Java基础之IO流学习总结

Java流操作有关的类或接口：

Java流类图结构：

流的概念和作用

流是一组有顺序的，有起点和终点的字节集合，是对数据传输的总称或抽象。即数据在两设备间的传输称为流，流的本质是数据传输，根据数据传输特性将流抽象为各种类，方便更直观的进行数据操作。 

 

IO流的分类

  • 根据处理数据类型的不同分为：字符流和字节流
  • 根据数据流向不同分为：输入流和输出流
 

字符流和字节流

字符流的由来： 因为数据编码的不同，而有了对字符进行高效操作的流对象。本质其实就是基于字节流读取时，去查了指定的码表。 字节流和字符流的区别：

  • 读写单位不同：字节流以字节（8bit）为单位，字符流以字符为单位，根据码表映射字符，一次可能读多个字节。
  • 处理对象不同：字节流能处理所有类型的数据（如图片、avi等），而字符流只能处理字符类型的数据。

结论：只要是处理纯文本数据，就优先考虑使用字符流。 除此之外都使用字节流。

 

输入流和输出流

对输入流只能进行读操作，对输出流只能进行写操作，程序中需要根据待传输数据的不同特性而使用不同的流。  

 

Java IO流对象

1.输入字节流InputStreamIO 中输入字节流的继承图可见上图，可以看出：

  1. InputStream 是所有的输入字节流的父类，它是一个抽象类。
  2. ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream 是三种基本的介质流，它们分别从Byte 数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据。PipedInputStream 是从与其它线程共用的管道中读取数据，与Piped 相关的知识后续单独介绍。
  3. ObjectInputStream 和所有FilterInputStream 的子类都是装饰流（装饰器模式的主角）。

 

2.输出字节流OutputStream

IO 中输出字节流的继承图可见上图，可以看出：

  1. OutputStream 是所有的输出字节流的父类，它是一个抽象类。
  2. ByteArrayOutputStream、FileOutputStream 是两种基本的介质流，它们分别向Byte 数组、和本地文件中写入数据。PipedOutputStream 是向与其它线程共用的管道中写入数据，
  3. ObjectOutputStream 和所有FilterOutputStream 的子类都是装饰流。

 

3.字节流的输入与输出的对应

图中蓝色的为主要的对应部分，红色的部分就是不对应部分。紫色的虚线部分代表这些流一般要搭配使用。从上面的图中可以看出Java IO 中的字节流是极其对称的。“存在及合理”我们看看这些字节流中不太对称的几个类吧！

  1. LineNumberInputStream 主要完成从流中读取数据时，会得到相应的行号，至于什么时候分行、在哪里分行是由改类主动确定的，并不是在原始中有这样一个行号。在输出部分没有对应的部分，我们完全可以自己建立一个LineNumberOutputStream，在最初写入时会有一个基准的行号，以后每次遇到换行时会在下一行添加一个行号，看起来也是可以的。好像更不入流了。
  2. PushbackInputStream 的功能是查看最后一个字节，不满意就放入缓冲区。主要用在编译器的语法、词法分析部分。输出部分的BufferedOutputStream 几乎实现相近的功能。
  3. StringBufferInputStream 已经被Deprecated，本身就不应该出现在InputStream 部分，主要因为String 应该属于字符流的范围。已经被废弃了，当然输出部分也没有必要需要它了！还允许它存在只是为了保持版本的向下兼容而已。
  4. SequenceInputStream 可以认为是一个工具类，将两个或者多个输入流当成一个输入流依次读取。完全可以从IO 包中去除，还完全不影响IO 包的结构，却让其更“纯洁”――纯洁的Decorator 模式。
  5. PrintStream 也可以认为是一个辅助工具。主要可以向其他输出流，或者FileInputStream 写入数据，本身内部实现还是带缓冲的。本质上是对其它流的综合运用的一个工具而已。一样可以踢出IO 包！System.out 和System.out 就是PrintStream 的实例！

 

4.字符输入流Reader

在上面的继承关系图中可以看出：

  1. Reader 是所有的输入字符流的父类，它是一个抽象类。
  2. CharReader、StringReader 是两种基本的介质流，它们分别将Char 数组、String中读取数据。PipedReader 是从与其它线程共用的管道中读取数据。
  3. BufferedReader 很明显就是一个装饰器，它和其子类负责装饰其它Reader 对象。
  4. FilterReader 是所有自定义具体装饰流的父类，其子类PushbackReader 对Reader 对象进行装饰，会增加一个行号。
  5. InputStreamReader 是一个连接字节流和字符流的桥梁，它将字节流转变为字符流。FileReader 可以说是一个达到此功能、常用的工具类，在其源代码中明显使用了将FileInputStream 转变为Reader 的方法。我们可以从这个类中得到一定的技巧。Reader 中各个类的用途和使用方法基本和InputStream 中的类使用一致。后面会有Reader 与InputStream 的对应关系。

 

5.字符输出流Writer

在上面的关系图中可以看出：

  1. Writer 是所有的输出字符流的父类，它是一个抽象类。
  2. CharArrayWriter、StringWriter 是两种基本的介质流，它们分别向Char 数组、String 中写入数据。PipedWriter 是向与其它线程共用的管道中写入数据，
  3. BufferedWriter 是一个装饰器为Writer 提供缓冲功能。
  4. PrintWriter 和PrintStream 极其类似，功能和使用也非常相似。
  5. OutputStreamWriter 是OutputStream 到Writer 转换的桥梁，它的子类FileWriter 其实就是一个实现此功能的具体类（具体可以研究一SourceCode）。功能和使用和OutputStream 极其类似，后面会有它们的对应图。

