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java io流

林贤钦
2020-05-16 / 0 评论 / 16 点赞 / 595 阅读 / 0 字
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本文最后更新于 2020-05-16,若内容或图片失效,请留言反馈。部分素材来自网络,若不小心影响到您的利益,请联系我们删除。

第一章 IO概述

1.1 什么是IO

生活中,你肯定经历过这样的场景。当你编辑一个文本文件,忘记了ctrl+s ,可能文件就白白编辑了。当你电脑上插入一个U盘,可以把一个视频,拷贝到你的电脑硬盘里。那么数据都是在哪些设备上的呢?键盘、内存、硬盘、外接设备等等。

我们把这种数据的传输,可以看做是一种数据的流动,按照流动的方向,以内存为基准,分为输入input输出output ,即流向内存是输入流,流出内存的输出流。

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。输入也叫做读取数据,输出也叫做作写出数据。

1.2 IO的分类

根据数据的流向分为:输入流输出流

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

输入流输出流都是相对内存而言的,从其他设备到内存就是输入流,从内存到其他设备就是输出流

格局数据的类型分为:字节流字符流

  • 字节流

    以字节为单位,读写数据的流,

    字节流能处理所有类型的数据。

  • 字符流

    以字符为单位,根据码表映射字符,一次可能读取多个字节,

    字符流只能处理纯文本的数据。

结论:如果处理纯文本的数据优先考虑字符流,其他情况 用字节流。

计算机中的最小数据单元就是字节。意味着,字节流可以处理设备上的所有数据,所以字节流一样可以处理字符数据。

字符流处理的单元为2个字节的Unicode字符,分别操作字符、字符数组或字符串,而字节流处理单元为1个字节,操作字节和字节数组。

1.3 IO流的顶级父类

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

1.4 IO流的总体结构图

第二章 字节流

一切文件数据(文本、图片、视频等)在存储时,都是以二进制数字的形式保存,都一个一个的字节,那么传输时一样如此。所以,字节流可以传输任意文件数据。

在操作流的时候,我们要时刻明确,无论使用什么样的流对象,底层传输的始终为二进制数据。

2.1 字节流结构图

2.2 字节输出流【OutputStream】

java.io.OutputStream抽象类是表示字节输出流的所有类的超类,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。

方法方法说明
public void close()关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
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。

2.3 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。

方法方法说明
public void close()关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
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。

2.4 FileOutputStream类

OutputStream有很多子类,我们从最简单的一个子类开始。

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

构造方法方法说明
public FileOutputStream(File file)创建文件由指定的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
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。boolean 表示是否追加续写
public FileOutputStream(String name, boolean append)创建文件输出流以指定的名称写入文件

前面的两个构造方法,当你创建一个流对象时,必须传入一个文件路径。该路径下,如果没有这个文件,会创建该文件。如果有这个文件,会清空这个文件的数据。

后面的两个构造方法,参数中都需要传入一个boolean类型的值,true 表示追加数据,false 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

构造举例,代码如下:

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 fos = new FileOutputStream("b.txt");
        
        // 使用File对象创建流对象, true 表示追加数据,false 表示清空原有数据
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
        
        // 使用文件名称创建流对象,true 表示追加数据,false 表示清空原有数据
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt",true);  
    }
}

写出字节数据

  • 写出字节

    write(int b) 方法,每次可以写出一个字节数据

    代码使用演示

    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); // 写出第1个字节
          	fos.write(98); // 写出第2个字节
          	fos.write(99); // 写出第3个字节
          	// 关闭资源
            fos.close();
        }
    }
    

    输出结果

    abc

  • 写出字节数组

    write(byte[] b),每次可以写出数组中的数据

    代码使用演示:

    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");     
          	// 字符串转换为字节数组
          	byte[] b = "你好".getBytes();
          	// 写出字节数组数据
          	fos.write(b);
          	// 关闭资源
            fos.close();
        }
    }
    

    输出结果

你好

  • 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,

    代码使用演示:

    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");     
          	// 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。索引2是c,两个字节,也就是cd。
            fos.write(b,2,2);
          	// 关闭资源
            fos.close();
        }
    }
    

    输出结果

    cd

  • 数据追加续写

代码使用演示

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",true);     
      	// 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。索引2是c,两个字节,也就是cd。
        fos.write(b);
      	// 关闭资源
        fos.close();
    }
}

