IO流：字节流、字符流、缓冲流（超详细）

傷城~ 2024-03-17 12:45 14阅读 0赞

## 一、字节流 ##

### 1 一切皆为字节 ###

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 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。

>  *  `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。

> 小贴士：
> 
> close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

### 3 FileOutputStream类 ###

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

#### 构造方法 ####

>  *  `public FileOutputStream(File file)`：创建文件输出流以写入由指定的 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。

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。

*  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");
>         }
>     }

#### 写出字节数据 ####

1.  **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

> 小贴士：
> 
> 1.  虽然参数为int类型四个字节，但是只会保留一个字节的信息写出。
> 2.  流操作完毕后，必须释放系统资源，调用close方法，千万记得。

1.  **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 = "清华大学".getBytes();
>             // 写出字节数组数据
>             fos.write(b);
>             // 关闭资源
>             fos.close();
>         }
>     }
>     输出结果：
>     清华大学

1.  **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 ####

经过以上的演示，每次程序运行，创建输出流对象，都会清空目标文件中的数据。如何保留目标文件中数据，还能继续添加新数据呢？

>  *  `public 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。
>  *  `public FileOutputStream(String name, boolean append)`： 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

这两个构造方法，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，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();
>         }
>     }
>     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();
>         }
>     }
>     
>     输出结果：
>     a
>     b
>     c
>     d
>     e

>  *  回车符`\r`和换行符`\n` ：
>     
>      *  回车符：回到一行的开头（return）。
>      *  换行符：下一行（newline）。
>  *  系统中的换行：
>     
>      *  Windows系统里，每行结尾是 `回车+换行` ，即`\r\n`；
>      *  Unix系统里，每行结尾只有 `换行` ，即`\n`；
>      *  Mac系统里，每行结尾是 `回车` ，即`\r`。从 Mac OS X开始与Linux统一。

### 4 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。

>  *  `public void close()` ：关闭此输入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 。

> 小贴士：
> 
> close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

### 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 ####

>  *  `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。
>  *  `FileInputStream(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。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有该文件,会抛出`FileNotFoundException` 。

*  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();
>         }
>     }
>     输出结果：
>     a
>     b
>     c
>     d
>     e
>     -1

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();
>         }
>     }
>     输出结果：
>     a
>     b
>     c
>     d
>     e

> 小贴士：
> 
> 1.  虽然读取了一个字节，但是会自动提升为int类型。
> 2.  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,把数组变成字符串打印
>                 System.out.println(new String(b));
>             }
>             // 关闭资源
>             fis.close();
>         }
>     }
>     
>     输出结果：
>     ab
>     cd
>     ed

错误数据`d`，是由于最后一次读取时，只读取一个字节`e`，数组中，上次读取的数据没有被完全替换，所以要通过`len` ，获取有效的字节，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();
>         }
>     }
>     
>     输出结果：
>     ab
>     cd
>     e

> 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。

## 二、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。

### 1 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。

>  *  `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 。

### 2 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。

> 小贴士：
> 
> 1.  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。
>     
>     idea中UTF-8
> 2.  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 ####

>  *  `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();
>         }
>     }
>     输出结果：
>     清
>     华
>     大
>     学

> 小贴士：虽然读取了一个字符，但是会自动提升为int类型。

1.  **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 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));
>             }
>             // 关闭资源
>             fr.close();
>         }
>     }

获取有效的字符改进，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();
>         }
>     }

### 3 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。

>  *  `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。

### 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。

#### 构造方法 ####

>  *  `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。

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();
>         }
>     }
>     输出结果：
>     abC田

> 小贴士：
> 
> 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();
>         }
>     }

> 小贴士：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。

## 三、缓冲流 ##

### 1、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； ###

分类：

字节缓冲流： BufferedInputStream ， BufferedOutputStream

字符缓冲流： BufferedReader ， BufferedWriter

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

### 2、字节缓冲流【BufferedInputStream】【BufferedOutputStream】   构造方法： ###

> 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。  
> 缓存流的速度比基本的流对象的传输速度快了很多；

### 3、字符缓冲流【BufferedReader】【BufferedWriter】   构造方法： ###