Java IO流

前言：刚开学，网课比较多，博客断更了1周，今天周四，终于公休了，借着本学期开的java网络编程课，再把就旧知识复习一下，前言为笔者写给自己看，一种习惯。

Java IO流

什么是I/O流呢？我们经常需要将数据从一个地方传输到另外一个地方，这个工作通常是由程序完成的，程序从数据源读取数据，再将数据传送到目的地，实现了数据的流动，其中数据从数据源流动到程序，称为输入流；从程序流动到目的地，称为输出流。

Java IO中常用的类

Java.io包中最重要的就是5个类和一个接口。
5个类指的是File、OutputStream、InputStream、Writer、Reader；
1个接口指的是Serializable.
掌握了这些IO的核心操作那么对于Java中的IO体系也就有了一个初步的认识了~

Java流类的类结构图

注：下文部分内容转自cq指尖代码~的文章，如有侵权，联系删除。

流式部分和非流式部分

Java 的 IO 主要包含两个部分：
1.流式部分：是 IO 的主体部分，也是本文介绍的重点， 流式部分根据流向分为输入流（InputStream/Reader）和输出流（OutputStream/Writer）， 根据数据不同的操作单元，分为字节流（InputStream/OutputStream）和字符流（Reader/Writer），依据字节流和字符流，Java 定义了用来操作数据的抽象基类InputStream/OutputStream 和 Reader/Writer，再根据不同应用场景（或功能），在这两种抽象基类上基于数据载体或功能派上出很多子类，用来满足文件，网络，管道等不同场景的 IO 需求，从而形成了 Java 的基本 IO 体系。
下面是 Java IO 体系中常用的流类：

2.非流式部分：主要包含一些辅助流式部分的类，如： SerializablePermission 类、File 类、RandomAccessFile 类和 FileDescriptor 等；

节点流和处理流
Java io 分类方式有很多，根据是否直接处理数据，Java io又分为节点流和处理流，节点流是真正直接处理数据的；处理流是装饰加工节点流的。

节点流

1.文件流：FileInputStream，FileOutputStrean，FileReader，FileWriter，它们都会直接操作文件，直接与 OS 底层交互。因此他们被称为节点流 ，注意：使用这几个流的对象之后，需要关闭流对象，因为 java 垃圾回收器不会主动回收。不过在 Java7 之后，可以在 try() 括号中打开流，最后程序会自动关闭流对象，不再需要显示地 close。
2.数组流：ByteArrayInputStream，ByteArrayOutputStream，CharArrayReader，CharArrayWriter，对数组进行处理的节点流。
3.字符串流：StringReader，StringWriter，其中 StringReader 能从 String 中读取数据并保存到 char 数组。
4.管道流：PipedInputStream，PipedOutputStream，PipedReader，PipedWrite，对管道进行处理的节点流。

处理流

处理流是对一个已存在的流的连接和封装，通过所封装的流的功能调用实现数据读写。如 BufferedReader。
处理流的构造方法总是要带一个其他的流对象做参数。
常用处理流（通过关闭处理流里面的节点流来关闭处理流）

1.缓冲流 ：BufferedImputStrean，BufferedOutputStream，BufferedReader ，BufferedWriter，需要父类作为参数构造，增加缓冲功能，避免频繁读写硬盘，可以初始化缓冲数据的大小，由于带了缓冲功能，所以就写数据的时候需要使用 flush 方法，另外，BufferedReader 提供一个 readLine( ) 方法可以读取一行，而 FileInputStream 和 FileReader 只能读取一个字节或者一个字符，因此 BufferedReader 也被称为行读取器。
2.转换流：InputStreamReader，OutputStreamWriter，要 inputStream 或 OutputStream 作为参数，实现从字节流到字符流的转换，我们经常在读取键盘输入（System.in）或网络通信的时候，需要使用这两个类。
3.数据流：DataInputStream，DataOutputStream，提供将基础数据类型写入到文件中，或者读取出来。