输出结果

文件操作前:cd
文件操作后:cdabcde

  • 写出换行

    Windows系统里,换行符号是\r\n 。把以指定是否追加续写了

    代码使用演示

    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");  
          	// 定义字节数组
          	byte[] words = {97,98,99,100,101};
          	// 遍历数组
            for (int i = 0; i < words.length; i++) {
              	// 写出一个字节
                fos.write(words[i]);
              	// 写出一个换行, 换行符号转成数组写出
                fos.write("\r\n".getBytes());
            }
          	// 关闭资源
            fos.close();
        }
    }
    

2.5 FileInputStream类

java.io.FileInputStream类是文件输入流,从文件中读取字节。

构造方法方法说明
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 FileOutputStream(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。

构造举例,代码如下:

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

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,返回-1

    代码使用演示:

    public class FISRead {
        public static void main(String[] args) throws IOException{
          	// 使用文件名称创建流对象
           	FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
          	// 读取数据,返回一个字节
            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);
          	// 读取到末尾,返回-1
           	read = fis.read();
            System.out.println( read);
    		// 关闭资源
            fis.close();
        }
    }
    

    循环改进读取方式

    代码使用演示:

    public class FISRead {
        public static void main(String[] args) throws IOException{
          	// 使用文件名称创建流对象
           	FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
          	// 定义变量,保存数据
            int b ;
            // 循环读取
            while ((b = fis.read())!=-1) {
                System.out.println((char)b);
            }
    		// 关闭资源
            fis.close();
        }
    }
    

    小贴士:

    虽然读取了一个字节,但是会自动提升为int类型。

    流操作完毕后,必须释放系统资源,调用close方法,千万记得。

    1. 使用字节数组读取

      read(byte[] b),每次读取b的长度个字节到数组中,返回读取到的有效字节个数,读取到末尾时,返回-1

      代码使用演示:

      public class FISRead {
          public static void main(String[] args) throws IOException{
            	// 使用文件名称创建流对象.
             	FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
            	// 定义变量,作为有效个数
              int len ;
              // 定义字节数组,作为装字节数据的容器   
              byte[] b = new byte[2];
              // 循环读取
              while (( len= fis.read(b))!=-1) {
                 	// 每次读取后,把数组的有效字节部分,变成字符串打印
                  System.out.println(new String(b,0,len));//  len 每次读取的有效字节个数
              }
      		// 关闭资源
              fis.close();
          }
      }
      

      小贴士:

      使用数组读取,每次读取多个字节,减少了系统间的IO操作次数,从而提高了读写的效率,建议开发中使用。

2.6 字节流实例

图片复制

public class Copy {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.创建流对象
        // 1.1 指定数据源
        FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\test.jpg");
        // 1.2 指定目的地
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:\\test_copy.jpg");

        // 2.读写数据
        // 2.1 定义数组
        byte[] b = new byte[1024];
        // 2.2 定义长度
        int len;
        // 2.3 循环读取
        while ((len = fis.read(b))!=-1) {
            // 2.4 写出数据
            fos.write(b, 0 , len);
        }
        // 3.关闭资源
        fos.close();
        fis.close();
    }
}

第三章 字符流

当使用字节流读取文本文件时,可能会有一个小问题。就是遇到中文字符时,可能不会显示完整的字符,那是因为一个中文字符可能占用多个字节存储。所以Java提供一些字符流类,以字符为单位读写数据,专门用于处理文本文件。

3.1 字符流结构图

3.2 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。

方法方法说明
void write(int c)写入单个字符。
void write(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,len写的字符个数。
void write(String str)写入字符串。
void write(String str, 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,但要先刷新它。

3.3 字符输入流【Reader】

java.io.Reader抽象类是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。

方法方法说明
public void close()关闭此流并释放与此流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,并将它们存储到字符数组 cbuf中 。

3.4 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。

字符编码:字节与字符的对应规则。Windows系统的中文编码默认是GBK编码表。

字节缓冲区:一个字节数组,用来临时存储字节数据。

构造方法方法说明
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。
FileWriter(File file, boolean append)创建一个新的 FileWriter,给一个File对象构造一个FileWriter对象。
FileWriter(String fileName, boolean append)创建一个新的FileWriter,给出一个带有布尔值的文件名,表示是否附加写入的数据。

当你创建一个流对象时,必须传入一个文件路径,类似于FileOutputStream。

  • 构造举例,代码如下:

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

基本写出数据

写出字符write(int b) 方法,每次可以写出一个字符数据,代码使用演示:

public class FWWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");     
      	// 写出数据
      	fw.write(97); // 写出第1个字符
      	fw.write('b'); // 写出第2个字符
      	fw.write('C'); // 写出第3个字符
      	fw.write(30000); // 写出第4个字符,中文编码表中30000对应一个汉字。
      
