所有流的知识都有，IO流原理及流的分类

傷城~ 2024-03-22 23:15 88阅读 0赞

#### 1、Java IO流原理 ####

I/O是Input/Output的缩写， I/O技术是非常实用的技术，用于处理设备之间的数据传输。如读/写文件，网络通讯等。

Java程序中，对于数据的输入/输出操作以”流(stream)” 的方式进行。java.io包下提供了各种“流”类和接口，用以获取不同种类的数据，并通过标准的**方法**输入或输出数据。

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#### 2、流的分类 ####

按操作**数据单位**不同分为：**字节流(8 bit)，字符流(16 bit)**

按数据流的**流向**不同分为：**输入流，输出流**

按流的**角色**的不同分为：**节点流，处理流**

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1. Java的IO流共涉及40多个类，实际上非常规则，都是从如下4个抽象基类派生的。

2. 由这四个类派生出来的子类名称都是以其父类名作为子类名后缀。

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#### **节点流和处理流** ####

1.节点流可以从一个特定的数据源读写数据

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2. 处理流是“连接”在已存在的流（节点流或处理流）之上，通过对数据的处理为程序提供更为强大的读写功能。

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#### **InputStream & Reader** ####

InputStream 和 Reader 是所有输入流的基类。

InputStream（典型实现：FileInputStream）

> InputStream类提供了由其子类实现的不同方法。以下是一些常用的方法
> 
>  *  read() - 从输入流中读取一个字节的数据
>  *  read(byte\[\] array) - 从流中读取字节并存储在指定的数组中
>  *  available() - 返回输入流中可用的字节数
>  *  mark() - 标记输入流中数据所在的位置
>  *  reset() -将控制点返回到流中设置标记的点
>  *  markSupported()- 检查流中是否支持mark()和reset()方法
>  *  skips() - 跳过和丢弃输入流中的指定字节数
>  *  close() - 关闭输入流

Reader（典型实现：FileReader）

> int read()
> 
> int read(char \[\] c)
> 
> int read(char \[\] c, int off, int len)

程序中打开的文件 IO 资源不属于内存里的资源，垃圾回收机制无法回收该资源，所以应该显式关闭文件 IO 资源。

#### 3、节点流(文件流) ####

**读取文件**

1.建立一个流对象，将已存在的一个文件加载进流。

FileReader fr = new FileReader(“Test.txt”);

2.创建一个临时存放数据的数组。

char[] ch = new char[1024];

3.调用流对象的读取方法将流中的数据读入到数组中。

**fr.read(ch);**

FileReader fr = null;
    try{fr = new FileReader("c:\\test.txt");
    char[] buf = new char[1024];
    int len= 0;
    while((len=fr.read(buf))!=-1){
    System.out.println(new String(buf ,0,len)
    );
    }
    }catch (IOException e){
    System.out.println("read-Exception :"+e.toString());
    }
    finally{
    if(fr!=null){
    try{fr.close();
    }catch (IOException e){
    System.out.println("close-Exception :"+e.toString());
    } 
    } 
    }

**写入文件**

1.创建流对象，建立数据存放文件

FileWriter fw = new FileWriter(“Test.txt”);

2.调用流对象的写入方法，将数据写入流

fw.write(“text”);

3.关闭流资源，并将流中的数据清空到文件中。

**fw.close();**

FileWriter fw = null;
    try{fw = new FileWriter("Test.txt");
    fw.write("text");
    }catch (IOExceptione){
    System.out.println(e.toString());
    }finally{
    If(fw!=null)try{
    fw.close();
    }catch (IOException e){
    System.out.println(e.toString());
      } 
    }

**注 意**

> 定义文件路径时，注意：可以用“/”或者“\\\\”。
> 
> 在写入一个文件时，如果目录下有同名文件将被覆盖。
> 
> 在读取文件时，必须保证该文件已存在，否则出异常

