Java IO知识总结

2023-12-07 18:17:30 浏览数 (2)

IO也就是Input/Output ，数据拿到计算机内存中的过程即为输入，反之，数据从内存输出到外部存储（可以是远程主机、磁盘、数据库等）的过程即为输出。数据传输过程类似于水流，因此称作IO流。IO流在Java中分为输出流和输入流，根据数据的处理方式又分为字节流和字符流。（这里的输入输出是以程序为中心的，输入指程序接收输入，输出指程序把数据输出到外部存储）

Java IO流

Java IO流有四个基类，分别是输入流InputStream（字节输入流），Reader（字符输入流），OutputStream（字节输出流），Writer（字符输出流），其余的IO相关类都是派生于这四个抽象基类。

字节流与字符流

字节流：

  1. 以字节为单位处理数据，适用于处理二进制数据
  2. 直接操作字节，不涉及编码转换，可以处理任何类型的数据

字符流：

  1. 以字符为单位处理数据，适合处理文本数据
  2. 自动处理字符编码和解码（将字节传为字符）
  3. 性能逊于字节流处理，因为还有编解码消耗
  4. 对于不知道编码类型的数据，使用字节流处理会带来乱码问题，而使用字符流就不会出现这样的问题

字节流

InputStream

InputStream用于从源读取字节流到内存中，它是一个抽象类，是所有字节输入流的父类。

常用方法
  1. read():返回输入流中下一个字节的数据，如果未读取任何字节，返回-1，表示结束
  2. read(byte b[]):从输入流中读取一些字节放到字节数组b中，如果数组b的长度为0，则不读取，如果没有可以读取的字节，返回-1。最多可以读b.length个字节，返回读取的字节数
  3. read(byte b[], int off, int len):off是偏移量，len是指定的要读取的最大字节数，其余与read(byte b[])一致（这里的偏移量off是针对字节数组b的，加入偏移为2，则从b的第3个下标开始填充）
  4. skip(long n):忽略输入流中的n个字节，返回实际忽略的字节数
  5. avaliable():返回输入流中可以读取的字节数
  6. close():关闭输入流并释放资源
  7. readAllBytes():读取输入流中的所有字节，返回字节数组
  8. readNBytes(byte[] b, int off, int len):阻塞直到读取len个字节
  9. transferTo(OutputStream out):将所有字节流从一个输入流传递到一个输出流，输出流自动写入

使用的输入文件为text.txt:

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hello,world!
sjska
12345678910
qpwoeiruty
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String filePath = "text.txt";
FileInputStream file = new FileInputStream(filePath);
System.out.println(file.available());
// 输出输入流中可以读取的字节数 44

byte[] bytes = new byte[10];
file.read(bytes);
for (byte b : bytes){
    System.out.println(b);
    System.out.println(Character.toChars(b));
}
// 输出bytes数组的内容，依次输出 104 h 101 e 108 l 108 l 111 o 44 , 119 w 111 o 114 r 108 l

int read = file.read();
System.out.println(Character.toChars(read));
// 读取了一个字节，输出 d

byte[] bytes1 = new byte[7];
file.read(bytes1, 2,5);
for(byte b : bytes1){
    System.out.println(b);
    System.out.println(Character.toChars(b));
}
// 读取5个字节，并且偏移量为2，输出bytes1数组的内容，依次输出
// 0 0 33 ! 13 10 115 s 106 j
// bytes1数组的前两个字节偏移了，为空，13和10分别表示换行符和回车符

// 跳过4个字节
file.skip(4);
file.read(bytes);
for(byte b : bytes){
    System.out.println(b);
    System.out.println(Character.toChars(b));
}
// 再读取10个字节存在bytes中，其内容为
// 10 49 1 50 2 51 3 52 4 53 5 54 6 55 7 56 8 57 9
// 第一个10是回车符，它之前的换行符已经被skip跳过了
// 之后的1~9为存储的文本，49~57为其对应的ASCII码

String outFilePath = "text1.txt"
OutputStream fileOut = new FileOutputStream("outFilePath");

// 将输入流file中的字节全部放入输出流fileOut
file.transferTo(fileOut);

// 如果没有执行transferTo方法，这里读取输入流中剩余全部字符放在返回的字符数组中
// 但是执行了transferTo，输入流中已经没有字节了，所以什么都没读到
byte[] bytes2 = file.readAllBytes();
for(byte b : bytes2){
    System.out.println(b);
    System.out.println(Character.toChars(b));
}

输出文件text1.txt:

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10
qpwoeiruty

OutputStream

字节输出流，将字节输出到指定地方（文件等地），OutputStream是所有字节输出流的父类。

常用方法
  1. write(int b):将特定字节写入到输出流
  2. write(byte b[]):将字节数组b写入到输出流
  3. write(byte b[], int off, int len):增加了off偏移量以及len（要写入的最大字节数），与字节输入流相同，这里的off也是对于字节数组b来说
  4. flush():刷新此输出流并强制写出所有缓冲的输出字节
  5. close():关闭输出流并释放资源