      	/*
        【注意】关闭资源时,与FileOutputStream不同。
      	 如果不关闭,数据只是保存到缓冲区,并未保存到文件。
        */
        // fw.close();
    }
}
  1. 虽然参数为int类型四个字节,但是只会保留一个字符的信息写出。

  2. 未调用close方法,数据只是保存到了缓冲区,并未写出到文件中。

关闭和刷新

因为内置缓冲区的原因,如果不关闭输出流,无法写出字符到文件中。但是关闭的流对象,是无法继续写出数据的。如果我们既想写出数据,又想继续使用流,就需要flush 方法了。

  • flush :刷新缓冲区,流对象可以继续使用。
  • close:先刷新缓冲区,然后通知系统释放资源。流对象不可以再被使用了。

代码使用演示:

public class FWWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
        // 写出数据,通过flush
        fw.write('刷'); // 写出第1个字符
        fw.flush();
        fw.write('新'); // 继续写出第2个字符,写出成功
        fw.flush();
      
      	// 写出数据,通过close
        fw.write('关'); // 写出第1个字符
        fw.close();
        fw.write('闭'); // 继续写出第2个字符,【报错】java.io.IOException: Stream closed
        fw.close();
    }
}

即便是flush方法写出了数据,操作的最后还是要调用close方法,释放系统资源。

写出其他数据

  1. 写出字符数组write(char[] cbuf)write(char[] cbuf, int off, int len) ,每次可以写出字符数组中的数据,用法类似FileOutputStream,代码使用演示:
public class FWWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");     
      	// 字符串转换为字节数组
      	char[] chars = "你好呀某某".toCharArray();
      
      	// 写出字符数组
      	fw.write(chars); // 
        
		// 写出从索引2开始,2个字节。索引2是'呀',两个字节,也就是'呀某'。
        fw.write(b,2,2); // 呀
      
      	// 关闭资源
        fos.close();
    }
}
  1. 写出字符串write(String str)write(String str, int off, int len) ,每次可以写出字符串中的数据,更为方便,代码使用演示:
public class FWWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");     
      	// 字符串
      	String msg = "你好呀某某";
      
      	// 写出字符数组
      	fw.write(msg); //你好呀某某
      
		// 写出从索引2开始,2个字节。索引2是'呀',两个字节,也就是'呀某'。
        fw.write(msg,2,2);	// 呀某
      	
        // 关闭资源
        fos.close();
    }
}
  1. 续写和换行:操作类似于FileOutputStream。
public class FWWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象,可以续写数据
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt",true);     
      	// 写出字符串
        fw.write("你好呀");
      	// 写出换行
      	fw.write("\r\n");
      	// 写出字符串
  		fw.write("某某");
      	// 关闭资源
        fw.close();
    }
}

小贴士: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。

当我们单纯读或者写文本文件时 使用字符流 其他情况使用字节流

3.5 FileReader类

java.io.FileReader类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。

构造方法方法说明
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。

当你创建一个流对象时,必须传入一个文件路径。类似于FileInputStream 。

  • 构造举例,代码如下:
public class FileReaderConstructor throws IOException{
    public static void main(String[] args) {
   	 	// 使用File对象创建流对象
        File file = new File("a.txt");
        FileReader fr = new FileReader(file);
      
        // 使用文件名称创建流对象
        FileReader fr = new FileReader("b.txt");
    }
}

读取字符数据

  1. 读取字符read方法,每次可以读取一个字符的数据,提升为int类型,读取到文件末尾,返回-1,循环读取,代码使用演示:

    public class FRRead {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
          	// 使用文件名称创建流对象
           	FileReader fr = new FileReader("read.txt");
          	// 定义变量,保存数据
            int b ;
            // 循环读取
            while ((b = fr.read())!=-1) {
                System.out.println((char)b);
            }
    		// 关闭资源
            fr.close();
        }
    }
    

    虽然读取了一个字符,但是会自动提升为int类型。

  2. 使用字符数组读取read(char[] cbuf),每次读取b的长度个字符到数组中,返回读取到的有效字符个数,读取到末尾时,返回-1 ,代码使用演示:

    public class FISRead {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
          	// 使用文件名称创建流对象
           	FileReader fr = new FileReader("read.txt");
          	// 定义变量,保存有效字符个数
            int len ;
            // 定义字符数组,作为装字符数据的容器
            char[] cbuf = new char[2];
            // 循环读取
            while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {
                System.out.println(new String(cbuf,0,len));
            }
        	// 关闭资源
            fr.close();
        }
    }
    

