Lison <dreamlison@163.com>, v1.0.0, 2023.05.07

JAVA-编程基础-11-04-java IO 字符流

字符流Reader 和 Writer

字符流 Reader 和 Writer 的故事要从它们的类关系图开始，来看图。

字符流是一种用于读取和写入字符数据的输入输出流。与字节流不同，字符流以字符为单位读取和写入数据，而不是以字节为单位。常用来处理文本信息。

如果用字节流直接读取中文，可能会遇到乱码问题，见下例：

//FileInputStream为操作文件的字符输入流
FileInputStream inputStream = new FileInputStream("files/a.txt");//内容为“Lison 勤学苦练 ！！”

int len;
while ((len=inputStream.read())!=-1){
    System.out.print((char)len);
}

运行结果：

运行结果：Lison 勤学苦ç»

之所以出现乱码是因为在字节流中，一个字符通常由多个字节组成，而不同的字符编码使用的字节数不同。如果我们使用了错误的字符编码，或者在读取和写入数据时没有正确处理字符编码的转换，就会导致读取出来的中文字符出现乱码。

例如，当我们使用默认的字符编码（见上例）读取一个包含中文字符的文本文件时，就会出现乱码。因为默认的字符编码通常是 ASCII 编码，它只能表示英文字符，而不能正确地解析中文字符。

那使用字节流该如何正确地读出中文呢？见下例。

        //FileInputStream为操作文件的字符输入流//内容为“Lison 勤学苦练 ！！”
        try (FileInputStream inputStream = new FileInputStream("files/a.txt");){

            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {
                System.out.print(new String(bytes, 0, len));
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

运行结果： Lison 勤学苦练

为什么这种方式就可以呢？

因为我们拿 String 类进行了解码，查看new String(byte bytes[], int offset, int length)的源码就可以发现，该构造方法有解码功能

    public String(byte bytes[], int offset, int length) {
        checkBounds(bytes, offset, length);
        this.value = StringCoding.decode(bytes, offset, length);
    }

继续追看 StringCoding.decode() 方法调用的 defaultCharset() 方法，会发现默认编码是UTF-8，代码如下

  static char[] decode(byte[] ba, int off, int len) {
        String csn = Charset.defaultCharset().name();
        try {
            // use charset name decode() variant which provides caching.
            return decode(csn, ba, off, len);
        } catch (UnsupportedEncodingException x) {
            warnUnsupportedCharset(csn);
        }
  }

    public static Charset defaultCharset() {
        if (defaultCharset == null) {
            synchronized (Charset.class) {
                String csn = AccessController.doPrivileged(
                    new GetPropertyAction("file.encoding"));
                Charset cs = lookup(csn);
                if (cs != null)
                    defaultCharset = cs;
                else
                    defaultCharset = forName("UTF-8");
            }
        }
        return defaultCharset;
    }

在 Java 中，常用的字符编码有 ASCII、ISO-8859-1、UTF-8、UTF-16 等。其中，ASCII 和 ISO-8859-1 只能表示部分字符，而 UTF-8 和 UTF-16 可以表示所有的 Unicode 字符，包括中文字符。

当我们使用 new String(byte bytes[], int offset, int length) 将字节流转换为字符串时，Java 会根据 UTF-8 的规则将每 3 个字节解码为一个中文字符，从而正确地解码出中文。

尽管字节流也有办法解决乱码问题，但不够直接，于是就有了字符流，专门用于处理文本文件（音频、图片、视频等为非文本文件）。

从另一角度来说：字符流 = 字节流 + 编码表

字符输入流（Reader）

java.io.Reader是字符输入流的超类（父类），它定义了字符输入流的一些共性方法：

• 1、close()：关闭此流并释放与此流相关的系统资源。
• 2、read()：从输入流读取一个字符。
• 3、read(char[] cbuf)：从输入流中读取一些字符，并将它们存储到字符数组 cbuf中

FileReader 是 Reader 的子类，用于从文件中读取字符数据。它的主要特点如下：

• 可以通过构造方法指定要读取的文件路径。
• 每次可以读取一个或多个字符。
• 可以读取 Unicode 字符集中的字符，通过指定字符编码来实现字符集的转换。

FileReader构造方法

• 1、FileReader(File file)：创建一个新的 FileReader，参数为File对象。
• 2、FileReader(String fileName)：创建一个新的 FileReader，参数为文件名。