FileOutputStream是使用最多的字节输出流对象，用于将字节写入到文件中，当调用write方法的时候，首先将数据写入到FileOutputStream的内存缓冲区，当缓冲区满、手动调用flush方法、手动调用close方法（其实也是触发了flush方法的调用）、程序退出触发close方法时，才会把数据写入到文件中。

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String filePath = "test.txt";
FileOutputStream fis = new FileOutputStream(filePath);
// 将 Z 写入到输出流
fis.write(90);
// 往输出流写入换行符
fis.write(10);
// 网输出流写入回车
fis.write(13);
// 往输出流写入 hello,world!
byte[] bytes = new String("hello,world!").getBytes();
fis.write(bytes);
fis.write(10);
// 偏移量为3，网输出流写入字节数组
fis.write(bytes,3,9);

得到的输出文件`test.txt”:

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Z

hello,world!
lo,world!

字符流

基于字节流的IO若不知道编码方式就容易出现乱码问题，字符流对象方便我们对字符进行流操作，对于音频、视频、图片等媒体文件建议使用字节流进行处理，而对于文本文件建议使用字符流进行处理。

字符流默认采用的编码方式是Unicode编码。

Reader

Reader用于从文件读取字符流到内存，它是所有字符输入流的父类。

常用方法
  1. read():从输入流读取一个字符
  2. read(char[] cbuf):用于从输入流读取字符到字符数组cbuf中
  3. read(char[] cbuf, int off, int len):用于从输入流读取字符到字符数组cbuf中，并增加了偏移量off以及读取的字符数量len
  4. skip(long n):忽略输入流中的n个字符，返回实际忽略的字符数量
  5. close():关闭输入流并释放资源

FileReader是使用较多的字符输入流。

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// 文件使用上面的 test.txt
String filePath = "test.txt";
FileReader fr = new FileReader(filePath);

// 读取一个字符，输出90，也就是Z
System.out.println(fr.read());
char [] cBuf = new char[10];

// 读取一系列字符串到字符数组中
// 依次输出 换行符 回车符 h e l l o , w o
fr.read(cBuf);
for(char c : cBuf){
    System.out.println(c);
}

// 跳过一个字符
fr.skip(1);
char [] cBuf1 = new char[6];

// 读取4个字符串到字符数组中，偏移量为2
// 输出 空 空 l d ! 换行符
fr.read(cBuf1,2,4);
for(char c : cBuf1){
    System.out.println(c);
}

Writer

Writer用于将字符输出到文件中，它是所有字符输出流的父类。

常用方法
  1. write(int c):向输出流写入单个字符
  2. write(char[] cbuf):向输出流写入字符数组
  3. write(char[] cbuf, int off, int len):向输出流写入字符数组，并包含偏移量off以及字符数量len
  4. write(String str):向输出流写入字符串
  5. write(String str, int off, int len):向输出流写入字符串，并且包含偏移量off以及字符数量len
  6. append(CharSequence csq):将指定的字符序列csp附加到指定的Writer对象并返回该Writer对象
  7. append(char c):将指定的字符附加到指定的Writer对象并返回该Writer对象
  8. flush():刷新该输出流，强制输出所有缓冲的输出字符
  9. close():关闭输出流并释放资源
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String filePath = "simple.txt";
FileWriter fw = new FileWriter(filePath);

// 向输出流写入字母Z
fw.write(90);

// 写入换行符
fw.write(13);

// 写入字符串 hello,world!
fw.write("hello,world!");

// 写入换行符
fw.write(13);
char[] charArray = "the night".toCharArray();

// 写入字符数组
fw.write(charArray);

// 写入换行符
fw.write(13);

// 写入字符串，偏移量2，写入5个字符
// 因此写入的是 34567
fw.write("123456789",2,5);

// 写入换行符
fw.write(13);

// 写入字符数组，偏移量4，写入2个字符
// 因此写入的是 ni
fw.write(charArray,4,2);

// 写入换行符
fw.write(13);
CharSequence cs = new String("char sequence");

// 写入换行符
fw.write(13);

// 在输出流后追加字符序列 char sequence
Writer append = fw.append(cs);

// 刷新字符输入流
append.flush();

最终得到的simple.txt内容如下：

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Z
hello,world!
the night
34567
ni

char sequence

缓冲流

由于IO操作很耗时，所以采用缓冲流，一次写入/读出多个字节，从而避免频繁的IO操作，提高流的传输效率。

字节缓冲流

字节缓冲流采用装饰器模式来增强InputStream和OutputStream子类对象的功能。

Java的输入输出流有自带的内部缓冲区，为什么还需要字节缓冲流？

  1. 内部缓冲区的大小固定且较小，而字节缓冲流可以自定义缓冲区大小，更灵活
  2. 字节缓冲区性能更高
BufferedInputStream

BufferedInputStream从源头读取数据到内存的过程不会一个字节一个字节读取，而是会先将读取到的字节存放在缓冲区，并从内部缓冲区中单独读取字节，大大减少IO次数，提高了读取效率。

未完待续……

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本文标题：《 Java IO知识总结 》

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