java基础之java教程之Java IO 输入和输出流

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java入门之java教程之Java IO 输入和输出流

　数据流是指一组有顺序的，有起点和终点的字节集合。

　　最初的版本中，java.io 包中的流只有普通的字节流，即以 byte 为基本处理单位的流。字节流用来读写 8 位的数据，由于不会对数据做任何转换，因此可以用来处理二进制的数据。在后来的版本中，java.io 包中又加入了专门用于字符流处理的类，这个以 Reader 和 Writer 为基础派生的一系列的类。

　　另外，为了使对象的状态能够方便地永久保存下来，java.io 包中又提供了以字节流为基础的用于对象的永久化保存状态的机制，通过实现 ObjectInput 和 ObjectOutput 接口来完成。

java.io

　　InputStream 和 OutputStream 两个类都是抽象类，抽象类不能进行实例化。在实际应用中我们要用到一系列基本数据流类，都是他们的子类，在实现其父类方法的同时又都定义了其特有的功能。

输入数据流

- 输入数据流中提供的主要数据操作方法
  - int read()：从输入流中读取一个字节的二进制数据
  - int read(byte[] b)：将多个字节读到数组中，填满整个数组
  - int read(byte[] b, int off, int len)：从输入流中读取长度为len的数据，从数组 b 中下标为 off 的位置开始放置读入的数据，读毕返回读取的字节数
  - 以上三个方法中，所读取的数据都默认为字节类型。当输入流读取结束时，会得到 -1，以标志数据流的结束。第一个 read() 方法将读取的一个字节作为低位，形成一个 0~255 的 int 类型的数值返回
  - void close()：关闭数据流
  - long skip(long l)：跳过数据流中指定数量的字节不读取，返回值表示实际跳过的字节数
  - 对于数据流中的字节的读取通常是按从头到尾顺序进行的，如果需要以反方向读取，则需要使用回推（Push Back）操作，支持回推操作的数据流中常用的方法如下
  - boolean markSupported()：用于测试数据流是否支持回推操作，当一个数据流支持 mark() 和 reset() 方法时返回 true，否则返回 false
  - void mark(int markarea)：用于标记数据流的当前位置，并划出一个缓冲区，其大小至少为指定参数的大小
  - void reset()：将输入流重新定位到对此流最后调用 mark 方法时的位置
输出数据流
- 输出数据流中提供的主要数据操作方法
  - void write(int i)：将字节 i 写入到数据流中，它只输出所读入参数的最低 8 位
  - void write(byte b[])：将数组 b[] 中的全部 b.length 个字节写入数据流
  - void write(byte b[], int off, int len)：将数组 b[] 中从下标 off 开始的 len 个字节写入数据流。元素 b[off] 是此操作写入的第一个字节， b[off + len - 1] 是此操作写入的最后一个字节
  - void close()：当结束对输出数据流的操作时应该将其关闭
  - void flush()：刷新此输出流并强制写出所有缓冲的输出字节

基本字节数据流类

文件数据流
- 文件数据流包括 FileInputStream 和 FileOutputStream，这两个类用来进行文件的I/O处理，其数据源或数据终点都应当是文件。通过所提供的方法可以对本机上的文件进行操作，但是不支持方法 mark() 和 reset()
- 示例(1)
  - ```
  FileInputStream fis = new FileInputStream("myFile.txt");
  // 同样可以使用 FileOutputStream  向文件中输出字节
  FIleOutputStream out = new FileOutputStream("myFile.txt");
```

示例(2)

FIleOutputStream out = new FileOutputStream("myFile.txt");
out.wirte('H');
out.wirte(69);
out.wirte(76);
out.wirte('L');
out.wirte('O');
out.close();

FIleInputStream fis = new FileInputStream("myFile.txt");
while(fis.available() > 0){
    System.out.print(fis.read() + " ");
}
fis.close();