第四章 缓冲流

缓冲流,也叫高效流,是对4个基本的FileXxx 流的增强,所以也是4个流,按照数据类型分类:

  • 字节缓冲流BufferedInputStreamBufferedOutputStream
  • 字符缓冲流BufferedReaderBufferedWriter

基本原理: 是在创建流对象时,会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。

4.1 字节缓冲流

构造方法方法说明
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,代码如下:
// 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"));

效率测试

查询API,缓冲流读写方法与基本的流是一致的,我们通过复制大文件(375MB),测试它的效率。

  1. 基本流,代码如下:

    public class BufferedDemo {
        public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
            // 记录开始时间
          	long start = System.currentTimeMillis();
    		// 创建流对象
            try (
            	FileInputStream fis = new FileInputStream("jdk9.exe");
            	FileOutputStream fos = new FileOutputStream("copy.exe")
            ){
            	// 读写数据
                int b;
                while ((b = fis.read()) != -1) {
                    fos.write(b);
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
    		// 记录结束时间
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("普通流复制时间:"+(end - start)+" 毫秒");
        }
    }
    十几分钟过去了...
    
  2. 缓冲流,代码如下:

    public class BufferedDemo {
        public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
            // 记录开始时间
          	long start = System.currentTimeMillis();
    		// 创建流对象
            try (
            	BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe"));
    	     BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
            ){
            // 读写数据
                int b;
                while ((b = bis.read()) != -1) {
                    bos.write(b);
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
    		// 记录结束时间
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("缓冲流复制时间:"+(end - start)+" 毫秒");
        }
    }
    
    缓冲流复制时间:8016 毫秒
    

    如何更快呢?

  3. 使用数组的方式,代码如下:

    public class BufferedDemo {
        public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
          	// 记录开始时间
            long start = System.currentTimeMillis();
    		// 创建流对象
            try (
    			BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe"));
    		 BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
            ){
              	// 读写数据
                int len;
                byte[] bytes = new byte[8*1024];
                while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {
                    bos.write(bytes, 0 , len);
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
    		// 记录结束时间
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("缓冲流使用数组复制时间:"+(end - start)+" 毫秒");
        }
    }
    缓冲流使用数组复制时间:666 毫秒
    

4.2 字符缓冲流

构造方法方法说明
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,代码如下:
// 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调用方式一致,不再阐述,我们来看它们具备的特有方法。

  • BufferedReader:public String readLine(): 读一行文字。
  • BufferedWriter:public void newLine(): 写一行行分隔符,由系统属性定义符号。

readLine方法演示,代码如下:

public class BufferedReaderDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
      	 // 创建流对象
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt"));
		// 定义字符串,保存读取的一行文字
        String line  = null;
      	// 循环读取,读取到最后返回null
        while ((line = br.readLine())!=null) {
            System.out.print(line);
            System.out.println("------");
        }
		// 释放资源
        br.close();
    }
}

newLine方法演示,代码如下:

public class BufferedWriterDemo throws IOException {
    public static void main(String[] args) throws IOException  {
      	// 创建流对象
		BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt"));
      	// 写出数据
        bw.write("你好呀");
      	// 写出换行
        bw.newLine();
        bw.write("某某");
        bw.newLine();
		// 释放资源
        bw.close();
    }
}

第无章 转换流

5.1 字符编码和字符集

字符编码

计算机中储存的信息都是用二进制数表示的,而我们在屏幕上看到的数字、英文、标点符号、汉字等字符是二进制数转换之后的结果。按照某种规则,将字符存储到计算机中,称为编码 。反之,将存储在计算机中的二进制数按照某种规则解析显示出来,称为解码 。比如说,按照A规则存储,同样按照A规则解析,那么就能显示正确的文本符号。反之,按照A规则存储,再按照B规则解析,就会导致乱码现象。

编码:字符(能看懂的)--字节(看不懂的)

解码:字节(看不懂的)-->字符(能看懂的)

