
        byte[] bytes = new byte[10];
        //读取的字节个数
        int len = -1;
        //当读取的字节数个数不为-1时，还没有读取到文件末尾，继续读取
        while ((len = fis.read(bytes)) != -1) {
            //打印0~len的数据
            System.out.println(new String(bytes,0,len));
        }
        fis.close();
    }

五、乱码问题

• 如果数据输入和输出的编码格式不同，就会产生乱码问题
• 解决办法
  • 将文件的编码格式和读取文件的编码格式统一，通常用的是UTF-8编码
• UTF-8编码
  • 可变长度字符编码，是1-4字节动态变化的字符编码
• 字节流的乱码问题
  • 字节流可能会出现两种乱码情况
    • 第一种：上面说的输入和输出编码格式不一致导致的编码
    • 第二种：输入和输出的编码格式统一了，假设采用UTF-8变长字符编码，因为不确定读取的每个数据占多少个字节，因此有可能出现某个字只读了一半的情况，从而导致乱码
• 结论
  • 乱码问题通常是出现在读取中文的情况，因此读取文字会用到字符流
  • 除了读取文字的情况，其他情况最好都使用字节流，效率会更高一些