张小飞的Java之路——第四十二章——字节流

news2024/9/29 15:24:29

写在前面：

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诸小亮：下面我们学习——字节流

张小飞：什么是字节流？

诸小亮：就是以字节的形式操作文件中的数据，分为：InputStream、OutputStream

  • Stream：流，InputStream是输入流，OutputStream是输出流

张小飞：这个。。。，还是不太懂，能否演示一下？

FileOutputStream

诸小亮：好吧，我们先看——FileOutputStream

FileOutputStream：文件输出流，是 OutputStream 的子类，用于保存数据到文件

张小飞：您的意思是，可以利用 FileOutputStream 把数据存到文件中？

诸小亮：是的

张小飞：那么，具体怎么操作呢？

创建对象

诸小亮：首先，需要创建 FileOutputStream 对象，有两种方式？

张小飞：是给它一个 文件路径 吗？

诸小亮：不错，比如：


public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {

    //1. 创建输出流对象，如果指定路径上的文件不存在，会自动创建，如果存在会自动覆盖
    FileOutputStream out = new FileOutputStream("G:\\learn\\hero.txt");
}

张小飞：我这里怎么报错了呢？

image.png
诸小亮：这是因为你提供的路径上的文件夹不存在，所以抛出 FileNotFoundException

张小飞：哦~~，原来如此

诸小亮：除了根据 文件路径 创建对象之外，还可以根据 File 创建，比如：

FileOutputStream out = new FileOutputStream(new File("G:\\learn\\hero.txt"));

张小飞：这种方式，如果路径上的文件夹不存在，也会报错吗？

诸小亮：是的

存储数据

张小飞：那么，如何保存数据呢？

诸小亮：使用它的 write 方法写入字节数据，比如：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    //1. 创建输出流对象
    FileOutputStream out = new FileOutputStream("G:\\learn\\hero.txt");

    //2. 调用写入功能
    String str = "yase,lvbu,liubei";
    //write:接收一个字节数组，把数组中的所有数据都写到输出流中
    out.write(str.getBytes());

    //3. 流是系统资源，需要释放，理论上应该放到finally中
    out.close();
}

诸小亮：运行程序后，你就会发现硬盘上会多一个 hero.txt 文件

张小飞：还真是的，好神奇

诸小亮：接下来，我们优化一下代码

public static void main(String[] args) {
    FileOutputStream out = null;
    try{
        //FileOutputStream 可能报异常，放到try中
        out = new FileOutputStream("G:\\learn\\hero.txt");
        String str = "yase,lvbu,liubei";
        out.write(str.getBytes());
    }catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
    }finally {
        //创建 out 对象可能失败，所以要判断是不是 null;
        if(out!=null){
            try {
                out.close();
            } catch (IOException e) {
                //如果close失败，我们无法处理，直接抛出
                throw new RuntimeException("流关闭失败："+e.getMessage());
                //注意：本人没见过close方法失败的，但还是得这样写
            }
        }
    }
}

张小飞：您这是优化代码吗？

诸小亮：是的，还记得我们说过嘛，流——是系统资源，使用过后要关闭

张小飞：记得，记得，不过您上面的代码也太麻烦了吧

诸小亮：这倒是，不过还可以再次优化

public static void main(String[] args) {
    //JDK7 开始，可以把 out 的定义放到 try 中，会自动 close
    try(FileOutputStream out = new FileOutputStream("G:\\learn\\hero.txt")){
        String str = "yase,lvbu,liubei";
        out.write(str.getBytes());
    }catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
    }
}

张小飞：嗯，这样子就优雅多了

续写和换行

张小飞：上面的程序，每次执行程序后，发现文件中的内容都一样，不能往文件中追加内容吗？

诸小亮：目前上面代码，每次执行都会重新创建文件，所以内容都一样，当然可以追加内容，比如：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    //1. 第二个参数是 append：true表示追加数据，false表示重新创建文件
    FileOutputStream out = new FileOutputStream("G:\\learn\\hero.txt", true);

    //2. 调用写入功能
    String str = "diaochan,change,xishi";
    //write:接收一个字节数组，把数组中的所有数据都写到输出流中
    out.write(str.getBytes());

    //3. liu是系统资源，需要释放，应该放到finally中
    out.close();
}

张小飞：嗯嗯，不错，再次执行后，内容追加成功了

image.png

张小飞：还有个问题，能不能写入数据的时候，换一行？

诸小亮：这个也没问题，加上 \r\n 就可以实现换行，比如：

image.png

结果：image.png

张小飞：明白了，我也来试试

诸小亮：不过，建议使用 System.lineSeparator()