#### 4、缓冲流 ####

为了提高数据读写的速度，Java API提供了带缓冲功能的流类，在使用这些流类时，会创建一个内部缓冲区数组

根据数据操作单位可以把缓冲流分为：

BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream
    
    BufferedReader 和 BufferedWriter

缓冲流要“套接”在相应的节点流之上，对读写的数据提供了缓冲的功能，提高了读写的效率，同时增加了一些新的方法。

对于输出的缓冲流，写出的数据会先在内存中缓存，使用flush()将会使内存中的数据立刻写出。

BufferedReader br = null;
    BufferedWriter bw = null;
    try {
    //step1:创建缓冲流对象：它是过滤流，是对节点流的包装
    br = new BufferedReader(new FileReader("d:\\IOTest\\source.txt"));
    bw = new BufferedWriter(new FileWriter("d:\\IOTest\\destBF.txt"));
    String str = null;
    while ((str = br.readLine()) != null) {
     //一次读取字符文本文件的一行字符bw.write(str); 
    //一次写入一行字符串bw.newLine(); 
    //写入行分隔符
    bw.flush();
     //step2:刷新缓冲区} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();} 
    finally {// step3: 关闭IO流对象
    try {if (bw != null) {
    bw.close(); //关闭过滤流时,会自动关闭它所包装的底层节点流
    }
    } catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();}
    try {
    if (br != null) {
    br.close();
    } catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    }

#### 5、转换流 ####

**转换流**

转换流提供了在字节流和字符流之间的转换

Java API提供了两个转换流：

InputStreamReader和OutputStreamWriter

字节流中的数据都是字符时，转成字符流操作更高效。

#### **InputStreamReader** ####

用于将字节流中读取到的字节按指定字符集解码成字符。需要和InputStream“套接”。

构造方法

public InputStreamReader(InputStream in)
    
    public InputSreamReader(InputStream in,String charsetName)

> 如： Reader isr = new
> 
> InputStreamReader(System.in,”gb2312”);

#### **OutputStreamWriter** ####

用于将要写入到字节流中的字符按指定字符集编码成字节。需要和OutputStream“套接”。

构造方法

public OutputStreamWriter(OutputStream out)
    
    public OutputSreamWriter(OutputStream out,String charsetName)

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public void testMyInput() throws Exception{
    FileInputStream fis = new FileInputStream("dbcp.txt");
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("dbcp5.txt");
    InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis,"GBK");
    OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos,"GBK");
    BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
    BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);
    String str = null;
    while((str = br.readLine()) !=null){
    bw.write(str);
    bw.newLine();
    bw.flush();
    }bw.close();
    br.close();
    }

**补充：字符编码**

编码表的由来

计算机只能识别二进制数据，早期由来是电信号。为了方便应用计算机，让它可以识别各个国家的文字。就将各个国家的文字用数字来表示，并一一对应，形成一张表。这就是编码表。

常见的编码表

> ASCII：美国标准信息交换码。
> 
> ü 用一个字节的7位可以表示。
> 
> ISO8859-1：拉丁码表。欧洲码表
> 
> ü 用一个字节的8位表示。
> 
> GB2312：中国的中文编码表。
> 
> GBK：中国的中文编码表升级，融合了更多的中文文字符号。
> 
> Unicode：国际标准码，融合了多种文字。
> 
> ü 所有文字都用两个字节来表示,Java语言使用的就是unicode
> 
> ü UTF-8：最多用三个字节来表示一个字符
> 
> 编码：字符串à字节数组
> 
> 解码：字节数组à字符串

**转换流的编码应用**

> 可以将字符按指定编码格式存储。
> 
> 可以对文本数据按指定编码格式来解读。
> 
> 指定编码表的动作由构造函数完成。

#### 6、标准输入/输出流 ####

**标准输入/输出流**

System.in和System.out分别代表了系统标准的输入和输出设备

默认输入设备是键盘，输出设备是显示器

System.in的类型是InputStream

System.out的类型是PrintStream，其是OutputStream的子类FilterOutputStream 的子类

通过System类的setIn，setOut方法对默认设备进行改变。

> public static void **setIn**(InputStream in)
> 
> public static void **setOut**(PrintStream out)

