IO流：字节流、字符流、缓冲流、转换流、序列化流、打印流、小结

IO概述

学习IO流的目的：

实现数据的持久化。

什么是IO：

1. Input：输入
2. Output：输出

• 输入输出称为IO操作

IO流的作用：

• 输入：将文件中的数据读取到内存中。
• 输出：将内存中的数据保存到文件中。

IO流分类：

字节流：以字节为单位读写数据。

• 字节输入流：InputStream 所有字节输入流的父类 。
• 字节输出流：OutputStream 所有字节输出流的父类。

字符流：以字符为单位读写数据。

• 字符输入流：Reader 所有字符输入流的父类。
• 字符输出流：Writer 所有字符输出流的父类。

IO流关闭资源的原则：

先开后关，后开先关。

如何判断流是字节流还是字符流：

如果是以Stream结尾的流，就是字节流，否则都是字符流。

字节流和字符流的区别：

• 字节流：可以操作任意类型的文件 。
• 字符流：只能用来操作文本文件。

字节流和字符流的选择：

• 如果明确清楚要操作的文件类型是文本文件，则强烈推荐使用字符流 。
• 如果不清楚要操作的文件类型是什么类型，则只能选择字节流。

IO流的使用步骤：

1. 创建流关联目标文件。
2. 调用流的write或read方法读写数据。
3. 调用流的close方法关闭流释放资源。

数据的本质：

1. 计算机只识别0和1。
2. 所有的数据(文本文件，视频，图片，音频)在内存中存储都是0和1组成。
3. 所有数据在传输过程中都是以0和1进行传输(二进制)。
4. 数据的本质：二进制。

• 编码：将字符转换为对应的二进制数据的过程。
• 解码：将二进制数据转换为对应的字符的过程。

字节流

字节输出流（OutputStream）

OutputStream类概述：

1. Output：输出。
2. Stream: 字节流。
3. 是一个字节输出流，以字节为单位输出数据到文件中。
4. 是一个抽象类，不能直接创建该类的对象，只能创建子类对象。
5. 是所有字节输出流的父类。

OutputStream类常用子类：

1. FileOutStream
2. BufferedOutputStream
3. ObjectOutputStream
4. PrintStream

OutputStream类常用方法:

void close()

• 关闭流释放资源 。

void write(byte[] b)

• 输出一个字节数组。

void write(byte[] b, int off, int len)

• 输出一个字节数组的一部分内容。
• off：数组的起始索引。
• len：要输出的字节个数。

void write(int b)

• 输出一个字节。如果数字超过一个字节的范围，比如两个字节。则忽略前面的字节，只取最后那个字节所对应的ASII码。

FileOutputStream类

FileOutputStream类常用构造方法：

FileOutputStream(String name)

• 根据文件路径字符串创建字节输出流对象。
• 如果目标文件不存在，则会创建该文件。

FileOutputStream(File file)

• 根据文件对象创建字节输出流对象。
• 如果目标文件不存在，则会创建该文件。
• 关联的目标文件必须是普通文件，不能是文件夹，否则直接抛出异常。

​​​​​​​追加输出和换行输出数据：

FileOutputStream(File file, boolean append)

FileOutputStream(String name, boolean append)

• 根据文件对象或文件路径字符串创建字节输出流对象。
• append：true 表示追加输出数据，不清空当前文件的内容。
• append：false 表示不追加输出数据，清空当前文件的内容。
• 如果目标文件不存在，则会先创建该文件。
• 根据文件对象创建对象时，关联的目标文件必须是普通文件，不能是文件夹，否则直接抛出异常。

字节输出流的使用步骤：

1. 创建字节输出流对象并关联目标文件。
2. 调用字节输出流对象的write方法输出数据。
3. 调用字节输出流对象的close方法关闭流释放资源

换行符：

1. \r  作用：回车
2. \n   作用：换行，光标移到下一行的行首。
3. \r\n   作用：换行，光标移到下一行的行首。 （强烈推荐使用）

• ​​​​​​​当下面没有内容的时候，回车跟换行的作用是一样的，但是当下面有内容时，作用就不一样。
• window自带的记事本不能识别  \r  和  \n  。只能识别  \r\n  ，为了适配任何系统，所以推荐使用  \r\n 。 

追加和换行写出数据 示例代码：

public class FileOutputStreamDemo03 {
    public static void main(String[] args)throws Exception{
        // 创建字节输出流对象并关联目标文件
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("b.txt",true);
        // 将字符串输出到流关联目标文件中
        fos.write("abcde\r\nabcde".getBytes());
        // 关闭流释放资源
        fos.close();
    }
}

字节输入流（InputStream）

InputStream类概述：

1. Input：输入。
2. Stream：字节流。
3. 是一个字节输入流，以字节为单位读取数据。
4. 是一个抽象类，也不能创建给类对象，只能创建子类对象。
5. 是所有字节输入流的父类。

InputStream类常用子类：

1. FileInputStream
2. BufferedInputStream
3. ObjectInputStream

InputStream类常用方法:

void close()

• 关闭流释放资源.

int read()

• 读取一个字节，返回读取到的字节数.
• 如果读取到文件末尾，则返回值为‐1.

