JAVA之I/O流

2022-06-18 00:38:31

 

主要内容

  • java.io.File类的使用
  • IO原理及流的分类
  • 文件流
  • FileInputStream / FileOutputStream / FileReader / FileWriter
  • 缓冲流
    • BufferedInputStream / BufferedOutputStream /
    • BufferedReader / BufferedWriter
  • 转换流
  • InputStreamReader / OutputStreamWriter
  • 标准输入/输出流
  • 打印流（了解）
  • PrintStream / PrintWriter
  • 数据流（了解）
  • DataInputStream / DataOutputStream
  • 对象流 ----涉及序列化、反序列化
  • ObjectInputStream / ObjectOutputStream
  • 随机存取文件流
  • RandomAccessFile

File类

  • java.io.File类：文件和目录路径名的抽象表示形式，与平台无关
  • File 能新建、删除、重命名文件和目录，但 File 不能访问文件内容本身。如果需要访问文件内容本身，则需要使用输入/输出流。
  • File对象可以作为参数传递给流的构造函数
  • File类的常见构造方法：
    • public File(String pathname)

以pathname为路径创建File对象，可以是绝对路径或者相对路径，如果pathname是相对路径，则默认的当前路径在系统属性user.dir中存储。

  • public File(String parent,String child)

以parent为父路径，child为子路径创建File对象。

  • File的静态属性String separator存储了当前系统的路径分隔符。
  • 在UNIX中，此字段为‘/‘，在Windows中，为‘\\‘

常见方法：

JAVA之I/O流

eg：

File dir1 = new File("D:/IOTest/dir1");

if (!dir1.exists()) { // 如果D:/IOTest/dir1不存在，就创建为目录

    dir1.mkdir(); }

// 创建以dir1为父目录,名为"dir2"的File对象

File dir2 = new File(dir1, "dir2");

if (!dir2.exists()) { // 如果还不存在，就创建为目录

    dir2.mkdirs(); }

File dir4 = new File(dir1, "dir3/dir4");

if (!dir4.exists()) {

    dir4.mkdirs();

}

// 创建以dir2为父目录,名为"test.txt"的File对象

File file = new File(dir2, "test.txt");     

if (!file.exists()) { // 如果还不存在，就创建为文件

    file.createNewFile();}

Java IO原理

  • IO流用来处理设备之间的数据传输。
  • 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。

JAVA之I/O流

JAVA之I/O流

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

(抽象基类)

字节流

字符流

输入流

InputStream

Reader

输出流

OutputStream

Writer
  1. Java的IO流共涉及40多个类，实际上非常规则，都是从如上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。
  3. 字节流：以byte为单位传输
  4. 字符流：以char为单位传输

IO流体系

JAVA之I/O流

InputStream & Reader

  • InputStream 和 Reader 是所有输入流的基类。
  • InputStream（典型实现：FileInputStream）
    • int read()
    • int read(byte[] b)
    • int read(byte[] b, int off, int len)
  • 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。

OutputStream & Writer

  • OutputStream 和 Writer 也非常相似：
    • void write(int b/int c);
    • void write(byte[] b/char[] cbuf);
    • void write(byte[] b/char[] buff, int off, int len);
    • void flush();
    • void close(); 需要先刷新，再关闭此流
  • 因为字符流直接以字符作为操作单位，所以 Writer 可以用字符串来替换字符数组，即以 String 对象作为参数
    • void write(String str);
    • void write(String str, int off, int len);

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 (IOException e){

        System.out.println(e.toString());

    }

    finally{

        If(fw!=null)

        try{

         fw.close();

        }

        catch (IOException e){

            System.out.println(e.toString());

}    

}

 

注意点：

  • 定义文件路径时，注意：可以用"/"或者"\\"。File.separator()
  • 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。

 

处理流之一：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();

    }

}

处理流之二：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,"ISO5334_1");//指定字符集

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 OutputStreamWriter(OutputStream out,String charsetName)

JAVA之I/O流

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。
    • 用一个字节的7位可以表示。
  • ISO8859-1：拉丁码表。欧洲码表
    • 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。
    • 所有文字都用两个字节来表示,Java语言使用的就是unicode
  • 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器完成。

处理流之三：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。

 

System.out.println("请输入信息(退出输入e或exit):");

//把"标准"输入流(键盘输入)这个字节流包装成字符流,再包装成缓冲流

BufferedReader br = new BufferedReader(

    new InputStreamReader(System.in));