 

6.字符流的输入与输出的对应

7.字符流与字节流转换

转换流的特点：

  1. 其是字符流和字节流之间的桥梁
  2. 可对读取到的字节数据经过指定编码转换成字符
  3. 可对读取到的字符数据经过指定编码转换成字节

何时使用转换流？

  1. 当字节和字符之间有转换动作时；
  2. 流操作的数据需要编码或解码时。

具体的对象体现：

  1. InputStreamReader:字节到字符的桥梁
  2. OutputStreamWriter:字符到字节的桥梁

这两个流对象是字符体系中的成员，它们有转换作用，本身又是字符流，所以在构造的时候需要传入字节流对象进来。

 

8.File类

File类是对文件系统中文件以及文件夹进行封装的对象，可以通过对象的思想来操作文件和文件夹。 File类保存文件或目录的各种元数据信息，包括文件名、文件长度、最后修改时间、是否可读、获取当前文件的路径名，判断指定文件是否存在、获得当前目录中的文件列表，创建、删除文件和目录等方法。  

9.RandomAccessFile类

该对象并不是流体系中的一员，其封装了字节流，同时还封装了一个缓冲区（字符数组），通过内部的指针来操作字符数组中的数据。 该对象特点：

  1. 该对象只能操作文件，所以构造函数接收两种类型的参数：a.字符串文件路径；b.File对象。
  2. 该对象既可以对文件进行读操作，也能进行写操作，在进行对象实例化时可指定操作模式(r,rw)

注意：该对象在实例化时，如果要操作的文件不存在，会自动创建；如果文件存在，写数据未指定位置，会从头开始写，即覆盖原有的内容。 可以用于多线程下载或多个线程同时写数据到文件。

 1 /*  
 2 流操作的基本规律。  
 3 一、两个明确：(明确体系)  
 4 1. 明确源和目的  
 5     源：输入流  InputStream  Reader  
 6     目的：输出流  OutputStream Writer  
 7   
 8 2. 操作的数据是否是纯文本  
 9     是： 字符流  
10     否： 字节流  
11 二、明确体系后要明确具体使用的对象  
12     通过设备区分：内存，硬盘，键盘  
13     目的设备：内存，硬盘，控制台  
14   
15   
16 示例1：将一个文本文件中的数据存储到另一个文件中: 复制文件  
17     一、明确体系  
18         源：文件-->读取流-->(InputStream和Reader)  
19         是否是文本：是-->Reader  
20           
21           
22         目的：文件-->写入流-->(OutputStream Writer)  
23         是否纯文本：是-->Writer  
24       
25     二、 明确设备  
26         源：Reader  
27             设备：硬盘上一个文本文件 --> 子类对象为：FileReader  
28                 FileReader fr = new FileReader("Goods.txt");  
29               
30             是否提高效率：是-->加入Reader中的缓冲区：BufferedReader  
31                 BufferedReader bufr = new BufferedReader(fr);  
32                   
33         目的：Writer  
34             设备：键盘上一个文本文件 --> 子类对象：FileWriter  
35                 FileWriter fw = new FileWriter("goods1.txt");  
36             是否提高效率：是-->加入Writer的缓冲区：BufferedWriter  
37                 BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(fw);  
38               
39               
40               
41 示例2：将一个图片文件数据复制到另一个文件中：复制文件  
42     一、明确体系  
43         源：文件-->读取流-->(InputStream和Reader)  
44         是否是文本：否-->InputStream  
45           
46           
47         目的：文件-->写入流-->(OutputStream Writer)  
48         是否纯文本：否-->OutputStream  
49       
50     二、 明确设备  
51         源：InputStream  
52             设备：硬盘上一个媒体文件 --> 子类对象为：FileInputStream  
53                 FileInputStream fis = new FileInputStream("Goods.txt");  
54               
55             是否提高效率：是-->加入InputStream中的缓冲区：BufferedInputStream  
56                 BufferedInputStream bufi = new BufferedInputStream(fis);  
57                   
58         目的：OutputStream  
59             设备：键盘上一个媒体文件 --> 子类对象：FileOutputStream  
60                 FileOutputStream fos = new FileOutputStream("goods1.txt");  
61             是否提高效率：是-->加入OutputStream的缓冲区：BufferedOutputStream  
62                 BufferedOutputStream bufo = new BufferedOutputStream(fw);  
63   
64 示例3：将键盘录入的数据保存到一个文本文件中  
65     一、明确体系  
66         源：键盘-->读取流-->(InputStream和Reader)  
67         是否是文本：是-->Reader  
68           
69           
70         目的：文件-->写入流-->(OutputStream Writer)  
71         是否纯文本：是-->Writer  
72       
73     二、 明确设备  
74         源：InputStream  
75             设备：键盘 --> 对用对象为：System.in --> InputStream  
76                 为了操作方便，转成字符流Reader --> 使用Reader中的转换流：InputStreamReader  
77                 InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);  
78               
79             是否提高效率：是-->加入Reader中的缓冲区：BufferedReader  
80                 BufferedReader bufr = new BufferedReader(isr);  
81                   
82         目的：Writer  
83             设备：键盘上一个文本文件 --> 子类对象：FileWriter  
84                 FileWriter fw = new FileWriter("goods1.txt");  
85             是否提高效率：是-->加入Writer的缓冲区：BufferedWriter  
86                 BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(fw);

 

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