  • 字符编码Character Encoding : 就是一套自然语言的字符与二进制数之间的对应规则。

    编码表:生活中文字和计算机中二进制的对应规则

字符集

  • 字符集 Charset:也叫编码表。是一个系统支持的所有字符的集合,包括各国家文字、标点符号、图形符号、数字等。

计算机要准确的存储和识别各种字符集符号,需要进行字符编码,一套字符集必然至少有一套字符编码。常见字符集有ASCII字符集、GBK字符集、Unicode字符集等。

可见,当指定了编码,它所对应的字符集自然就指定了,所以编码才是我们最终要关心的。

  • ASCII字符集
    • ASCII(American Standard Code for Information Interchange,美国信息交换标准代码)是基于拉丁字母的一套电脑编码系统,用于显示现代英语,主要包括控制字符(回车键、退格、换行键等)和可显示字符(英文大小写字符、阿拉伯数字和西文符号)。
    • 基本的ASCII字符集,使用7位(bits)表示一个字符,共128字符。ASCII的扩展字符集使用8位(bits)表示一个字符,共256字符,方便支持欧洲常用字符。
  • ISO-8859-1字符集
    • 拉丁码表,别名Latin-1,用于显示欧洲使用的语言,包括荷兰、丹麦、德语、意大利语、西班牙语等。
    • ISO-8859-1使用单字节编码,兼容ASCII编码。
  • GBxxx字符集
    • GB就是国标的意思,是为了显示中文而设计的一套字符集。
    • GB2312:简体中文码表。一个小于127的字符的意义与原来相同。但两个大于127的字符连在一起时,就表示一个汉字,这样大约可以组合了包含7000多个简体汉字,此外数学符号、罗马希腊的字母、日文的假名们都编进去了,连在ASCII里本来就有的数字、标点、字母都统统重新编了两个字节长的编码,这就是常说的"全角"字符,而原来在127号以下的那些就叫"半角"字符了。
    • GBK:最常用的中文码表。是在GB2312标准基础上的扩展规范,使用了双字节编码方案,共收录了21003个汉字,完全兼容GB2312标准,同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
    • GB18030:最新的中文码表。收录汉字70244个,采用多字节编码,每个字可以由1个、2个或4个字节组成。支持中国国内少数民族的文字,同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
  • Unicode字符集
    • Unicode编码系统为表达任意语言的任意字符而设计,是业界的一种标准,也称为统一码、标准万国码。
    • 它最多使用4个字节的数字来表达每个字母、符号,或者文字。有三种编码方案,UTF-8、UTF-16和UTF-32。最为常用的UTF-8编码。
    • UTF-8编码,可以用来表示Unicode标准中任何字符,它是电子邮件、网页及其他存储或传送文字的应用中,优先采用的编码。互联网工程工作小组(IETF)要求所有互联网协议都必须支持UTF-8编码。所以,我们开发Web应用,也要使用UTF-8编码。它使用一至四个字节为每个字符编码,编码规则:
      1. 128个US-ASCII字符,只需一个字节编码。
      2. 拉丁文等字符,需要二个字节编码。
      3. 大部分常用字(含中文),使用三个字节编码。
      4. 其他极少使用的Unicode辅助字符,使用四字节编码。

5.2 编码引出的问题

在IDEA中,使用FileReader 读取项目中的文本文件。由于IDEA的设置,都是默认的UTF-8编码,所以没有任何问题。但是,当读取Windows系统中创建的文本文件时,由于Windows系统的默认是GBK编码,就会出现乱码。

public class ReaderDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileReader fileReader = new FileReader("E:\\File_GBK.txt");
        int read;
        while ((read = fileReader.read()) != -1) {
            System.out.print((char)read);
        }
        fileReader.close();
    }
}
输出结果:
���

那么如何读取GBK编码的文件呢?

5.3 InputStreamReader类

转换流java.io.InputStreamReader,是Reader的子类,是从字节流到字符流的桥梁。它读取字节,并使用指定的字符集将其解码为字符。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。

构造方法方法说明
InputStreamReader(InputStream in):创建一个使用默认字符集的字符流。
InputStreamReader(InputStream in, String charsetName)创建一个指定字符集的字符流。

构造举例,代码如下:

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt"));
InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt") , "GBK");

指定编码读取

public class ReaderDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
      	// 定义文件路径,文件为gbk编码
        String FileName = "E:\\file_gbk.txt";
      	// 创建流对象,默认UTF8编码
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName));
      	// 创建流对象,指定GBK编码
        InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName) , "GBK");
		// 定义变量,保存字符
        int read;
      	// 使用默认编码字符流读取,乱码
        while ((read = isr.read()) != -1) {
            System.out.print((char)read); // ��Һ�
        }
        isr.close();
      
      	// 使用指定编码字符流读取,正常解析
        while ((read = isr2.read()) != -1) {
            System.out.print((char)read);// 大家好
        }
        isr2.close();
    }
}

5.4 OutputStreamWriter类

转换流java.io.OutputStreamWriter ,是Writer的子类,是从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。

构造方法方法说明
OutputStreamWriter(OutputStream in)创建一个使用默认字符集的字符流。
OutputStreamWriter(OutputStream in, String charsetName)创建一个指定字符集的字符流。

