所有流的知识都有，IO流原理及流的分类

news2024/12/26 22:26:33

1、Java IO流原理

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。

2、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

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

1.节点流可以从一个特定的数据源读写数据

2. 处理流是“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。

InputStream & Reader

InputStream 和 Reader 是所有输入流的基类。

InputStream（典型实现：FileInputStream）

InputStream类提供了由其子类实现的不同方法。以下是一些常用的方法

  • read() - 从输入流中读取一个字节的数据

  • read(byte[] array) - 从流中读取字节并存储在指定的数组中

  • available() - 返回输入流中可用的字节数

  • mark() - 标记输入流中数据所在的位置

  • reset() -将控制点返回到流中设置标记的点

  • markSupported()- 检查流中是否支持mark()和reset()方法

  • skips() - 跳过和丢弃输入流中的指定字节数

  • close() - 关闭输入流

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。

3、节点流(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 (IOExceptione){
System.out.println(e.toString());
}finally{
If(fw!=null)try{
fw.close();
}catch (IOException e){
System.out.println(e.toString());
  } 
}

注 意

定义文件路径时，注意：可以用“/”或者“\\”。

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

4、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();
}
}

5、转换流

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,”gb2312”);

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 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();
}

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。

ü 用一个字节的7位可以表示。

ISO8859-1：拉丁码表。欧洲码表

ü 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。

ü 所有文字都用两个字节来表示,Java语言使用的就是unicode

ü 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函数完成。

6、标准输入/输出流

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。

public static void setIn(InputStream in)

public static void setOut(PrintStream out)

7、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的输出不会抛出异常

PrintStream和PrintWriter有自动flush功能

System.out返回的是PrintStream的实例

8、数据流

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。

9、对象流

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是必须实现的机制，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。

10、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

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