字节流

字节输入流
下面是 IO 中输入字节流的继承关系。

总结：
1.InputStream 是所有的输入字节流的父类，它是一个抽象类。
2.PushbackInputStream、DataInputStream 和 BufferedInput Stream都是处理流，他们的的父类是 FilterInputStream。
3.ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream 是三种基本的介质流，它们分别从 Byte 数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据。PipedInputStream 是从与其它线程共用的管道中读取数据。

InputStream 中的三个基本的读方法

1.abstract int read() ：读取一个字节数据，并返回读到的数据，如果返回 -1，表示读到了输入流的末尾。
2.int read(byte[] b) ：将数据读入一个字节数组，同时返回实际读取的字节数。如果返回-1，表示读到了输入流的末尾。
3.int read(byte[] b, int off, int len) ：将数据读入一个字节数组，同时返回实际读取的字节数。如果返回 -1，表示读到了输入流的末尾。off 指定在数组 b 中存放数据的起始偏移位置；len 指定读取的最大字节数。

字节输出流

下面是 IO 中输出字节流的继承关系。
OutputStream

ByteArrayOutputStream
FileOutputStream
FilterOutputStream
BufferedOutputStream
DataOutputStream
PrintStream
ObjectOutputStream
PipedOutputStream

总结：

1.OutputStream 是所有的输出字节流的父类，它是一个抽象类。
2.ByteArrayOutputStream、FileOutputStream 是两种基本的介质流，它们分别向 Byte 数组、和本地文件中写入数据。
3.PipedOutputStream 是向与其它线程共用的管道中写入数据。
4.BufferedOutputStream、DataOutputStream 和 PrintStream 都是处理流，他们的的父类是 FilterOutputStream。

outputStream中的三个基本的写方法

1.abstract void write(int b)：往输出流中写入一个字节。
2.void write(byte[] b) ：往输出流中写入数组b中的所有字节。
3.void write(byte[] b, int?off, int?len) ：往输出流中写入数组 b 中从偏移量 off 开始的 len 个字节的数据。

其它重要方法：

void flush() ：刷新输出流，强制缓冲区中的输出字节被写出。
void close() ：关闭输出流，释放和这个流相关的系统资源。

字节流的输入与输出的对应
java io 的输入和输出是高度对应的，下图表示字节流的输入与输出的对应关系。
上图中蓝色的为主要的对应部分，红色的部分是不对应部分。紫色的虚线部分代表这些流一般要搭配使用。

我们主要看看这些字节流中不对称的几个类：

1.PushbackInputStream 为另一个输入流添加性能，即 “ 推回（push back）” 或 “ 取消读取（unread）” 一个字节的能力。
2.SequenceInputStream 可以认为是一个工具类，将两个或者多个输入流当成一个输入流依次读取。完全可以从 IO 包中去除，还完全不影响 IO 包的结构。
3.PrintStream 也可以认为是一个辅助工具。主要可以向其他输出流，或者 FileInputStream 写入数据，本身内部实现还是带缓冲的。本质上是对其它流的综合运用的一个工具而已。一样可以从 IO 包中去除！System.io 和 System.out 就是 PrintStream 的实例！
4.StringBufferInputStream 和 StringBufferInputStream 已经过时，还允许它存在只是为了保持版本的向下兼容而已。

搭配使用的三对类： ObjectInputStream / ObjectOutputStream 和 DataInputStream / DataOutputStream 主要是要求写对象/数据和读对象 / 数据的次序要保持一致，否则可能不能得到正确的数据，甚至抛出异常（一般会如此）；PipedInputStream / PipedOutputStream 在创建时一般就一起创建，调用它们的读写方法时会检查对方是否存在，或者关闭！

字符流

字符输入流 Reader

下面是 IO 中输入字符流的继承关系。
Reader

BufferedReader
LineNumberReader
CharArrayReader
FilterReader
PushbackReader
InputStreamReader
FileReader
PipedReader
StringReader