构造举例,代码如下:

OutputStreamWriter isr = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt"));
OutputStreamWriter isr2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt") , "GBK");

指定编码写出

public class OutputDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
      	// 定义文件路径
        String FileName = "E:\\out.txt";
      	// 创建流对象,默认UTF8编码
        OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName));
        // 写出数据
      	osw.write("你好"); // 保存为6个字节
        osw.close();
      	
		// 定义文件路径
		String FileName2 = "E:\\out2.txt";
     	// 创建流对象,指定GBK编码
        OutputStreamWriter osw2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName2),"GBK");
        // 写出数据
      	osw2.write("你好");// 保存为4个字节
        osw2.close();
    }
}

转换流理解图解

转换流是字节与字符间的桥梁!

第六章 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,对它进行反序列化对象的数据对象的类型对象中存储的数据信息,都可以用来在内存中创建对象。看图理解序列化:

6.1 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。

构造方法方法说明
public ObjectOutputStream(OutputStream out)创建一个指定OutputStream的ObjectOutputStream

构造举例,代码如下:

FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream("employee.txt");
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fileOut);

序列化操作

  1. 一个对象要想序列化,必须满足两个条件:
  • 该类必须实现java.io.Serializable 接口,Serializable 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
  • 该类的所有属性必须是可序列化的。如果有一个属性不需要可序列化的,则该属性必须注明是瞬态的,使用transient 关键字修饰。
public class Employee implements java.io.Serializable {
    public String name;
    public String address;
    public transient int age; // transient瞬态修饰成员,不会被序列化
    public void addressCheck() {
      	System.out.println("Address  check : " + name + " -- " + address);
    }
}

2.写出对象方法

  • public final void writeObject (Object obj) : 将指定的对象写出。
public class SerializeDemo{
   	public static void main(String [] args)   {
    	Employee e = new Employee();
    	e.name = "zhangsan";
    	e.address = "beiqinglu";
    	e.age = 20; 
    	try {
      		// 创建序列化流对象
          ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("employee.txt"));
        	// 写出对象
        	out.writeObject(e);
        	// 释放资源
        	out.close();
        	fileOut.close();
        	System.out.println("Serialized data is saved"); // 姓名,地址被序列化,年龄没有被序列化。
        } catch(IOException i)   {
            i.printStackTrace();
        }
   	}
}
输出结果:
Serialized data is saved

6.2 ObjectInputStream类

ObjectInputStream反序列化流,将之前使用ObjectOutputStream序列化的原始数据恢复为对象。

构造方法方法说明
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,我们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 in = new ObjectInputStream(fileIn);
             // 读取一个对象
             e = (Employee) in.readObject();
             // 释放资源
             in.close();
             fileIn.close();
        }catch(IOException i) {
             // 捕获其他异常
             i.printStackTrace();
             return;
        }catch(ClassNotFoundException c)  {
        	// 捕获类找不到异常
             System.out.println("Employee class not found");
             c.printStackTrace();
             return;
        }
        // 无异常,直接打印输出
        System.out.println("Name: " + e.name);	// zhangsan
        System.out.println("Address: " + e.address); // beiqinglu
        System.out.println("age: " + e.age); // 0
    }
}

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反序列化对象时,能找到class文件,但是class文件在序列化对象之后发生了修改,那么反序列化操作也会失败,抛出一个InvalidClassException异常。**发生这个异常的原因如下:

  • 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 java.io.Serializable {
     // 加入序列版本号
     private static final long serialVersionUID = 1L;
     public String name;
     public String address;
     // 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 addressCheck() {
         System.out.println("Address  check : " + name + " -- " + address);
     }
}

6.3 案例

  1. 将存有多个自定义对象的集合序列化操作,保存到list.txt文件中。
  2. 反序列化list.txt ,并遍历集合,打印对象信息。

案例分析

  1. 把若干学生对象 ,保存到集合中。
  2. 把集合序列化。
  3. 反序列化读取时,只需要读取一次,转换为集合类型。
  4. 遍历集合,可以打印所有的学生信息

案例实现

public class SerTest {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 创建 学生对象
		Student student = new Student("老王", "laow");
		Student student2 = new Student("老张", "laoz");
		Student student3 = new Student("老李", "laol");

		ArrayList<Student> arrayList = new ArrayList<>();
		arrayList.add(student);
		arrayList.add(student2);
		arrayList.add(student3);
		// 序列化操作
		// serializ(arrayList);
		