过滤器数据流(直接继承与FilterInputStream、FilterOutputStream)
- 缓冲区数据流
  - 一个过滤器数据流在创建时与一个已经存在的数据流相连，这样在从这样的数据流中读取数据时，它提供的是对一个原始输入数据流的内容进行了特定处理的数据。缓冲区数据流有BufferedInputStream 和 BufferedOutinputStream，它们是在数据流上增加了一个缓冲区，都属于过滤器数据流。当读写数据时，数据以块为单位先进入缓冲区（块大小可以进行设置），其后的读写操作则作用于缓冲区。采用这个办法可以降低不同硬件设备之间速度的差异，提高I/O操作的效率
  - 示例(使用默认缓冲区大小)
  - ```
  FileInputStream fis = new FileInputStream("myFile.txt");
  InputStream is = new BufferedInputStream(fis);
  FileOutputStream fos = new FileOutputStream("myFile.txt");
  OutputStream is = new BufferedOutputStream(fos);
```
- 示例(自定义设置缓冲区大小)
- ```
FileInputStream fis = new FileInputStream("myFile.txt");
InputStream is = new BufferedInputStream(fis, 1024);
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("myFile.txt");
OutputStream is = new BufferedOutputStream(fos, 1024);
```
  - 一般在关闭一个缓冲区输出流之前，应先使用 flush() 方法，强制输出剩余数据，以确保缓冲区内的所有数据全部写入输出流
- 数据数据流
  - 前面提到的数据流中处理数据都是指字节或字节数组，这是进行数据传输时系统默认的数据类型。但实际上所处理的数据并非只有这两种类型，遇到这种情况时就要应用一种专门的数据流来处理。DataInputStream和DataOutputStream就是这样的两个过滤器数据流，它们允许通过数据流来读写 Java 基本类型
  - 示例
  - ```
  DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
  DataOutputStream ous = new DataOutputStream(os);
```
- 常用方法
- ```
// DataInputStream 常用方法

byte readByte()
long readLong()
doublue readDouble()
boolean readBoolean()
String readUTF()
int readInt()
float readFloat()
short readShort()
char readChar()

// DataOutputStream 常用方法

void writeByte(int aByte)
void writeLong(long aLong)
void writeDouble(double aBouble)
void writeBoolean(boolean aBool)
void writeUTF(String aString)
void writeInt(int aInt)
void writeFloat(float aFloat)
void writeShort(short aShort)
void rwriteChar(char aChar)
```
  - 虽然这两个数据流定义了对字符串进行读写的方法，但是由于字符编码的原因，应该避免使用这些方法。Reader 和 Writer 重载了这两个方法，对字符进行操作时应当使用 Reader 和 Writer 两个系列类中的方法
- 对象流
  - 能够输入/输出对象的流称为对象流。Java 通过 java.io 包中的 ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream 两个类实现把对象写入文件数据流或从文件数据流中读出的功能
  - 示例
  - ```
  // 写对象数据流
  
  Date date = new Date();
  FileOutputStream fos = new FileOutputStream("date.ser");
  ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
  oos.writeObject(date);
  oos.close();
  
  // 读对象数据流
  
  Date date = null;
  FileInputStream fis = new FileInputStream("date.ser");
  ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
  date = (Date) ois.readObject(date);
  ois.close();
  System.out.println("Date serialized at " + date);
```
- 序列化
  - 序列化的概念
    - 能够记录自己的状态以便将来得到复原的能力，称为对象的持久性(Persistence)。一个对象时可持久的，意味着它可以把这个对象存入内存或者磁盘等介质中，也就是把对象存为某种永久存储类型。对象通过数值来描述自己的状态，记录对象也就是记录下这些数值。把对象转换为字节序列的过程称为对象的序列化，把字节序列恢复为对象的过程称为对象的反序列化。序列化的主要任务是写出对象实例变量的数值。序列化是一种用来处理对象流的机制，所谓的对象流也就是将对象的内容进行流化。序列化是为了解决在对对象流进行读写操作时所引发的问题
  - Serializable 接口中没有定义任何方法，只是作为一个标记来指示实现该接口的类可以进行序列化，只有实现 Serializable 接口的类才能被序列化。当一个类实现 Serializable 接口时，表明该类加入了对象序列化协议
  - 序列化一个对象，必须与特定的对象输出/输入流联系起来，通过对象输出流/输入流将对象状态保存下来或者将对象状态恢复。通过 java.io 包中的 ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream 两个类可以实现。writeObject() 和 readObject() 方法可以直接将对象保存到输出流中或者从输出流中读取一个对象
  - ```
  // 序列化
  
  public class Student implements Serializable {
      int id;
      String name;
      int age;
      String department;
      public Student(int id, String name, int age, String department) {
          this.id = id;
          this.name = name;
          this.age = age;
          this.department = department;
      }
  }
  
  // 对象的存储
  
  Student stu = new Student(927103, "Li Ming", 16, "CSD");
  FileOutputStream fo = new FileOutputStream("data.ser");
  ObjectOutputStream so = new ObjectOutputStream(fo);
  so.writeObject(stu);
  so.close();
  
  // 对象的恢复
  
  Student stu;
  FileInputStream fi = new FileInputStream("data.ser");
  ObjectInputStream si = new ObjectInputStream(fi);
  stu = (Student)si.readObject();
  si.close();
  System.out.println("ID:" + stu.id + ";name:" + stu.name);
```
- 对象结构表
  - 序列化只能保存对象的非静态成员变量，而不能保存任何成员方法和静态成员变量，并且保存的只是变量的值，对于变量的任何修饰符都不能保存，访问权限（public, protected, private）对于数据域的序列化没有影响
  - 有一些对象不具有可持久性，因为其数据的特性决定了它会经常变化，其状态只是瞬时的，这样的对象是无法保存起状态的，如 Thread 对象。对于这样的成员变量，必须用 transient 关键字标明，否则编译器将报错。任何用 transient 关键字标明的成员变量都不会被保存
  - 序列化可能涉及将对象存放到磁盘上或者再网络上发送数据，这时会产生安全问题。对于一些保密的数据，为了保证安全，不应保存在永久介质中，应在这些变量前加上 transient 关键字
  - 当数据变量是一个对象时，该对象的数据成员也可以被持久化。对象的数据结构或结构树，包括其子对象树在内，构成了这个对象的结构表
- 示例
- ```
public class Student implements Serializable {
    public transient Thread myThread;
    private transient String customerID;
    private int total;
}
```

