快速上手打通java中的IO流
【摘要】 流是一种抽象概念，它代表了数据的无结构化传递。按照流的方式进行输入输出，数据被当成无结构的字节序或字符序列。从流中取得数据的操作称为提取操作，而向流中添加数据的操作称为插入操作。用来进行输入输出操作的流就称为IO流。换句话说，IO流就是以流的方式进行输入输出IO原理I/O是Input/Output的缩写， I/O技术是非常实用的技术，用于处理设备之间的数据传输。如读/写文件，网络通讯等。...
流是一种抽象概念，它代表了数据的无结构化传递。按照流的方式进行输入输出，数据被当成无结构的字节序或字符序列。从流中取得数据的操作称为提取操作，而向流中添加数据的操作称为插入操作。用来进行输入输出操作的流就称为IO流。换句话说，IO流就是以流的方式进行输入输出
IO原理
- I/O是Input/Output的缩写， I/O技术是非常实用的技术，用于处理设备之间的数据传输。如读/写文件，网络通讯等。
- 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。
输入input：读取外部数据（磁盘、光盘等存储设备的数据）到程序（内存）中。
输出output：将程序（内存）数据输出到磁盘、光盘等存储设备中。
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，都是从如下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。
节点流和处理流
节点流：直接从数据源或目的地读写数据
处理流：不直接连接到数据源或目的地，而是“连接”在已存在的流（节点流或处理流）之上，通过对数据的处理为程序提供更为强大的读写功能。
IO 流体系
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。
- FileInputStream 从文件系统中的某个文件中获得输入字节。FileInputStream用于读取非文本数据之类的原始字节流。要读取字符流，需要使用 FileReader
InputStream
int read()
从输入流中读取数据的下一个字节。返回 0 到 255 范围内的 int 字节值。如果因为已经到达流末尾而没有可用的字节，则返回值 -1。
int read(byte[] b)
从此输入流中将最多 b.length 个字节的数据读入一个 byte 数组中。如果因为已经到达流末尾而没有可用的字节，则返回值 -1。否则以整数形式返回实际读取的字节数。
int read(byte[] b, int off,int len)
将输入流中最多 len 个数据字节读入 byte 数组。尝试读取 len 个字节，但读取的字节也可能小于该值。以整数形式返回实际读取的字节数。如果因为流位于文件末尾而没有可用的字节，则返回值 -1。
public void close() throws IOException
关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。
Reader
int read()
读取单个字符。作为整数读取的字符，范围在 0 到 65535 之间 (0x00-0xffff)（2个字节的Unicode码），如果已到达流的末尾，则返回 -1
int read(char[] cbuf)
将字符读入数组。如果已到达流的末尾，则返回 -1。否则返回本次读取的字符数。
int read(char[] cbuf,int off,int len)
将字符读入数组的某一部分。存到数组cbuf中，从off处开始存储，最多读len个字符。如果已到达流的末尾，则返回 -1。否则返回本次读取的字符数。
public void close() throws IOException
关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。
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);FileOutputStream 从文件系统中的某个文件中获得输出字节。FileOutputStream用于写出非文本数据之类的原始字节流。要写出字符流，需要使用 FileWriter
OutputStream
void write(int b)
将指定的字节写入此输出流。write 的常规协定是：向输出流写入一个字节。要写入的字节是参数 b 的八个低位。b 的 24 个高位将被忽略。 即写入0~255范围的。
void write(byte[] b)
将 b.length 个字节从指定的 byte 数组写入此输出流。write(b) 的常规协定是：应该与调用 write(b, 0, b.length) 的效果完全相同。
void write(byte[] b,int off,int len)
将指定 byte 数组中从偏移量 off 开始的 len 个字节写入此输出流。
public void flush()throws IOException
刷新此输出流并强制写出所有缓冲的输出字节，调用此方法指示应将这些字节立即写入它们预期的目标。
public void close() throws IOException
关闭此输出流并释放与该流关联的所有系统资源。
Writer
void write(int c)
写入单个字符。要写入的字符包含在给定整数值的 16 个低位中，16 高位被忽略。 即写入0 到 65535 之间的Unicode码。
void write(char[] cbuf)
写入字符数组。
void write(char[] cbuf,int off,int len)
写入字符数组的某一部分。从off开始，写入len个字符
void write(String str)
写入字符串。
void write(String str,int off,int len)
写入字符串的某一部分。
void flush()
刷新该流的缓冲，则立即将它们写入预期目标。
public void close() throws IOException
关闭此输出流并释放与该流关联的所有系统资源。
节点流(或文件流)
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(new File(“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);4. 关闭资源。
fr.close(); FileReader fr = null;
try {
fr = new FileReader(new File("c:\\test.txt"));
