Java I/O系统学习系列三：I/O流的典型使用方式

　　尽管可以通过不同的方式组合IO流类，但我们可能也就只用到其中的几种组合。下面的例子可以作为典型的IO用法的基本参考。在这些示例中，异常处理都被简化为将异常传递给控制台，但是这只有在小型示例和工具中才适用。在代码中，你需要考虑更加复杂的错误处理方式。

　　同样，本文会包括如下几个方面：

　　缓冲输入文件

　　从内存输入

　　格式化的内存输入

　　基本的文件输出

　　存储和恢复数据

　　读写随机访问文件

　　实用工具

　　总结

 

1. 缓冲输入文件

　　如果想要打开一个文件用于字符输入，可以使用以String或File对象作为文件名的FileReader。为了提高速度，我们可以对那个文件进行缓冲，那么我们需要将所产生的引用传给一个BufferedReader构造器。通过使用其readLine()方法来逐行读取文件，当readLine()返回null时，就到了文件末尾。

public class BufferedInputFile {

    public static String read(String fileName) throws Exception {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(fileName));
        StringBuilder str = new StringBuilder();
        String temp = null;
        while((temp = br.readLine()) != null) {
            str.append(temp + "\n");
        }
        br.close();
        return str.toString();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println(BufferedInputFile.read("pom.xml"));
        }catch(Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

　　文件的全部内容都累积在字符串str中，最后记得调用close()来关闭流。

2. 从内存输入

  在下面的示例中，从上面的BufferedInputFile.read()读入的String结果被用来创建一个StringReader。然后调用read()每次读取一个字符，并把它打印到控制台。

public class MemoryInput {
    
    public static void main(String[] args) {
        try {
            StringReader sr = new StringReader(BufferedInputFile.read("pom.xml"));
            int c;
            while((c = sr.read()) != -1) {
                System.out.print((char)c);
            }
        }catch(Exception e) {
            
        }
    }

}

　　需要注意的是read()是以int形式返回下一个字节，因此必须将类型强转为char才能显示正确结果。

3. 格式化的内存输入

  要读取格式化数据，可以使用DataInputStream，它是一个面向字节的I/O类，我们可以用InputStream以字节的形式读取任何数据。

public class FormattedMemoryInput {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            DataInputStream di = new DataInputStream(new ByteArrayInputStream(BufferedInputFile.read("pom.xml").getBytes()));
            while(di.available() != 0) {
                System.out.print((char)di.readByte());
            }
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

　　这里需要注意必须为ByteArrayInputStream的构造函数提供字节数组，而ByteArrayInputStream传递给DataInputStream之后进行了一次“装饰”，可以进行格式化输入(比如直接读取int、double等类型)，这里我们只是通过readByte读取单个字节，调用该方法时任何字节的值都是合法的结果，因此返回值是不能用来检测输入是否结束，这里我们使用available()方法查看还有多少可供存取的字符来判断是否结束。

4. 基本的文件输出

  FileWriter对象可以向文件写入数据，通常会用BufferedWriter将其包装起来用以缓冲输出以提高性能。在本例中为了提供格式化机制，将其装饰成PrintWriter：

public class BasicFileOutput {
    
    static String file = "BasicFileOutput.out";
    
    public static void main(String[] args) {
        try {
            BufferedReader in = new BufferedReader(new StringReader(BufferedInputFile.read("pom.xml")));
            PrintWriter out = new PrintWriter(new BufferedWriter(new FileWriter(file)));
            String temp;
            int count = 0;
            while((temp = in.readLine()) != null) {
                out.println(count++ + temp);
            }
            in.close();
            out.close();
            System.out.println(BufferedInputFile.read(file));
        }catch(Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }        
    }

}

　　这里在读取BasicFileOutput.out的内容之前，先调用了out的close()将其关闭，一方面是因为流用完之后需要及时关闭以节省资源，另一方面这里用到了缓冲区，如果不为所有的输出文件调用close()，缓冲区的内容可能不会刷新清空，这样可能导致信息不完整。

  另外Java SE5在PrintWriter中添加了一个辅助构造器，可以很方便根据文件名直接构造一个PrintWriter而不用执行一系列的装饰工作：

PrintWriter out = new PrintWriter(file);

5. 存储和恢复数据

  PrintWriter可以对数据进行格式化，以便阅读。但是为了输出可供另一个“流”恢复的数据，我们需要用DataOutputStream写入数据，并用DataInputStream恢复数据。当然，这些流可以是任何形式，在下面的例子中使用的是一个文件。

public class StoringAndRecoveringData {
    
    public static void main(String[] args) {
        try {
            DataOutputStream out = new DataOutputStream(new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("data.txt")));
            out.writeDouble(3.14159);
            out.writeUTF("That was pi");
            out.writeDouble(1.41413);
            out.writeUTF("Square root of 2");
            out.close();
            DataInputStream in = new DataInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream("data.txt")));
            System.out.println(in.readDouble());
            System.out.println(in.readUTF());
            System.out.println(in.readDouble());
            System.out.println(in.readUTF());
            in.close();
        }catch(Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

　　使用DataOutputStream写入数据，Java可以保证我们可以使用DataInputStream准确地读取数据--无论读和写数据的平台多么不同。当我们使用DataOutputStream时，写字符串并且让DataInputStream能够恢复它的唯一可靠的做法就是使用UTF-8编码，在这个例子中是靠writeUTF()和readUTF()来实现的。

  writeDouble()和readDouble()方法能够写入和恢复double类型的数据。对于其他类型的数据，也有类似的方法用于读写。但是为了保证所有的读写方法都能够正常工作，我们必须知道流中数据项所在的确切位置，因为极有可能将保存的double数据作为一个简单的字节序列、char或其他类型读入。