张小飞：嗯？这是为什么呢？

诸小亮：\r\n 是 window 系统中的换行符，也就是说，当程序跑在 window 中才可以换行

如果是 linux 、Mac 就不行了，使用 System.lineSeparator()，可以让程序跨平台

image.png

结果：

image.png
张小飞：明白了

FileInputStream

诸小亮：接着是——FileInputStream

FileInputStream：文件输出流，是 InputStream 的子类，用于读取数据到内存中

张小飞：原来使用它读取文件数据

创建对象

诸小亮：FileInputStream创建对象的方式跟 FileOutputStream 一行，不再详细解释了

public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
    //第一种：根据路径创建FileInputStream
    FileInputStream in = new FileInputStream("G:\\learn\\hero.txt");
    //第二种：根据File创建FileInputStream
//        FileInputStream in = new FileInputStream(new File("G:\\learn\\hero.txt"));
}

如果路径上的文件夹都不存在，则报错，比如：

image.png

结果：

image.png

读取数据

张小飞：它是如何读取数据的呢？

诸小亮：它读取的方式有好几种，我们一个个介绍

单字节读取

诸小亮：第一种，单字节读取

张小飞：这是什么意思？

诸小亮：它提供了一个 read 方法，但是每次只能读取一个字节，比如：

FileInputStream in = new FileInputStream("G:\\learn\\hero.txt");
//读取数据,每次只是读取一个字节,当 返回 -1 时，文件读取完毕
int read = in.read();
System.out.println(read);
//关闭流
in.close();

结果：image.png

张小飞：呀，结果怎么是一个数字？

诸小亮：多新鲜啊，字节是 byte ，这不是数字类型吗？

张小飞：噢~，差点儿忘记了，那为什么是 121 呢？

诸小亮：文件中第一个字母是 y，而 121 就是字母 y 对应的ASCII码

张小飞：明白了，再把它转换为 char 类型，就行了吧

诸小亮：是的，把 int 转换为 char

image.png

结果：image.png

一次性读取

张小飞：这一次读取一个字节也太费劲了，有没有其他方式？

诸小亮：readAllBytes 可以一次读出所有内容，返回字节数组，比如：

FileInputStream in = new FileInputStream("G:\\learn\\hero.txt");
//readAllBytes：一次读出所有内容
byte[] bytes = in.readAllBytes();
//把字节数组转换问String
String content = new String(bytes);
System.out.println(content);
//关闭流
in.close();

结果：

image.png

张小飞：嗯嗯，这个好，以后就用这个吧

读取指定大小

诸小亮：一点儿都不好，如果文件太大，这样读取的话会占用很多内存，导致程序卡死的

张小飞：。。。。。，那怎么办？

诸小亮：它提供的 read 有重载的方法，可以一次读取指定大小

  • read(byte b[])：一次读取指定数量的字节，放到数组中，并返回读取的字节数量

张小飞：原来还有这种方法，怎么不早点说出来呢？

诸小亮：这不是让你也了解一下其他方法嘛

public static void main(String[] args) throws IOException {
    FileInputStream in = new FileInputStream("G:\\learn\\hero.txt");
    //指定一次读取 16 字节
    byte[] buffer = new byte[16];
    //read方法读取的内容都会放到buffer中，当返回 -1 时候，文件读取完毕
    int read = in.read(buffer);
    //把字节数组转换为String
    String content = new String(buffer);
    System.out.println(content);
    //关闭流
    in.close();
}

结果：image.png

张小飞：这才读取了 16 字节，得把文件中的内容都读出来啊

诸小亮：使用循环就行了

public static void main(String[] args) throws IOException {
    FileInputStream in = new FileInputStream("G:\\learn\\hero.txt");
    //指定一次读取16字节
    byte[] buffer = new byte[16];
    //read方法读取的内容都会放到buffer中，当返回-1时候，文件读取完毕
    int read = 0;
    while((read = in.read(buffer)) != -1){
        //把字节数组转换问String
        String content = new String(buffer);
        System.out.print(content);
    }
    //关闭流
    in.close();
}

