title: Java之IO流详解
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大多数应用程序都需要实现与设备之间的数据传输，例如键盘可以输入数据，显示器可以显示程序的运行结果等。在Java中，将这种通过不同输入输出设备(键盘，内存，显示器，网络等)之间的数据传输抽象表述为"流"，程序允许通过流的方式与输入输出设备进行数据传输。Java中的"流"都位于java.io包中，称为IO(输入输出)流。
IO流四大家族:
- 1.InputStream:输入字节流。
- 2.OutputStream:输出字节流。
- 3.Reader:输入字符流。
- 4.Writer:输出字符流。
其中1、2统称字节流，3、4统称字符流。接下来就来详细介绍这四大家族流的用法。
1.字节流
1.1概念
在计算机中，无论是文本、图片、音频、还是视频，所有的文件都是以二进制(字节)形式存在，IO流中针对字节的输入输出提供了一系列的流，统称为字节流。字节流是程序中最常用的流，根据数据的传输方向可将其分为字节输入流和字节输出流。在JDK中，提供了两个抽象类InputStream和OutputStream，它们是字节流的顶级父类，所有的字节输入流都继承自InputStream，所有的字节输出流都继承自OutputStream。
注意:以上所说的所有"输入"、"输出"都是相对于程序而言。数据通过输入流从源设备输入到程序，通过输出流从程序输出到目标设备，从而实现数据的传输。
1.2字节输入流(InputStream)
常用方法:
- int read();从输入流读取一个8位的字节，把它转换成0~255之间的整数，并返回这一整数。
- int read(byte[] b);从输入流读取若干字节，把它们保存到参数b指定的字节数组中，返回的整数表示读取字节数。
- int read(byte[] b,int off,int len);从输入流读取若干字节，把它们保存到参数b指定的字节数组中，off指定字节数组开始保存数据的起始下标，len表示读取的字节数目。
- void close();关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。
前三个read()方法都是用来读数据的，其中，第一个read()方法是从输入流中逐个读入字节，而第二个和第三个read()方法则将若干字节以字节数组的形式一次性读入，从而提高读数据的效率。在进行IO流操作时，当前IO流会占用一定的内存，由于系统资源宝贵，因此，在IO流操作结束后，应该调用close()方法关闭流，从而释放当前IO流所占的系统资源。
Demo:读取文件text.txt中的内容
import java.io.*;
public class Example{
public static void main(String[] args){
FileInputStream in=new FileInputStream("text.txt");
int b;//定义一个int类型的变量，记住每次读取的一个字节。
while((b=in.read())!=-1)
{
System.out.prinln(b);//逐个打印出读取的每一个字节
}
in.close();
}
}
1.3字节输出流(OutputStream)
常用方法:
- void write(int b);向输出流写入一个字节。
- void write(byte[] b);把参数b指定的字节数组的所有字节写到输出流。
- void write(byte[] b,int off,int len);将指定byte数组中从偏移量off开始的len个字节写入输出流。
- void flush();刷新此输出流并强制写出所有缓冲的输出字节。
- void close();关闭此输出流并释放与此流相关的所有系统资源。
前三个是重载的write()方法，都是用于向输出流写入字节，其中，第一个方法逐个写入字节，后两个方法是将若干个字节以字节数组的形式一次性写入，从而提高写数据的效率。flush()方法用来将当前输出流缓冲区(通常是字节数组)中的数据强制写入目标设备，此过程称为刷新。close()方法是用来关闭流并释放与当前IO流相关的系统资源。
Demo:将字符串(首先要将字符串转换为字节)写入到文件中
import java.io.*;
public class Example{
public static void main(String[] args){
FileOutputStream out=new FileOutputStream(目标文件的路径);
String str="hello world";
byte[] b=str.getBytes();//字符串调用getBytes()方法即可转换成字节数组。
for(int i=0;iInputStream和OutputStream这两个类虽然提供了一系列和读写数据有关的方法，但是这两个类都是抽象类，不能被实例化。因此，针对不同的功能，二者提供了不同的子类。
1.4代码示例
下面这个例子通过对文件的复制来讲解InputStream和OutputStream的用法。
import java.io.*;
public class Example{
public static void main(String[] args){
String fileName="/Users/codingBoy/Desktop/example1.jpg";//源文件路径
String fileName2="/Users/codingBoy/Desktop/example2.jpg";//目标文件路径
InputStream in=null;
OutputStream out=null;
try {
in = new FileInputStream(fileName);
out = new FileOutputStream(fileName2);
int b;
while ((b = in.read())!= -1) {
out.write(b);
}
}catch (Exception e)
{
throw new RuntimeException(e);
}finally {
try {
if (in != null) in.close();
if (out!=null) out.close();
}catch (Exception e)
{
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
}
1.5字节缓冲流
上面的例子实现了对文件的复制，但是一个字节一个字节的读写，需要频繁的操作文件，效率非常低。为了提高效率，需要使用两个带缓冲的字节流，分别是BufferedInputStream和BufferedOutputStream,它们两个同时也属于上文JavaWeb学习笔记之Jdbc二中讲到的装饰流。下面通过增加字节缓冲流来对上述例子进行变动:
Demo:
import java.io.*;
public class Example{
public static void main(String[] args){
String fileName="/Users/codingBoy/Desktop/example1.jpg";//源文件路径
String fileName2="/Users/codingBoy/Desktop/example2.jpg";//目标文件路径
InputStream in=null;
OutputStream out=null;
BufferedInputStream bis=null;
BufferedOutputStream bos=null;
try {
in = new FileInputStream(fileName);
bis = new BufferedInputStream(in);//将输入流对象作为参数传递给输入缓冲流
out = new FileOutputStream(fileName2);
bos = new BufferedOutputStream(out);
int len;
while((len=bis.read())!=-1) {
bos.write(len);
}
catch (Exception e)
{
throw new RuntimeException(e);
}finally {
try {
if (in != null) in.close();
if (bis!=null) bis.close();
if (out!=null) out.close();
if (bos!=null) bos.close();
}catch (Exception e)
{
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
}
2.字符流
