Java总结：Java 流(Stream)、文件(File)和IO

更新时间：2018-1-7 12:27:21

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java.io 包几乎包含了所有操作输入、输出需要的类。所有这些流类代表了输入源和输出目标。

输入输出流

简介

一个流被定义为一个数据序列。输入流用于从源读取数据，输出流用于向目标写数据。

下图是一个描述输入流和输出流的类层次图：

在java.io包中操作文件内容的主要有两大类：字节流、字符流，两类都分为输入和输出操作。

在字节流中输出数据主要是使用OutputStream完成，输入使的是InputStream；在字符流中输出主要是使用Writer类完成，输入流主要使用Reader类完成。这四个都是抽象类。

java中提供了专用于输入输出功能的包java.io, 其中包括：

• InputStream, OutputStream, Reader, Writer。
• InputStream和OutputStream, 两个是为字节流设计的,主要用来处理字节或二进制对象。
• Reader和Writer, 两个是为字符流（1个字符占2个字节）设计的,主要用来处理字符或字符串。

常见的System.in其实就是InputStream对象。

字节流转换为字符流

为了方便处理字节流，我们经常会把字节流转换为字符流。例如：

Java 的控制台输入由 System.in 完成。为了获得一个绑定到控制台的字符流，我们可以把 System.in 包装在一个 BufferedReader 对象中来创建一个字符流。

下面是创建 BufferedReader 的基本语法：

BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

同理，从文件读取：

InputStream f = new FileInputStream("C:/java/hello");
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(f));

使用BufferedReader是为了使用缓冲功能。

java.io.BufferedReader和java.io.BufferedWriter类各拥有8192字符的缓冲区。当BufferedReader在读取文本文件时，会先尽量从文件中读入字符数据并置入缓冲区，而之后若使用read()方法，会先从缓冲区中进行读取。如果缓冲区数据不足，才会再从文件中读取，使用BufferedWriter时，写入的数据并不会先输出到目的地，而是先存储至缓冲区中。如果缓冲区中的数据满了，才会一次对目的地进行写出。

针对上面示例的三个类进行简单说明：

• InputStream：是所有字节输入流的超类，一般使用它的子类：FileInputStream等，它能输出字节流；
• InputStreamReader：是字节流与字符流之间的桥梁，能将字节流输出为字符流，并且能为字节流指定字符集，可输出一个个的字符；
• BufferedReader：提供通用的缓冲方式文本读取，readLine()读取一个文本行，从字符输入流中读取文本，缓冲各个字符，从而提供字符、数组和行的高效读取。

InputStream提供的read()方法支持从输入流中读取一个数据字节。常用原型：

public int read() throws IOException {}

从此输入流中读取一个数据字节。如果没有输入可用，则此方法将阻塞。
指定者：类 InputStream 中的 read
返回：下一个数据字节；如果已到达文件末尾，则返回 -1。

public int read(byte[] b) throws IOException{}

从此输入流中将最多 b.length 个字节的数据读入一个 byte 数组中。在某些输入可用之前，此方法将阻塞。
覆盖：类 InputStream 中的 read
参数：存储读取数据的缓冲区。
返回：读入缓冲区的字节总数，如果因为已经到达文件末尾而没有更多的数据，则返回 -1。

示例

示例1：从控制台读取单字符输入

public static void main(String[] args) throws IOException{
	BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
	char c;
	
	System.out.println("输入字符,按下 'q' 键退出:");
	
	do {
		c = (char) br.read();
		System.out.println(c);
	}while(c != 'q');
}

示例2：从控制台读取多字符输入

public static void main(String[] args) throws IOException{
	BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
	String s;
	System.out.println("输入字符串,按下 'quit' 键退出:");
	
	do {
		s = br.readLine();
		System.out.println(s);
	}while(!s.equals("quit"));
}

示例3：使用 InputStream 中的 read读取字节流

public static void main(String[] args) throws IOException{
	InputStream input = System.in;
	byte[] b = new byte[1024];
	int len = 0;
	StringBuffer sb = new StringBuffer("");

	while ((len = input.read(b)) != 2) {
		System.out.println(len);
		sb.append(new String(b, 0, len));
	}
	
	input.close();
	System.out.println(sb.toString());
}

其实该例子改成文件读取会更好：

public static void main(String[] args) throws IOException{
	InputStream input = new FileInputStream("src/test.txt");
	byte[] b = new byte[1024];
	int len = 0;
	StringBuffer sb = new StringBuffer("");

	while ((len = input.read(b)) > 0) {
		System.out.println(len);
		sb.append(new String(b, 0, len));
	}
	
	input.close();
	System.out.println(sb.toString());
}

也可以使用一个文件对象来创建一个输入流对象来读取文件。我们首先得使用 File() 方法来创建一个文件对象：

File f = new File("src/test.txt");
InputStream input = new FileInputStream(f);

必须先在src目录下建立文件test.txt，内容: hello world
运行结果：

11
hello world

示例4：控制台输出：

我们知道，控制台的输出由 print() 和 println() 完成。这些方法都由类 PrintStream 定义，System.out 是该类对象的一个引用。
PrintStream 继承了 OutputStream类，并且实现了方法 write()。这样，write() 也可以用来往控制台写操作。
但是write() 方法不经常使用，因为 print() 和 println() 方法用起来更为方便。

PrintStream 定义 write() 的最简单格式如下所示：

void write(int byteval){}

该方法将 byteval 的低八位字节写到流中。

public static void main(String[] args) {
	System.out.write('h');
	System.out.write('\n');
}