6. 读写随机访问文件

  使用RandomAccessFile，类似于组合使用了DataInputStream和DataOutputStream，可以同时对一个文件执行读写操作，同时可以利用seek()在文件中到处移动，非常方便，关于RandomAccessFile的详细用法，前面有专门写过<>。

  但是在使用RandomAccessFile时，你需要知道文件的排版，这样才能正确地操作它，RandomAccessFile拥有读取基本类型和UTF-8字符串的各种具体方法。

public class UsingRandomAccessFile{
    static String file = "rtest.dat";
    static void display() throws IOException{
        RandomAccessFile rf = new RandomAccessFile(file,"r");
        for(int i = 0; i < 7; i++){
            System.out.println("Value " + i + ": " + rf.readDouble());
        }
        System.out.println(rf.readUTF());
        rf.close();
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        RandomAccessFile rf = new RandomAccessFile(file,"rw");
        for(int i = 0; i < 7; i++){
            rf.writeDouble(i*1.414);
        }
        rf.writeUTF("The end of the file");
        rf.close();
        display();
        rf = new RandomAccessFile(file,"rw");
        rf.seek(5*8);
        rf.writeDouble(47.0001);
        rf.close();
        display();
    }
}

　　我们通过writeDouble()方法往文件中写入Double类型数据并通过readDouble()方法来读取，这就是我们需要直到排版的原因，如果读取的不是Double类型的数据有可能出现不是我们想要的结果。

7. 实用工具

  到这里我们学习了多种I/O流的典型用法，比如缓冲输入文件、从内存输入、基本的文件输出、存储和恢复数据、随机读写文件，这些都是Java I/O流比较典型的用法。这里我们发现读取文件、修改、在写出是一个很常见的程序化的任务，但是Java I/O类库的设计有一个问题，就是我们需要编写很多代码来实现这些操作，要记住如何打开文件是一件优点困难的事情。因此，下面是收集的一些帮助类，可以很容易为我们完成这些基本任务，记录在这里，方便以后查看。

  这里收集了两个工具：

• 一个是TextFile，帮助我们读取和写入文件；
• 另一个是BinaryFile，帮助我们简化二进制文件的读取。

7.1 读取文件

  TextFile类包含的static方法可以像简单字符串那样读写文本文件，并且我们可以创建一个TextFile对象，它用一个ArrayList来保存文件的若干行，好处是在我们操纵文件内容时可以使用ArrayList的所有功能。

public class TextFile extends ArrayList{
    // 将文件读取到一行字符串中
    public static String read(String fileName){
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        try{
            BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader(new File(fileName).getAbsoluteFile()));
            try{
                String s;;
                while((s = in.readLine()) != null){
                    sb.append(s).append("\n");
                }
            }finally{
                in.close();
            }
        }catch (IOException e){
            throw new RuntimeException(e);
        }
        return sb.toString();
    }

    // 单次调用将一个字符串写入一个文件
    public static void write(String fileName,String text){
        try{
            PrintWriter out = new PrintWriter(new File(fileName).getAbsoluteFile());
            try{
                out.print(text);
            }finally{
                out.close();
            }
        }catch(IOException e){
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    // 读取文件，并通过正则表达式将其分离，保存在List中
    public TextFile(String fileName,String splitter){
        super(Arrays.asList(read(fileName).split(splitter)));
        // 因为split()方法有时会在返回的数组第一个位置产生一个空字符串
        if(get(0).equals(""))
            remove(0);
    }

    // 常规的分行读取
    public TextFile(String fileName){
        this(fileName,"\n");
    }

    // 将该TextFile中的内容分行写入指定文件中
    public void write(String fileName){
        try{
            PrintWriter out = new PrintWriter(new File(fileName).getAbsoluteFile());
            try{
                for(String item : this){
                    out.println(item);
                }
            }finally{
                out.close();
            }
        }catch(IOException e){
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    // 简单验证一下
    public static void main(String[] args){
        String file = read("TextFile.java");
        write("test.txt",file);
        TextFile text = new TextFile("test.txt");
        text.write("test2.txt");
        TreeSet words = new TreeSet(new TextFile("TextFile.java","\\W+"));
        System.out.println(words.headSet("a"));
    }
}

　　这里利用静态的read()方法将文件读取到一个字符串中，再用静态的write()方法将其写入到文件中。然后将新写入的文件作为构造参数构造一个TestFile对象，利用其List的特性，将其内容写入文件test2中。这个类的作用是帮我们读取文件，可以通过静态的read方法读取到一个字符串中，也可以通过构造器读取文件到一个TextFile对象中。

7.2 读取二进制文件

public class BinaryFile{
    public static byte[] read(File bFile)throws IOException{
        BufferedInputStream bf = new BufferedInputStream(new FileInputStream());
        try{
            byte[] data = new byte[bf.available()];
            br.read(data);
            return data;
        }finally{
            bf.close();
        }
    }

    public static byte[] read(String bFile)throws IOException{
        return read(new File(bFile).getAbsoluteFile());
    }
}

8. 总结

　　本文没有总结什么新的知识点，只是总结了一些Java I/O的常见用法比如缓冲输入文件、从内存输入、基本的文件输出、存储和恢复数据、随机读写文件等，并且搜集了两个工具类用来帮助我们读写文件读取二进制文件，以提高些代码的效率。