总结：

1.Reader 是所有的输入字符流的父类，它是一个抽象类。
2.CharReader、StringReader 是两种基本的介质流，它们分别将 Char 数组、String 中读取数据。PipedReader 是从与其它线程共用的管道中读取数据。
3.BufferedReader 很明显就是一个装饰器，它和其子类负责装饰其它 Reader 对象。
4.FilterReader 是所有自定义具体装饰流的父类，其子类 PushbackReader 对 Reader 对象进行装饰，会增加一个行号。
5.InputStreamReader 是一个连接字节流和字符流的桥梁，它将字节流转变为字符流。

Reader 基本的三个读方法（和字节流对应）：

(1) public int read() throws IOException; 读取一个字符，返回值为读取的字符。
(2) public int read(char cbuf[]) throws IOException; 读取一系列字符到数组 cbuf[]中，返回值为实际读取的字符的数量。
(3) public abstract int read(char cbuf[],int off,int len) throws IOException; 读取 len 个字符，从数组 cbuf[] 的下标 off 处开始存放，返回值为实际读取的字符数量，该方法必须由子类实现。

字符输出流 Writer

下面是 IO 中输出字符流的继承关系。
Writer

BufferedWriter
CharArrayWriter
FilterWriter
OutputStreamWriter
FileWriter
PipedWriter
PrintWriter
StringWriter

总结（和字节输出流对应）：

1.Writer 是所有的输出字符流的父类，它是一个抽象类。
2.CharArrayWriter、StringWriter 是两种基本的介质流，它们分别向 Char 数组、String 中写入数据。PipedWriter 是向与其它线程共用的管道中写入数据。
3.BufferedWriter 是一个装饰器为 Writer 提供缓冲功能。
4.PrintWriter 和 PrintStream 极其类似，功能和使用也非常相似。
5.OutputStreamWriter 是 OutputStream 到 Writer 转换的桥梁，它的子类 FileWriter 其实就是一个实现此功能的具体类。

writer 的主要写方法：

1.public void write(int c) throws IOException； //写单个字符
2.public void write(char cbuf[]) throws IOException； //将字符数组 cbuf[] 写到输出流 。
3.public abstract void write(char cbuf[],int off,int len) throws IOException； //将字符数组cbuf[]中的从索引为off的位置处开始的len个字符写入输出流 。
4.public void write(String str) throws IOException； //将字符串str中的字符写入输出流 。
5.public void write(String str,int off,int len) throws IOException； //将字符串 str 中从索引 off 开始处的 len 个字符写入输出流 。

字符流的输入与输出的对应
可参照（字节流的输入与输出的对应）记忆

兄弟，不是我想让你看这么多概念，我也知道你都会，让你看困了，是我的错！我们来实战练习吧~

读写文件

从数据源中读取数据
输入字节流：InputStream

输入字符流：Reader

输出到目标媒介
输出字节流：OutputStream

输出字符流：Writer
中文乱码：给出一种我的解决办法，觉得效率很高，当然，如果你觉得我给出的是逃避问题，那没事，我会给出解决代码，直视问题！

如上图所示，将txt文本另存为，然后看到编码格式，改成UTF8即可解决问题。

当然，这种办法在我看来也是在逃避问题，那，下面给出解决乱码问题对应的代码吧。

随着技术的更新，java支持了Lambda表达式，下面就拿读取文件为例，给出相应代码

*为了方便描述，可以看出异常都上抛给JVM了，下文就在练习中使用到try catch 语句。

Java IO常见用法

行夺取器 BufferedReader 和转换流 InputStreamReader

StringReader 和 StringWriter

字节流转换为字符流

随机读写文件 使用 RandomAccessFile 可以实现对文件的随机读取，主要是通过 seek（） 方法实现指针偏移。

读写管道

将多个输入流当成一个输入流依次读取