#### 7、打印流 ####

实现将**基本数据类型**的数据格式转化为**字符串**输出

打印流：**PrintStream**和**PrintWriter**

提供了一系列重载的print和println方法，用于多种数据类型的输出

PrintStream和PrintWriter的输出不会抛出异常

PrintStream和PrintWriter有自动flush功能

System.out返回的是PrintStream的实例

#### 8、数据流 ####

为了方便地操作Java语言的基本数据类型的数据，可以使用数据流。

数据流有两个类：(用于读取和写出基本数据类型的数据）

DataInputStream 和 DataOutputStream

分别“套接”在 InputStream 和 OutputStream 节点流上

**DataInputStream中的方法**

> boolean readBoolean() byte readByte()
> 
> char readChar() float readFloat()
> 
> double readDouble() short readShort()
> 
> long readLong() int readInt()
> 
> String readUTF() void readFully(byte\[\] b)

**DataOutputStream中的方法**

将上述的方法的read改为相应的write即可。

#### 9、对象流 ####

**对象流**

**ObjectInputStream和OjbectOutputSteam**

用于存储和读取**基本数据类型**数据或**对象**的处理流。它的强大之处就是可以把Java中的对象写入到数据源中，也能把对象从数据源中还原回来。

> **序列化：**用ObjectOutputStream类**保存**基本类型数据或对象的机制
> 
> **反序列化：**用ObjectInputStream类**读取**基本类型数据或对象的机制

ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修饰的成员变量

**对象的序列化**

**对象序列化机制**允许把内存中的Java对象转换成平台无关的二进制流，从而允许把这种二进制流持久地保存在磁盘上，或通过网络将这种二进制流传输到另一个网络节点。当其它程序获取了这种二进制流，就可以恢复成原来的Java对象

序列化的好处在于可将任何实现了Serializable接口的对象转化为**字节数据**，使其在保存和传输时可被还原

序列化是 RMI（Remote Method Invoke – 远程方法调用）过程的参数和返回值都是必须实现的机制，而 RMI 是 JavaEE 的基础。因此序列化机制是 JavaEE 平台的基础

如果需要让某个对象支持序列化机制，则必须让其类是可序列化的，为了让某个类是可序列化的，该类必须实现如下两个接口之一：

> **Serializable**
> 
> Externalizable

凡是实现Serializable接口的类都有一个表示序列化版本标识符的静态变量：

private static final long serialVersionUID;

serialVersionUID用来表明类的不同版本间的兼容性

如果类没有显示定义这个静态变量，它的值是Java运行时环境根据类的内部细节自动生成的。若类的源代码作了修改，serialVersionUID 可能发生变化。故建议，显示声明

显示定义serialVersionUID的用途

希望类的不同版本对序列化兼容，因此需确保类的不同版本具有相同的serialVersionUID

不希望类的不同版本对序列化兼容，因此需确保类的不同版本具有不同的serialVersionUID

**使用对象流序列化对象**

若某个类实现了 Serializable 接口，该类的对象就是可序列化的：

创建一个 ObjectOutputStream

调用 ObjectOutputStream 对象的 writeObject(对象) 方法输出可序列化对象。注意写出一次，操作flush()

反序列化

创建一个 ObjectInputStream

调用 readObject() 方法读取流中的对象

强调：如果某个类的字段不是基本数据类型或 String 类型，而是另一个引用类型，那么这个引用类型必须是可序列化的，否则拥有该类型的 Field 的类也不能序列化。

#### 10、流的基本应用小节 ####

流是用来处理数据的。

处理数据时，一定要先明确**数据源**，与**数据目的地**

数据源可以是文件，可以是键盘。

数据目的地可以是文件、显示器或者其他设备。

而流只是在帮助数据进行传输,并对传输的数据进行处理，比如过滤处理、转换处理等。

**字节流-缓冲流（重点）**

> 输入流  
> InputStream-FileInputStream-BufferedInputStream
> 
> 输出流  
> OutputStream-FileOutputStream-BufferedOutputStream

**字符流-缓冲流（重点）**

> 输入流  
> Reader-FileReader-BufferedReader
> 
> 输出流  
> Writer-FileWriter-BufferedWriter

**转换流**

InputSteamReader和OutputStreamWriter

**对象流**ObjectInputStream和ObjectOutputStream（难点）

序列化

反序列化

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