示例5：输出内容到文件

public static void main(String[] args) throws IOException{
		
	String str = "hello world";
	
	// 构建FileOutputStream对象,文件不存在会自动新建
	OutputStream out = new FileOutputStream("src/test2.txt");
	out.write(str.getBytes());
	out.close();
}

也可以使用一个文件对象来创建一个输出流来写文件。我们首先得使用File()方法来创建一个文件对象：

File f = new File("src/test2.txt");
OutputStream out = new FileOutputStream(f);

运行后，打开src目，就能看到test2.txt。

getBytes()用于把字符串转化为字节流（byte型）。方法原型：

public byte[] getBytes() {
	return StringCoding.encode(value, 0, value.length);
}

public byte[] getBytes(Charset charset) {
	if (charset == null) throw new NullPointerException();
	return StringCoding.encode(charset, value, 0, value.length);
}

示例6：借助BufferedWriter输出内容到文件

public static void main(String[] args) throws IOException{
		
	String str = "hello";
	
	// 构建FileOutputStream对象,文件不存在会自动新建
	OutputStream out = new FileOutputStream("src/test3.txt");
	BufferedWriter bWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(out));
    bWriter.write(str);
	bWriter.close();//关闭缓冲区
}

我们还可以结合上述的BufferedReader进行从键盘输入，保存到文件：

public static void main(String[] args) throws IOException{
		
	String str = "";
	
	// 构建FileOutputStream对象,文件不存在会自动新建
	OutputStream out = new FileOutputStream("src/test3.txt");
	BufferedWriter bWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(out, "utf-8"));//构建OutputStreamWriter对象,参数可以指定编码,默认为操作系统默认编码,windows上是gbk
//		bWriter.write(str);
	
	//读缓存区
	BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
	
	do {
		str = br.readLine();
		bWriter.write(str);
		System.out.println(str);
	}while(!str.equals("quit"));
	
	bWriter.close();//关闭缓冲区,同时会把缓冲区内容写入文件
	out.close();// 关闭输出流,释放系统资源
}

文件和I/O

主要有这些类：

• File 文件类。
• FileReader FileReader类从InputStreamReader类继承而来。该类按字符读取流中数据。
• FileWriter FileWriter 类从 OutputStreamWriter 类继承而来。该类按字符向流中写入数据。

File 类至少有一个参数。File 类方法：

• mkdir()方法创建一个文件夹，成功则返回true，失败则返回false。
  失败表明File对象指定的路径已经存在，或者由于整个路径还不存在，该文件夹不能被创建。
• mkdirs()创建指定的目录，包括创建必需但不存在的父目录。创建多级目录使用该方法。
• isDirectory()判断是否是一个目录。
• isFile() 判断是否是一个标准文件。
• list() 提取包含的文件和文件夹的列表。
• delete()方法同于删除文件或空目录。
• createNewFile() throws IOException
  当且仅当不存在具有此抽象路径名指定的名称的文件时，原子地创建由此抽象路径名指定的一个新的空文件。

示例1：目录操作

public static void main(String[] args) throws IOException {
	String dirname = "src/tmp";
	File file = new File(dirname);
	
	//创建目录
	if(!file.isDirectory()) {
		if(file.mkdirs()) {
			System.out.println("succ mkdirs");
		}
	}
	
	//创建文件
	File file2 = new File(dirname + "/test.txt");
	file2.createNewFile();//目录必须存在
	
	File file3 = new File(dirname + "/test/");
	file3.mkdir();
	
	//列出目录
	if(file.isDirectory()) {
		String[] lists = file.list();
		for (int i = 0; i < lists.length; i++) {
			File f = new File(dirname + "/" + lists[i]);
			if(f.isDirectory()) {
				System.out.println("[d]"+ lists[i]);
			}else {
				System.out.println("[f]"+ lists[i]);
			}
		}
	}else {
		System.out.println(dirname + " 不是一个目录");
	}
	
	//删除文件或目录
	if(file3.delete()) {
		System.out.println("删除成功");
	}
}

运行结果：

[d]test
[f]test.txt
删除成功

示例2：

public static void main(String[] args) throws IOException {
	String filename = "src/tmp/test.txt";
	File file = new File(filename);
	file.createNewFile();// 创建文件
	FileWriter fWriter = new FileWriter(file);//创建FileWriter对象
	fWriter.write('i');
	fWriter.write(' ');
	char[] cs = {'l', 'o', 'v', 'e', ' '};
	fWriter.write(cs);
	fWriter.write("java");
	fWriter.flush();//将输入流和输出流中的缓冲进行刷新，使缓冲区中的元素即时做输入和输出，而不必等缓冲区满
	fWriter.close();//关闭FileWriter对象
	
	//读取文件
	FileReader fReader = new FileReader(file);
	char[] cs2 = new char[15];
	fReader.read(cs2);//这里因为知道长度不会大于15，所以没有用while循环读取
	for(char c : cs2) {//遍历输出
		System.out.print(c);
	}
	fReader.close();

运行结果：

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参考

1、Java 流(Stream)、文件(File)和IO | 菜鸟教程
http://www.runoob.com/java/java-files-io.html
2、java中char和byte的转换 - CSDN博客
http://blog.csdn.net/feixiazhitian/article/details/49511963
3、字节流与字符流的区别及相互转换 - 杰-维斯布鲁克 - 博客园
https://www.cnblogs.com/sjjsh/p/5269781.html
4、Java中，BufferedReader类的介绍及作用 - CSDN博客
http://blog.csdn.net/wiebin36/article/details/51912794