String s = null;

try {

    while ((s = br.readLine()) != null) { //读取用户输入的一行数据 --> 阻塞程序

        if (s.equalsIgnoreCase("e") || s.equalsIgnoreCase("exit")) {

            System.out.println("安全退出!!");

            break;

        }

        //将读取到的整行字符串转成大写输出

        System.out.println("-->:"+s.toUpperCase());

        System.out.println("继续输入信息");

    }    

} catch (IOException e) {

        e.printStackTrace();

} finally {

    try {

        if (br != null) {

            br.close(); //关闭过滤流时,会自动关闭它包装的底层节点流

        }    

    } catch (IOException e) {

        e.printStackTrace();

    }    

}

 

        

处理流之四：打印流（了解）

  • 在整个IO包中，打印流是输出信息最方便的类。
  • PrintStream(字节打印流)和PrintWriter(字符打印流)
    • 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

 

FileOutputStream fos = null;

    try {

        fos = new FileOutputStream(new File("D:\\IO\\text.txt"));

    } catch (FileNotFoundException e) {

        e.printStackTrace();

    }//创建打印输出流,设置为自动刷新模式(写入换行符或字节 ‘\n‘ 时都会刷新输出缓冲区)

    PrintStream ps = new PrintStream(fos,true);

    if (ps != null) {    // 把标准输出流(控制台输出)改成文件

        System.setOut(ps);}

    for (int i = 0; i <= 255; i++) { //输出ASCII字符

        System.out.print((char)i);

        if (i % 50 == 0) { //每50个数据一行

            System.out.println(); // 换行

        }

    }

    ps.close();

}

 

处理流之五：数据流（了解）

  • 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。

 

DataOutputStream dos = null;

    try {    //创建连接到指定文件的数据输出流对象

        dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream(

                    "d:\\IOTest\\destData.dat"));

            dos.writeUTF("ab中国"); //写UTF字符串

            dos.writeBoolean(false); //写入布尔值

            dos.writeLong(1234567890L); //写入长整数

            System.out.println("写文件成功!");

        } catch (IOException e) {

            e.printStackTrace();

        } finally {    //关闭流对象

            try {

            if (dos != null) {

            // 关闭过滤流时,会自动关闭它包装的底层节点流

            dos.close();

            }

        } catch (IOException e) {

            e.printStackTrace();

        }    }

处理流之六：对象流

  • ObjectInputStream和OjbectOutputSteam
  • 用于存储和读取对象的处理流。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(Serialize)：用ObjectOutputStream类将一个Java对象写入IO流中
  • 反序列化(Deserialize)：用ObjectInputStream类从IO流中恢复该Java对象
  • 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

 

序列化:将对象写入到磁盘或者进行网络传输。

要求对象必须实现序列化

ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("test3.txt"));

Person p = new Person("韩梅梅",18,"中华大街",new Pet());

oos.writeObject(p);

oos.flush();

oos.close();

//反序列化：将磁盘中的对象数据源读出。

ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("test3.txt"));

Person p1 = (Person)ois.readObject();

System.out.println(p1.toString());

ois.close();

 

RandomAccessFile 类

  • RandomAccessFile 类支持 "随机访问" 的方式，程序可以直接跳到文件的任意地方来读、写文件
    • 支持只访问文件的部分内容
    • 可以向已存在的文件后追加内容
  • RandomAccessFile 对象包含一个记录指针，用以标示当前读写处的位置。RandomAccessFile 类对象可以*移动记录指针：
    • long getFilePointer()：获取文件记录指针的当前位置
    • void seek(long pos)：将文件记录指针定位到 pos 位置
  • 构造器
  • 创建 RandomAccessFile 类实例需要指定一个 mode 参数，该参数指定 RandomAccessFile 的访问模式：
    • r: 以只读方式打开
    • rw：打开以便读取和写入
    • rwd:打开以便读取和写入；同步文件内容的更新
    • rws:打开以便读取和写入；同步文件内容和元数据的更新

 

读取文件内容

RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("test.txt", "rw"）;    

raf.seek(5);

    byte [] b = new byte[1024];

    int off = 0;

    int len = 5;

    raf.read(b, off, len);

        

    String str = new String(b, 0, len);

    System.out.println(str);

        

    raf.close();

写入文件内容

 

RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("test.txt", "rw");

    raf.seek(5);

        

    //先读出来

    String temp = raf.readLine();

        

    raf.seek(5);

    raf.write("xyz".getBytes());

    raf.write(temp.getBytes());

        

    raf.close();

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
  • 随机存取流RandomAccessFile（掌握读取、写入)
 

JAVA之I/O流

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