2.1定义
前面我们讲过的InputStream和OutputStream类在读写文件时操作的都是字节，如果希望在程序中操作字符，使用这两个类就不太方便，为此JDK提供了字符流。同字节流一样，字符流也有两个抽象的顶级父类，分别是Reader和Writer。其中Reader是字符输入流，用于从某个源设备读取字符，Writer是字符输出流，用于向某个目标设备写入字符。其API跟字节流的类似。
2.2输入字符流(Reader)
Demo:读取reader.txt中的字符串
import java.io.*;
public class Example{
public static void main(String[] args){
FileReader reader=new FileReader("reader.txt");
int ch;
while((ch=reader.read())!=-1)
{
System.out.println((char)ch);//通过read()方法读取到的是int类型的值，所以需要进行强制转换。
}
reader.close();
}
}
2.3输出字符流(Writer)
Demo:将字符串输出到目标文件中
import java.io.*;
public class Example{
public static void main(String[] args){
FileWrite out=new FileWrite(目标文件的路径);
String str="hello world";
out.write(str);
out.close();
}
}
2.4字符缓冲流
字符流同样提供了带缓冲区的包装流，分别是BufferedWriter和BufferedReader,其中BufferedReader用于对字符输入流的包装，BufferedWriter用于对字符输出流的包装。需要注意的是，在BufferedReader中有一个重要的方法readLine()，该方法用于一次读取一行文本。接下来通过一个例子学习如何使用这两个包装流实现文件的复制。
import java.io.*;
public class Example{
public static void main(String[] args){
String fileName="/Users/codingBoy/Desktop/example1.jpg";//源文件路径
String fileName2="/Users/codingBoy/Desktop/example2.jpg";//目标文件路径
Reader reader=null;
BufferedReader bf=null;
Writer writer=null;
BufferedWriter bw=null;
try {
reader = new Reader(fileName);
br=new BufferedReader(reader);
writer = new Writer(fileName2);
bw=new BufferedWriter(writer);
String str;
while ((str = bf.readLine())!= null) {
bw.write(str);
bw.newLine();//写入一个换行符，该方法会根据不同的操作系统生成相应的换行符。
}
}catch (Exception e)
{
throw new RuntimeException(e);
}finally {
try {
if (reader != null) reader.close();
if (br !=null) br.close();
if (writer!=null) writer.close();
if (bw !=null) bw.close();
}catch (Exception e)
{
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
}
3.转换流
前面提到IO流可分为字节流和字符流，有时字节流和字符流之间也需要进行转换。在JDK中提供了两个类可以将字节流转换为字符流，它们分别是InputStreamReader和OutputStreamWriter。
转换流也是一种包装流，其中OutputStreamWriter是Writer的子类，它可以将一个字节输出流包装成字符输出流，方便直接写入字符，而InputStreamReader是Reader的子类，它可以将一个字节输入流包装成字符输入流，方便直接读取字符。
Demo:将字节流转换为字符流
import java.io.*;
public class Example{
public static void main(String[] args){
String fileName="/Users/codingBoy/Desktop/example1.jpg";//源文件路径
String fileName2="/Users/codingBoy/Desktop/example2.jpg";//目标文件路径
InputStreamReader isr=new InputStreamReader(new FileInputStream(fileName1));
BufferedReader br=new BufferedReader(isr);
OutputStreamWriter osw=new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(fileName2));
BufferedWriter bw=new BufferedWriter(osw);
String line;
while((line=br.readLine())!=null)
{
bw.write(line);
}
br.close();
bw.close();
}
}
4.其他IO流
4.1ByteArrayInputStream和ByteArrayOutputStream
在前面的学习中，都是将文件直接存储到硬盘，但有时候我们希望将文件临时存储到缓冲区，方便以后读取。为此JDK中提供了一个ByteArrayOutputStream类。该类会在创建对象时就创建一个byte型数组的缓冲区，当向数组中写数据时，该对象会把所有的数据先写入缓冲区，最后一次行写入文件。
Demo:将数据写入缓冲区
import java.io.*;
public class Example{
public static void main(String[] args){
String fileName1="/Users/codingBoy/Desktop/example1.jpg";//源文件路径
String fileName2="/Users/codingBoy/Desktop/example2.jpg";//目标文件路径
FileInputStream in=new FileInputStream(fileName1);
ByteArrayOutputStream bos=new ByteArrayOutputStream();
FileOutputStream out=new FileOutputStream(fileName2);
int b;
while((b=in.read())!=-1)
{
bos.write(b);//先将数据写入缓冲区，当需要写入目标文件中的时候再调用输出流的write(bos.toByteArray())方法。
}
in.close();
bos.close();
out.write(bos.toByteArray());
out.close();
}
在该例中，定义了一个ByteArrayOutputStream对象，将从fileName1文件中读取的字节全部写入该对象的缓冲区，通过FileOutputStream对象将缓冲区的数据一次性写入fileName2文件。
与ByteArrayOutputStream类似，ByteArrayInputStream是从缓冲区中读取数据，接下来通过一个案例来演示ByteArrayInputStream如何读取缓冲区的数据。
Demo:
import java.io.*;
public class Example{
public static void main(String[] args){
byte[] bytes=new byte[]{97,98,99,100};
ByteArrayInputStream bis=new ByteArrayInputStream(bytes);
int b;
while((b=bis.read())!=-1)
{
System.out.println((char)b);
}
}
2018.3.19更
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