		// 反序列化  
		ObjectInputStream ois  = new ObjectInputStream(new FileInputStream("list.txt"));
		// 读取对象,强转为ArrayList类型
		ArrayList<Student> list  = (ArrayList<Student>)ois.readObject();
		
      	for (int i = 0; i < list.size(); i++ ){
          	Student s = list.get(i);
        	System.out.println(s.getName()+"--"+ s.getPwd());
      	}
	}

	private static void serializ(ArrayList<Student> arrayList) throws Exception {
		// 创建 序列化流 
		ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("list.txt"));
		// 写出对象
		oos.writeObject(arrayList);
		// 释放资源
		oos.close();
	}
}

第七章 打印流

平时我们在控制台打印输出,是调用print方法和println方法完成的,这两个方法都来自于java.io.PrintStream类,该类能够方便地打印各种数据类型的值,是一种便捷的输出方式。

PrintStream类

构造方法方法说明
public PrintStream(String fileName)使用指定的文件名创建一个新的打印流。

构造举例,代码如下:

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,我们就可以玩一个"小把戏",改变它的流向。

public class PrintDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
		// 调用系统的打印流,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流的分类表

分类字节输入流字节输出流字符输入流字符输出流
抽象基类InputStreamOutputStreamReaderWriter
访问文件FileInputStreamFileOutputStreamFileReaderFileWriter
访问数组ByteArrayInputStreamByteArrayOutputStreamCharArrayReaderCharArrayWriter
访问管道PipedInputStreamPipedOutputStreamPipedReaderPipedWriter
访问字符串 StringReaderStringWriter
缓冲流BufferedInputStreamBufferedOutputStreamBufferedReaderBufferedWriter
转换流 InputStreamReaderOutputStreamWriter
对象流ObjectInputStreamObjectOutputStream
抽象基类FilterInputStreamFilterOutputStreamFilterReaderFilterWriter
打印流 PrintStream PrintWriter
推回输入流PushbackInputStream PushbackReader
特殊流DataInputStreamDataOutputStream

面试题汇总

1、字节流和字符流哪个好?怎么选择?

缓大多数情况下使用字节流会更好,因为字节流是字符流的包装,而大多数时候 IO 操作都是直接操作磁盘文件,所以这些流在传输时都是以字节的方式进行的(图片等都是按字节存储的)
如果对于操作需要通过 IO 在内存中频繁处理字符串的情况使用字符流会好些,因为字符流具备缓冲区,提高了性能

2、什么是缓冲区?有什么作用?

缓冲区就是一段特殊的内存区域,很多情况下当程序需要频繁地操作一个资源(如文件或数据库)则性能会很低,所以为了提升性能就可以将一部分数据暂时读写到缓存区,以后直接从此区域中读写数据即可,这样就显著提升了性。
对于 Java 字符流的操作都是在缓冲区操作的,所以如果我们想在字符流操作中主动将缓冲区刷新到文件则可以使用 flush() 方法操作。

3、字符流和字节流有什么区别?

字符流和字节流的使用非常相似,但是实际上字节流的操作不会经过缓冲区(内存)而是直接操作文本本身的,而字符流的操作会先经过缓冲区(内存)然后通过缓冲区再操作文件

4、 什么是Java序列化,如何实现Java序列化?

序列化就是一种用来处理对象流的机制,将对象的内容进行流化。可以对流化后的对象进行读写操作,可以将流化后的对象传输于网络之间。序列化是为了解决在对象流读写操作时所引发的问题
序列化的实现:将需要被序列化的类实现Serialize接口,没有需要实现的方法,此接口只是为了标注对象可被序列化的,然后使用一个输出流(如:FileOutputStream)来构造一个ObjectOutputStream(对象流)对象,再使用ObjectOutputStream对象的write(Object obj)方法就可以将参数obj的对象写出

5、 PrintStream、BufferedWriter、PrintWriter的比较?

PrintStream类的输出功能非常强大,通常如果需要输出文本内容,都应该将输出流包装成PrintStream后进行输出。它还提供其他两项功能。与其他输出流不同,PrintStream 永远不会抛出 IOException;而是,异常情况仅设置可通过 checkError 方法测试的内部标志。另外,为了自动刷新,可以创建一个 PrintStream
BufferedWriter:将文本写入字符输出流,缓冲各个字符从而提供单个字符,数组和字符串的高效写入。通过write()方法可以将获取到的字符输出,然后通过newLine()进行换行操作。BufferedWriter中的字符流必须通过调用flush方法才能将其刷出去。并且BufferedWriter只能对字符流进行操作。如果要对字节流操作,则使用BufferedInputStream
PrintWriter的println方法自动添加换行,不会抛异常,若关心异常,需要调用checkError方法看是否有异常发生,PrintWriter构造方法可指定参数,实现自动刷新缓存(autoflush)

6、BufferedReader属于哪种流,它主要是用来做什么的,它里面有那些经典的方法?