char[] buf = new char[1024];
int len;
while ((len = fr.read(buf)) != -1) {
System.out.print(new String(buf, 0, len));
}
} catch (IOException e) {
System.out.println("read-Exception :" + e.getMessage());
} finally {
if (fr != null) {
try {
fr.close();
} catch (IOException e) {
System.out.println("close-Exception :" + e.getMessage());
}
}
}写入文件
1.创建流对象，建立数据存放文件
FileWriter fw = new FileWriter(new File(“Test.txt”));2.调用流对象的写入方法，将数据写入流
fw.write(“atguigu-songhongkang”);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(new File("Test.txt"));
fw.write("atguigu-songhongkang");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (fw != null)
try {
fw.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}注意点
- 定义文件路径时，注意：可以用“/”或者“\\”。
- 在写入一个文件时，如果使用构造器FileOutputStream(file)，则目录下有同名文件将被覆盖。
- 如果使用构造器FileOutputStream(file,true)，则目录下的同名文件不会被覆盖，在文件内容末尾追加内容。
- 在读取文件时，必须保证该文件已存在，否则报异常。
- 字节流操作字节，比如：.mp3，.avi，.rmvb，mp4，.jpg，.doc，.ppt
- 字符流操作字符，只能操作普通文本文件。最常见的文本文件：.txt，.java，.c，.cpp 等语言的源代码。尤其注意.doc,excel,ppt这些不是文本文件。
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，缺省使用8192个字节(8Kb)的缓冲区。
缓冲流要“套接”在相应的节点流之上，根据数据操作单位可以把缓冲流分为：
- BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream
- BufferedReader 和 BufferedWriter
注意点
- 当读取数据时，数据按块读入缓冲区，其后的读操作则直接访问缓冲区
- 当使用BufferedInputStream读取字节文件时，BufferedInputStream会一次性从文件中读取8192个(8Kb)，存在缓冲区中，直到缓冲区装满了，才重新从文件中读取下一个8192个字节数组。
- 向流中写入字节时，不会直接写到文件，先写到缓冲区中直到缓冲区写BufferedOutputStream才会把缓冲区中的数据一次性写到文件里。使用方法
- flush()可以强制将缓冲区的内容全部写入输出流
- 关闭流的顺序和打开流的顺序相反。只要关闭最外层流即可，关闭最外层流也会相应关闭内层节点流
- flush()方法的使用：手动将buffer中内容写入文件
- 如果是带缓冲区的流对象的close()方法，不但会关闭流，还会在关闭流之前刷新缓冲区，关闭后不能再写出
BufferedReader br = null;
BufferedWriter bw = null;
try {
// 创建缓冲流对象：它是处理流，是对节点流的包装
br = new BufferedReader(new FileReader("d:\\IOTest\\source.txt"));
bw = new BufferedWriter(new FileWriter("d:\\IOTest\\dest.txt"));
String str;
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(); // 刷新缓冲区
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 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();
}
}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：将InputStream转换为Reader
OutputStreamWriter：将Writer转换为OutputStream
字节流中的数据都是字符时，转成字符流操作更高效。
很多时候我们使用转换流来处理文件乱码问题。实现编码和解码的功能。
InputStreamReader
实现将字节的输入流按指定字符集转换为字符的输入流。
需要和InputStream“套接”。
构造器
public InputStreamReader(InputStream in)
public InputSreamReader(InputStream in,String charsetName)
如： Reader isr = new InputStreamReader(System.in,”gbk”);OutputStreamWriter
实现将字符的输出流按指定字符集转换为字节的输出流。
需要和OutputStream“套接”。
构造器
public OutputStreamWriter(OutputStream out)
public OutputSreamWriter(OutputStream out,String charsetName) 
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();
}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
重定向：通过System类的setIn，setOut方法对默认设备进行改变。
- public static void setIn(InputStream in)
- public static void setOut(PrintStream out)
从键盘输入字符串，要求将读取到的整行字符串转成大写输出。然后继续进行输入操作，直至当输入“e”或者“exit”时，退出程序。