结果：

image.png

张小飞：您这个输出，怎么多出来一些内容？

诸小亮：因为最后一次读出来的数据不够16字节，数组中还存留着上一次读出的内容，所以。。。。

张小飞：那，这样肯定不行啊，怎么解决？

诸小亮：放心，放心，read的返回值是每次读出来的字节数，可以用用它的返回值

image.png

诸小亮：上图，每次读出来几个字节就转换几个字节

结果：

image.png

张小飞：嗯嗯，这样好多了

缓冲区大小的设置

诸小亮：你知道我们使用缓冲区的目的是什么吗？

张小飞：不就是为了一次多读出一些数据吗？

诸小亮：其实准确来说，是减少读取文件的次数

张小飞：嗯？为什么？

诸小亮：因为读写文件是IO操作，需要操作硬盘，频繁的读写性能会很差

张小飞：那，目前缓冲区是 16 字节，如果一个文件太大，不是还会读很多次吗？

诸小亮：所以我们要合理设置缓冲区的大小

张小飞：怎么合理设置呢？

诸小亮：有个 available 方法 ：返回流中剩余的未读的字节数量（其实就是文件大小）

张小飞：然后呢？

诸小亮：然后就可以根据我们的需求设置缓冲区了，比如：

image.png
按照上图中设置，最多读 6 次就可以读完

张小飞：那如果文件很大呢？比如 5 个 G

诸小亮：。。。。。，那这就要看你机器性能了，性能很高，就可以设置比较大的缓冲区

张小飞：哦，好吧

诸小亮：另外，还有一个获取文件大小的方法——length

image.png

复制文件

诸小亮：我们已经学习了 FileInputStream 、FileOutputStream，你能用它们做一个文件复制功能吗？

张小飞：这个。。。。，还不太行

诸小亮：好吧，先给你一个示例

public static void main(String[] args) throws IOException {
    //从源文件中读
    FileInputStream in = new FileInputStream("G:\\learn\\hero.txt");
    //目标文件
    FileOutputStream out = new FileOutputStream("G:\\hero.txt");
    //指定一次读取16字节
    byte[] buffer = new byte[16];
    int read = 0;
    while((read = in.read(buffer)) != -1){
        //每次只是写入这一次读取的字节数量
        out.write(buffer,0,read);
    }
    //关闭流
    in.close();
    out.close();
}

结果：

image.png

诸小亮：其中原理图都给你画好了

image.png

BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream

诸小亮：接下来我们看看——BufferedInputStream、BufferedOutputStream

张小飞：这是做什么的？

诸小亮：它们是——字节流缓冲区对象，目的是增强 InputStream 和 OutputStream 的功能

张小飞：如何增强？

诸小亮：BufferedInputStream、BufferedOutputStream 内部有一个字节数组

张小飞：缓冲区？

诸小亮：是的，使用它们后，读写顺序是这样的

  • 先从源文件读数据到 **BufferedInputStream **的内部数组
  • 然后从 **BufferedInputStream **中再读到自定义的数组
  • 接着从自己定义的数组写到 BufferedOutputStream 的内部数组
  • 最后写到硬盘的新文件中

image.png

代码：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    BufferedInputStream inBuffer = new BufferedInputStream(new FileInputStream("G:\\learn\\hero.txt"));
    BufferedOutputStream outBuffer = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("G:\\hero.txt"));
    byte[] buffer = new byte[16];
    int read = 0;
    //之前是从硬盘中读取，现在是从 BufferedInputStream 中读取
    while((read = inBuffer.read(buffer)) != -1){
        //之前直接写到硬盘上，现在写到 BufferedOutputStream 中
        outBuffer.write(buffer,0,read);
    }
    //关闭流
    inBuffer.close();
    inBuffer.close();
}

张小飞：是不是写错了，我运行了程序，发现文件中没有任何内容啊

诸小亮：这是因为 BufferedOutputStream 中的数组大小是 8192 字节，而我们文件 83 字节

  • 默认只有 BufferedOutputStream 中的数组满了后才会写到硬盘上

张小飞：那该怎么办？

诸小亮：可以手动调用 flush 方法，把 BufferedOutputStream 中的数据刷到硬盘上

image.png

张小飞：好的，我再试试

中文数据

张小飞：刚刚读写的都是英文，能不能弄点儿中文？

诸小亮：当然可以了

public static void main(String[] args) throws IOException {
    FileOutputStream out = new FileOutputStream("G:\\learn\\hero.txt");
    String str = "亚瑟";
    out.write(str.getBytes());
    out.close();
}

张小飞：我看了一下文件大小，默认用的是 UTF-8 编码吗？

image.png

诸小亮：用的什么编码，得看你自己在 idea 中怎么配置的

image.png

image.png

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