IO操作

2024-03-26 16:25:52

原文链接http://zhhll.icu/2020/05/18/java%E5%9F%BA%E7%A1%80/IO/java%E5%9F%BA%E7%A1%80%E4%B9%8BIO%E6%93%8D%E4%BD%9C/

用户进程发起请求，内核接收到请求后，从I/O设备中获取数据到buffer中，再将buffer中的数据copy到用户进程的地址空间，该用户进程获取到数据后再响应客户端。

数据输入到buffer需要时间，从buffer复制数据至进程也需要时间，根据在这两段时间内等待方式不同，I/O动作可分为五种模式

阻塞I/O（Blocking I/O）
非阻塞I/O（Non-Blocking I/O）
I/O复用（I/O Multiplexing）
信号驱动I/O
异步I/O

java的I/O操作在类的java.io包中

基于字节操作的I/O接口： InputStream和OutputStream
基于字符操作的I/O接口： Writer和Reader
基于磁盘操作的I/O接口： File
基于网络操作的I/O接口： Socket(网络编程，不在io包中)

普通IO

字节流对应原生的二进制数据
字符流对应字符数据，会自动处理与本地字符集之间的转换
缓冲流可以提高性能，通过减少底层API的调用次数来优化IO

字节流

输入流

字节输入流都继承自InputStream，InputStream表示从不同数据源产生输入的类，这些数据员包括

字节数组
String对象
文件
管道，从一端输入，从另一端输出
一个由其他种类的流组成的序列，然后把它们汇聚为一个流
其他数据源，如Internet连接

类	功能	构造器	如何使用
ByteArrayInputStream	允许将内存的缓冲区当做InputStream使用	缓冲区，字节将从中取出	将其与FilterInputStream对象相连以提供有用接口
StringBufferInputStream	将String转换为InputStream	字符串。底层实现实际使用StringBuffer	将其与FilterInputStream对象相连以提供有用接口
FileInputStream	用于从文件中读取信息	字符串，表示文件名、文件或FileDescriptor对象
PipedInputStream	产生用于写入相关PipedOutputStream的数据。实现管道化概念	PipedOutputStream	作为多线程中的数据源
SequenceInputStream	将两个或多个InputStream对象转换成一个InputStream	两个InputStream对象或一个容纳InputStream对象的容器Enumeration
FilterInputStream	抽象类，作为装饰器的接口，为其他的InputStream类提供有用的功能

FilterInputStream类型子类包括以下几种

类	功能	构造器	如何使用
DataInputStream	与DataOutputStream搭配使用，按照移植方式从流读取基本数据类型	InputStream	包含用于读取基本数据类型的全部接口
BufferedInputStream	使用它可以防止每次读取时都得进行实际写操作	InputStream	本质上不提供接口，只是向进程添加缓冲功能
LineNumberInputStream	跟踪输入流的行号，可调用getLineNumber()和setLineNumber(int)	InputStream，可以指定缓冲区大小	仅增加了行号
PushbackInputStream	具有能弹出一个字节的缓冲区，因此可以将读到的最后一个字符回退	InputStream	通常作为编译器的扫描器

输出流

字节输入流都继承自OuputStream，该类决定了输出所要去的目标，字节数组、文件或管道

类	功能	构造器	如何使用
ByteArrayOutputStream	在内存中创建缓冲区。所有送往流的数据都要放置在此缓冲区	缓冲区初始大小	用于指定数据的目的地
FileOutputStream	用于将信息写入文件	字符串，表示文件名、文件或FileDescriptor对象
PipedOutputStream	任何写入其中的信息都会自动作为相关PipedInputStream的输出，实现管道化概念	PipedInputStream	指定用于多线程的数据的目的地
FilterOutputStream	抽象类，作为装饰器的接口，为其他OutputStream提供有用的功能