代码示例如下：

// 使用File对象创建流对象
File file = new File("files/a.txt");
FileReader fr = new FileReader(file);

// 使用文件名称创建流对象
FileReader fr = new FileReader("files/b.txt");

FileReader读取字符数据

①、读取字符：read方法，每次可以读取一个字符，返回读取的字符（转为 int 类型），当读取到文件末尾时，返回-1。代码示例如下：

// 使用文件名称创建流对象
FileReader fr = new FileReader("files/abc.txt");
// 定义变量，保存数据
int b;
// 循环读取
while ((b = fr.read())!=-1) {
    System.out.println((char)b);
}
// 关闭资源
fr.close();

②、读取指定长度的字符：read(char[] cbuf, int off, int len)，并将其存储到字符数组中。其中，cbuf 表示存储读取结果的字符数组，off 表示存储结果的起始位置，len 表示要读取的字符数。代码示例如下：

			File textFile = new File("files/abc.txt");
        // 给一个 FileReader 的示例
        // try-with-resources FileReader
        try(FileReader reader = new FileReader(textFile);) {
            // read(char[] cbuf)
            char[] buffer = new char[1024];
            int len;
            while ((len = reader.read(buffer, 0, buffer.length)) != -1) {
                System.out.print(new String(buffer, 0, len));
            }
        }catch (Exception e){

        }

使用 FileReader 从文件中读取字符数据，并将其存储到一个大小为 1024 的字符数组中。每次读取 len 个字符，然后使用 String 构造方法将其转换为字符串并输出。

FileReader 实现了 AutoCloseable 接口，因此可以使用 try-with-resources语句自动关闭资源，避免了手动关闭资源的繁琐操作。

字符输出流（Writer）

java.io.Writer 是字符输出流类的超类（父类），可以将指定的字符信息写入到目的地，来看它定义的一些共性方法：

• 1、write(int c) 写入单个字符。
• 2、write(char[] cbuf) 写入字符数组。
• 3、write(char[] cbuf, int off, int len) 写入字符数组的一部分，off为开始索引，len为字符个数。
• 4、write(String str) 写入字符串。
• 5、write(String str, int off, int len) 写入字符串的某一部分，off 指定要写入的子串在 str 中的起始位置，len 指定要写入的子串的长度。
• 6、flush() 刷新该流的缓冲。
• 7、close() 关闭此流，但要先刷新它。

java.io.FileWriter 类是 Writer 的子类，用来将字符写入到文件。

FileWriter 构造方法

• FileWriter(File file)： 创建一个新的 FileWriter，参数为要读取的File对象。
• FileWriter(String fileName)： 创建一个新的 FileWriter，参数为要读取的文件的名称。

// 第一种：使用File对象创建流对象
File file = new File("files/a.txt");
FileWriter fw = new FileWriter(file);

// 第二种：使用文件名称创建流对象
FileWriter fw = new FileWriter("files/b.txt");

FileWriter写入数据

①、写入字符：write(int b) 方法，每次可以写出一个字符，代码示例如下：

FileWriter fw = null;
try {
    fw = new FileWriter("output.txt");
    fw.write(72); // 写入字符'H'的ASCII码
    fw.write(101); // 写入字符'e'的ASCII码
    fw.write(108); // 写入字符'l'的ASCII码
    fw.write(108); // 写入字符'l'的ASCII码
    fw.write(111); // 写入字符'o'的ASCII码
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    try {
        if (fw != null) {
            fw.close();
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

在这个示例代码中，首先创建一个 FileWriter 对象 fw，并指定要写入的文件路径 “output.txt”。然后使用 fw.write() 方法将字节写入文件中，这里分别写入字符’H’、‘e’、‘l’、‘l’、'o’的 ASCII 码。最后在 finally 块中关闭 FileWriter 对象，释放资源。

需要注意的是，使用 write(int b) 方法写入的是一个字节，而不是一个字符。如果需要写入字符，可以使用 write(char cbuf[]) 或 write(String str) 方法。

写入字符数组：write(char[] cbuf) 方法，将指定字符数组写入输出流。代码示例如下：

FileWriter fw = null;
try {
    fw = new FileWriter("output.txt");
    char[] chars = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
    fw.write(chars); // 将字符数组写入文件
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    try {
        if (fw != null) {
            fw.close();
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}