属于处理流中的缓冲流,可以将读取的内容存在内存里面,有readLine()方法,它,用来读取一行

7、什么是节点流,什么是处理流,它们各有什么用处,处理流的创建有什么特征?

节点流 直接与数据源相连,用于输入或者输出
处理流:在节点流的基础上对之进行加工,进行一些功能的扩展
处理流的构造器必须要 传入节点流的子类

8、流一般需要不需要关闭,如果关闭的话在用什么方法,一般要在那个代码块里面关闭比较好,处理流是怎么关闭的,如果有多个流互相调用传入是怎么关闭的?

流一旦打开就必须关闭,使用close方法
放入finally语句块中(finally 语句一定会执行)
调用的处理流就关闭处理流
多个流互相调用只关闭最外层的流

9、InputStream里的read()返回的是什么,read(byte[] data)是什么意思,返回的是什么值?

返回的是所读取的字节的int型(范围0-255)
read(byte [ ] data)将读取的字节储存在这个数组。返回的就是传入数组参数个数

10、OutputStream里面的write()是什么意思,write(byte b[], int off, int len)这个方法里面的三个参数分别是什么意思?

write将指定字节传入数据源
Byte b[ ]是byte数组
b[off]是传入的第一个字符、b[off+len-1]是传入的最后的一个字符 、len是实际长度

11、java中有几种类型的流?

字符流和字节流。字节流继承inputStream和OutputStream,字符流继承自InputSteamReader和OutputStreamWriter。

12、谈谈Java IO里面的常见类,字节流,字符流、接口、实现类、方法阻塞

答:输入流就是从外部文件输入到内存,输出流主要是从内存输出到文件。
IO里面常见的类,第一印象就只知道IO流中有很多类,IO流主要分为字符流和字节流。字符流中有抽象类InputStream和OutputStream,它们的子类FileInputStream,FileOutputStream,BufferedOutputStream等。字符流BufferedReader和Writer等。都实现了Closeable, Flushable, Appendable这些接口。程序中的输入输出都是以流的形式保存的,流中保存的实际上全都是字节文件。
java中的阻塞式方法是指在程序调用改方法时,必须等待输入数据可用或者检测到输入结束或者抛出异常,否则程序会一直停留在该语句上,不会执行下面的语句。比如read()和readLine()方法。

13、字符流和字节流有什么区别?

要把一片二进制数据数据逐一输出到某个设备中,或者从某个设备中逐一读取一片二进制数据,不管输入输出设备是什么,我们要用统一的方式来完成这些操作,用一种抽象的方式进行描述,这个抽象描述方式起名为IO流,对应的抽象类为OutputStream和InputStream ,不同的实现类就代表不同的输入和输出设备,它们都是针对字节进行操作的。

在应用中,经常要完全是字符的一段文本输出去或读进来,用字节流可以吗?
计算机中的一切最终都是二进制的字节形式存在。对于“中国”这些字符,首先要得到其对应的字节,然后将字节写入到输出流。读取时,首先读到的是字节,可是我们要把它显示为字符,我们需要将字节转换成字符。由于这样的需求很广泛,人家专门提供了字符流的包装类。

底层设备永远只接受字节数据,有时候要写字符串到底层设备,需要将字符串转成字节再进行写入。字符流是字节流的包装,字符流则是直接接受字符串,它内部将串转成字节,再写入底层设备,这为我们向IO设别写入或读取字符串提供了一点点方便。

14、 讲讲NIO

答:看了一些文章,传统的IO流是阻塞式的,会一直监听一个ServerSocket,在调用read等方法时,他会一直等到数据到来或者缓冲区已满时才返回。调用accept也是一直阻塞到有客户端连接才会返回。每个客户端连接过来后,服务端都会启动一个线程去处理该客户端的请求。并且多线程处理多个连接。每个线程拥有自己的栈空间并且占用一些 CPU 时间。每个线程遇到外部未准备好的时候,都会阻塞掉。阻塞的结果就是会带来大量的进程上下文切换。
对于NIO,它是非阻塞式,核心类:
1.Buffer为所有的原始类型提供 (Buffer)缓存支持。
2.Charset字符集编码解码解决方案
3.Channel一个新的原始 I/O抽象,用于读写Buffer类型,通道可以认为是一种连接,可以是到特定设备,程序或者是网络的连接。

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