FilterOutputStream类型子类包括

类	功能	构造器	如何使用
DataOutputStream	与DataInputStream搭配使用，可以按照移植方式向流中写入基本数据类型	OutputStream	包含用于写入基本数据类型的全部接口
PrintStream	用于产生改格式化输出。其中DataOutputStream处理数据的存储，PrintStream处理显示	OutputStream，可以用boolean值指示是否每次换行时清空缓冲区	应该是对OutputStream对象的final封装
BufferedOutputStream	使用它以避免每次发送数据时都进行实际的写操作，可以调用flush()清空缓冲区	OutputStream，可以指定缓冲区大小	只是向进程添加缓冲功能

字符流

InputStream和OutputStream是面向字节I/O的，而Reader和Writer则提供兼容Unicode和面向字符I/O的功能，InputStreamReader可以把InputStream转换为Reader，而OutputStreamWriter可以把OutputStream转换为Writer

RandomAccessFile类

适用于由大小已知的记录组成的文件，可以使用seek()将文件指针从一条记录移动到另一条记录，然后对记录进行读取和修改。文件中记录的大小不一定相同，只要我们能确定那些记录有多大以及它们在文件中的位置即可。

RandomAccessFile类不是InputStream或者OutputStream的子类，只是实现了DataInput和DataOutput接口，没有使用InputStream和OutputStream的任何功能，所有方法都是独立的，大部分为native方法

常用的IO操作

缓冲输入文件

想要打开一个文件进行字符输入，可以使用FileReader对象，然后传入一个String或者File对象作为文件名。为了提高速度，对文件进行缓冲，可以将所产生的引用传递给一个BufferedReader构造器。BufferedReader提供了lines()方法，会产生一个Stream对象

 public static void read(String file) {
        try(BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader(file))){
            String line = null;
            while((line = bufferedReader.readLine()) != null){
                System.out.println(line);
            }
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException("读取失败",e);
        }
    }

读取字符

public static void read() throws IOException {
        StringReader stringReader = new StringReader("qaw试试");
        int c;
        while ((c = stringReader.read()) != -1) {
            System.out.println((char)c);
        }
    }

StringReader的read方法是以int形式返回的下一个字节，所以打印的时候类型必须转为char

格式化数据

要读取格式化数据，可以使用DataInputStream，是面向字节的，所以要使用InputStream类

文件输出

FileWrite对象用于向文件写入数据，通常使用BufferedWriter将其包装起来增加缓冲的功能，

try(BufferedReader in = new BufferedReader(new StringReader("1111111111111111\n2222222222222\n3333333333"));
            PrintWriter printWriter = new PrintWriter(new BufferedWriter(new FileWriter("test.txt")))
        ){
            in.lines().forEach(printWriter :: println);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

标准IO

标准输入流Systom.in、标准输出流System.out、标准错误流Sytem.err。

System.out和System.err是预先包装成了PrintStream对象，但是System.in没有进行包装，属于原生的InputStream，所以在读取时需要对其进行包装

标准输入

通常一行一行地读取输入，将System.in包装成BufferedReader

public static void main(String[] args) {
        try (BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))) {
            String line;
            while ((line = bufferedReader.readLine()) != null) {
                if (line.equals("end")) {
                    break;
                }
                System.out.println(line);
            }
        } catch (IOException e) {

        }
    }

重定向标准I/O

System类提供了简单的静态方法调用，重定向标准输入流、标准输出流和标准错误流

setIn(InputStream)
setOut(PrintStream)
setErr(PrintStream)

public static void main(String[] args) {
        try(BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\sinosoft\\Desktop\\剩余工作.txt"));
            PrintStream printStream = new PrintStream(new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("C:\\Users\\sinosoft\\Desktop\\剩余工作副本.txt")))
        ){
            System.setIn(bufferedInputStream);
            System.setOut(printStream);
            try (BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))) {
                String line;
                while ((line = bufferedReader.readLine()) != null) {
                    if (line.equals("end")) {
                        break;
                    }
                    System.out.println(line);
                }
            } catch (IOException e1) {

            }
        }catch (IOException e){

        }
    }

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