基本字符流

　　从 JDK1.1 开始，java.io 包中加入了专门用于字符流处理的类，它们是以 Reader 和 Writer 为基础派生的一系列类。

　　一、读者（Reader）和写者（Writer）

　　　　同其他语言使用 ASCII 字符集不同，Java 使用 Unicode 字符集来表示和字符。ASCII 字符集以一个字节（8bit）表示一个字符，可以认为一个字符就是一个字节（byte）。但是 Java 使用的 Unicode 是一种大字符集，用两个字节（16bit）来表示一个字符，这时字节与字符就不再相同。为实现与其他程序语言及不同平台的交互，Java 提供一种新的数据流处理方案称作 Reader 和 Writer。在 java.io 包中有许多不同类对其进行支持，其中最重要的是 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter 类。这两个类是字节流和 Reader 和 Writer 的接口，用来在字节流和字符流之间作为中介。

　　　　在英语国家中，字节编码采用 ISO8859_1 协议。ISO8859_1 是 Latin-1 编码系统映射到 ASCII 标准，能够在不同平台之间正确转换字符。

// 构造映射到 ASCII 码的标准的 InputStreamReader 的方法

InputStreamReader ir = new InputStreamReader(System.in, "8859_1");

// Reader 提供的方法

void close();
void mark(int readAheadLimit);
boolean markSupported();
int read();
int read(char[] cbuf);
int read(char[] cbuf, int off, int len);
boolean ready();
void reset();
long skip(long n);

// Writer 提供的方法

void close();
void flush();
void write(char[] cbuf);
void write(char[] cbuf, int off, int len);
void write(int c);
void write(String str);
void write(String str, int off, int len);

　　二、缓冲区读者和缓冲区写者

　　　　java.io 中提供流缓冲流 BufferedReader 和 BufferedWriter。其构造方法与 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream 类似。另外，除了 read() 和 write() 方法外，还提供了整行字符的处理方法

方法如下
- public String readLine()：BufferedReader 的方法，从输入流中读取一行字符，行结束标志为 '\n' 、'\r' 或者两者一起
- public void newLine()：BufferedWriter 的方法，向输出流中写入一个行结束标志

示例

FileInputStream fis = new FileInputStream("data.ser");
InputStreamReader dis = new InputStreamReader(fis);
BufferedReader reader = new BufferedReader(dis);
// BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("data.ser"));
String s;
while((s = reader.readLine()) != null) {
    System.out.println("read:" + s);
}
dis.close();

当你写文件的时候，为了提高效率，写入的数据会先放入缓冲区，然后写入文件。因此有时候你需要主动调用 flush()方法

// FileWriter
FileWriter fw = new FileWriter("D:/Test.txt");
String s = "hello world";
fw.write(s, 0, s.length());
fw.flush(); //flush将缓冲区内容写入到问题件
// OutputStreamWriter
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("D:/Test1.txt"));
osw.write(s, 0, s.length());
osw.flush();
// PrintWriter
PrintWriter pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(new
FileOutputStream("D:/Test2.txt")), true);
// PrintWriter pw = new PrintWriter(new FileWriter("D:/Test2.txt"));

pw.println(s); 

// close AllWriter 

fw.close(); 
osw.close(); 
pw.close();

文件拷贝

File file = new File("D:/Test.txt");
File dest = new File("D:/new.txt");
try {
    BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(file));
    BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter(dest)); 
    String line = reader.readLine();
    while(line!=null){
        writer.write(line);
        line = reader.readLine();
    }
    writer.flush();
    reader.close();
    writer.close();
} catch (FileNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}