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 ("e".equalsIgnoreCase(s) || "exit".equalsIgnoreCase(s)) {
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();
}
}打印流
实现将基本数据类型的数据格式转化为字符串输出
打印流：PrintStream和PrintWriter
- 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IOException异常
- PrintStream和PrintWriter有自动flush功能
- PrintStream 打印的所有字符都使用平台的默认字符编码转换为字节。在需要写入字符而不是写入字节的情况下，应该使用 PrintWriter 类。
- System.out返回的是PrintStream的实例
PrintStream ps = null;
try {
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("D:\\IO\\text.txt"));
// 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)
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
}
}
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (ps != null) {
ps.close();
}
}数据流
为了方便地操作Java语言的基本数据类型和String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、String类的数据）
DataInputStream 和 DataOutputStream
分别“套接”在 InputStream 和 OutputStream 子类的流上
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("destData.dat"));
dos.writeUTF("我爱北京天安门"); // 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();
}
} DataInputStream dis = null;
try {
dis = new DataInputStream(new FileInputStream("destData.dat"));
String info = dis.readUTF();
boolean flag = dis.readBoolean();
long time = dis.readLong();
System.out.println(info);
System.out.println(flag);
System.out.println(time);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (dis != null) {
try {
dis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}对象流
ObjectInputStream和OjbectOutputSteam
用于存储和读取基本数据类型数据或对象的处理流。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：用ObjectOutputStream类保存基本类型数据或对象的机制
- 反序列化：用ObjectInputStream类读取基本类型数据或对象的机制
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，则必须让对象所属的类及其属性是可序列化的，为了让某个类是可序列化的，该类必须实现两个接口（SerializableExternalizable）之一。否则，会抛出NotSerializableException异常
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。简言之，其目的是以序列化对象进行版本控制，有关各版本反序列化时是否兼容。
如果类没有显示定义这个静态常量，它的值是Java运行时环境根据类的内部细节自动生成的。若类的实例变量做了修改，serialVersionUID 可能发生变化。故建议，显式声明。
简单来说，Java的序列化机制是通过在运行时判断类的serialVersionUID来验证版本一致性的。在进行反序列化时，JVM会把传来的字节流中的serialVersionUID与本地相应实体类的serialVersionUID进行比较，如果相同就认为是一致的，可以进行反序列化，否则就会出现序列化版本不一致的异常。(InvalidCastException)
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()一次
反序列化：
- 创建一个 ObjectInputStream
- 调用 readObject() 方法读取流中的对象
强调：如果某个类的属性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(“data.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(“data.txt"));
Person p1 = (Person)ois.readObject();
System.out.println(p1.toString());
ois.close();
谈谈你对java.io.Serializable接口的理解，我们知道它用于序列化，是空方法接口，还有其它认识吗？
实现了Serializable接口的对象，可将它们转换成一系列字节，并可在以后完全恢复回原来的样子。这一过程亦可通过网络进行。这意味着序列化机制能自动补偿操作系统间的差异。换句话说，可以先在Windows机器上创建一个对象，对其序列化，然后通过网络发给一台Unix机器，然后在那里准确无误地重新“装配”。不必关心数据在不同机器上如何表示，也不必关心字节的顺序或者其他任何细节。
由于大部分作为参数的类如String、Integer等都实现了java.io.Serializable的接口，也可以利用多态的性质，作为参数使接口更灵活。
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