Java:InputStream、OutputStream(一)——概述

1、说明

InputStream和OutputStream是Java标准库中最基本的IO流,它们都位于java.io包中,该包提供了所有同步IO的功能。

2、模块:java.io.InputStream java.io.OutputStream

3、用法

3.1、read&write

二者都不是接口,而是抽象类,它们分别是所有输入流和输出流的超类。这两个抽象类定义了两个最重要的方法:

  • int read():读取输入流的下一个byte,返回该byte表示的int值(0~255)。读到末尾,返回-1表示不能继续读了。
  • void write( int b ):写一个byte到输出流。虽然传入的是int,但只会写入1 byte,即该int的最低8位表示字节的部分( b & 0xff )
public abstract int read() throws IOException;
public abstract void write(int b) throws IOException;

 

3.2、实现类

FileInputStream:从文件流中读取数据

下面的代码演示了如何完整地读取一个FileInputStream的所有字节:

public void readFile throws IOException{
    //创建一个FileInputStream对象
    InputStream input = new FileInputStream("src/readme.txt");
    for(;;){
        int n = input.read(); //反复调用read(),直到返回-1
        if(n==-1){
            break;
        }
        System.out.println(n);//打印byte值
    }
    input.close();
}

在计算机中,应用程序如果打开了有一个文件进行读写,完成后要及时关闭,以便OS把资源释放。

FileOutputStream:将若干字节写入文件流

下面代码演示了如何将多个bytes写入文件流:

public void writeFile() throws IOException{
    OutputStream output = new FileOutputStream("out/readme.txt");
    output.write(72);//H
    ...
    output.write(111);//o
    output.close();
}

每次写入1byte太麻烦,更常见的是一次性写入多个bytes。可以通过OutputStream提供的重载方法void write( byte[ ] )来实现:

public void writeFile() throws IOException{
    OutputStream output = new FileOutputStream("out/readme.txt");
    output.write("Hello".getBytes("UTF-8"));
    output.close();
}

 

3.3、close

在操作完之后,InputStream和OutputStream都需要通过close()来关闭流,之后OS会释放底层资源。

3.3°、flush

只用于OutputStream,目的是将buffer内容真正输出到目的地。

因为写的时候,出于效率考虑,OS不是每次直接把1 byte写入文件或发送到网络,而是先放到内存buffer(本质上是byte [ ]数组),等到buffer写满,再一次性写入文件或网络。

对所有IO设备来说,一次写1B或1000B,花费的时间几乎相同,所以OutputStream有flush()方法,能强制把buffer内容输出。

调用时机

通常情况下,我们不需要调用这个flush(),因为①buffer写满了OutputStream会自动调用它;②调用close()关闭OutputStream之前,也会自动调用flush()方法。

但是某些时机我们需要手动调用flush(),比如在实现一个即时通讯软件时,用户发一句就要flush一句,而不能等待buffer满。

InputStream buffer

InputStream也有buffer。当从FileInputStream读取1 byte时,OS往往会一次性读取多个 bytes到buffer,read时直接返回buffer中的byte,而不是每次都IO 1 byte。

3.4、IOException

读写IO流时,可能发生错误,例如文件不存在、权限异常,它们由JVM封装为IOException抛出。

因此,所有与IO相关的代码都必须处理IOException。

实际使用时,为了避免读取时发生IO错误,IO流无法正确关闭,资源也无法及时释放,所以我们要用try...finally来保证IO流正确关闭:

    public void readFile() throws IOException {
        InputStream input = null;
        try {
            input = new FileInputStream("src/readme.txt");
            int n;
            while ((n = input.read()) != -1) {
                System.out.println(n);
            }
        } finally {
            if (input != null) {
                input.close();
            }
        }
    }

用try...finally来编写会感觉复杂,更好的写法是利用Java 7引入新的try(resource)语法,只需要编写try语法,就能让编译器自动为我们关闭资源。推荐写法如下:

//InputStream
public void readFile() throws IOException{
    try(InputStream input = new FileInputStream("src/readme.txt")){
        int n;
        while((n=input.read())!=-1)
            System.out.println(n);
    }//编译器在此自动为我们写入finally并调用close()
}

//OutputStream
public void writeFile() throws IOException{
    OutputStream output = new FileOutputStream("out/readme.txt");
    output.write("Hello".getBytes("UTF-8"));//Hello
    output.close();
}

同时操作多个资源时,在try(resource){ ... }中可以同时写出多个资源,用;隔开。例如同时读写两个文件:

        //读取input.txt,写入output.txt
        try(InputStream input = new FileInputStream("input.txt");
        OutputStream output = new FileOutputStream("output.txt")){
            input.transferTo(output);
        }

 

不过实际上,编译器并不会特别为InputStream加上自动关闭。只看resource是否实现了java.lang.AutoCloseable接口,如果实现了,就自动加上finally并调用close()方法。InputStream、OutputStream都实现了这个接口,因此都可以用在try( resoucrce )中。

4、缓冲

IO流中,每次用read()、write()读写1 byte未免太麻烦了。IO流各提供了两个重载方法来支持读写多个字节:

  • read( byte[ ] b ):从输入流中读取一定数量的bytes,并将之存入缓冲数组b中;
  • read( byte[ ] b , int off , int len ):从输出流中off byte处开始读取len bytes到缓冲数组b中;
  • write( byte[ ] b ):将b中的所有byte写入输出流中;
  • write( byte[ ] b , int off , int len ):从b中的off处开始,写入len bytes到输出流中。

利用read方法一次读取多个bytes时,需要先定义一个byte[ ]作为buffer,read会尽可能多的读取byte到buffer,但不会超过buffer大小。read返回实际读取的byte数,如果返回-1,表示没有更多的数据了。

4.1、read

用buffer一次读取多个bytes的代码如下:

public void readFile() throws IOException{
    try(InputStream input = new FileInputStream("src/readme.txt")){
        byte[] buffer = new byte[1000];
        int n;
        while((n=input.read(buffer))!=-1)//读取到buffer
            System.out.println("read "+n+" bytes.");
    }
}

 

5、阻塞

之前我们说过java.io是同步io,在进行IO时,会中断程序运行,直到数据IO完毕——此之谓阻塞。

 

6、其他InputStream实现类

用FileInputStream可以从文件获取输入流,这是InputStream常用的一个实现类。

6.1、ByteArrayInputStream

在内存中模拟一个InputStream:

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        byte [] data ={ 72, 101, 108, 108, 111, 33 };
        try(InputStream input = new ByteArrayInputStream(data)){
            int n;
            while((n=input.read())!=-1)
                System.out.println((char)n);
        }
    }
}

ByteArrayInputStream实际上是把一个byte[ ]数组在内存中变成一个InputStream,虽然应用不多,但测试时可以用来构造一个InputStream。

7、其他OutputStream实现类

7.2、ByteArrayOutputStream

在内存中模拟一个OutputStream:

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        byte[] data;
        try (ByteArrayOutputStream output = new ByteArrayOutputStream()) {
            output.write("Hello".getBytes("UTF-8"));
            output.write("world!".getBytes("UTF-8"));
            data = output.toByteArray();
        }
        System.out.println(new String(data, "UTF-8"));
    }
}

 

上一篇:Java学习笔记之IO(二):InputStream输入字节流


下一篇:java之xml文件解析