​​​​​​​int read(byte[] b)

• 读取一个字节数组，将读取到内容存储到指定的字节数组中。
• 返回实际读取到的字节个数.。
• 如果读取到文件末尾，则返回值为‐1。

​​​​​​​int read(byte[] b, int off, int len)

• 读取一个字节数组，将读取到内容存储到指定的字节数组中。
• off：字节数组的起始索引。
• len：存储字节的个数。

FileInputStream类

FileInputStream类常用构造方法：

FileInputStream(String name)

FileInputStream(File file)

• 根据文件路径字符串或文件对象创建字节输入流对象。
• 如果目标文件不存在，则直接抛出异常。
• 关联的目标文件必须是普通文件，不能是文件夹，否则直接抛出异常。

如何把输入字符数组的字符转成字符串输出​​​​​​​：

String (byte[] b )

String(byte[] b , int off , int length)

• 用这两个String的构造方法，可以把输入字符数组的字符转成字符串。

字符流

了解：

• 字符流仅能文本文件进行操作 。
• GBK编码表中，一个中文字符占3个字节 。
• UTF-8编码表中，一个中文字符占2个字节​​​​​​​。

字符输入流（Reader）

Reader类概述：

1. 是字符输入流，也是一个抽象类，不能创建对象，只能使用子类。
2. 以字符为单位读取数据。
3. 是所有字符输入流的父类。

Reader类常用子类：

1. FileReader
2. BufferedReader
3. InputStreamReader

Reader类常用方法:

void close

• 关闭流释放资源。

​​​​​​​int read()

• 读取一个字符，返回实际读取的字符数。
• 读取到文件末尾返回‐1。

​​​​​​​int read(char[] cbuf)

• 读取一个字符数组，将读取到的字符存储到字符数组中。
• 返回实际读取到的字符个数。
• 读取到文件末尾返回‐1。

​​​​​​​int read(char[] cbuf, int off, int len)

• 读取一个字符数组，将读取到内容存储到指定的字符数组中。
• off：字符数组的起始索引。
• len：存储字符的个数。

FileReader类

FileReader类常用构造方法：

FileReader(String name)

FileReader(File file)

• 根据文件路径字符串或文件对象创建字符输入流对象。

字符输入流使用步骤：

1. 创建字符输入流关联目标文件。
2. 调用read方法：读取字符，字符数组。
3. 调用close方法关闭流释放资源。

字符输出流（Writer）

Writer类概述：

1. 是字符输出流，也是一个抽象类，不能创建对象，只能使用子类。
2. 以字符为单位输出数据。
3. 是所有字符输出流的父类。

Writer类常用子类：

1. FileWriter
2. BufferedWriter
3. OutputStreamWriter
4. PrintWriter

Writer类常用方法：

void close()

• 关闭流，释放资源。

​​​​​​​void write(char[] cbuf)

• 输出字符数组。

void write(char[] cbuf, int off, int len)​​​​​​​

• 输出字符数组的一部分。

​​​​​​​void write(int c)

• 输出一个字符。

​​​​​​​字节流没有，字符流独有的方法：

void write(String str)

• 输出字符串。

​​​​​​​void write(String str, int off, int len)

• 输出字符串的一部分。

FileWriter类

FileWriter类常用构造方法：

FileWriter(String name)

FileWriter(File file)

• 默认是不追加，会清空文件内容。

​​​​​​​FileWriter(String name,boolean append)

FileWriter(File file,boolean append)

• 根据文件路径字符串和文件对象创建字符输出流对象。
• append：true 追加
•                 false：不追加

缓冲流

缓冲流概述：

缓冲流又称为高效流。

• 缓冲流的使用方式和非缓冲流使用方式是一样的，区别在构造方法不一样而已。

缓冲流的分类：

• ​​​​​​​字节缓冲输出流：BufferedOutputStream
• 字节缓冲输入流：BufferedInputStream
• 字符缓冲输出流：BufferedWriter
• 字符缓冲输入流：BufferedReader

缓冲流的原理：

• 利用缓冲区数组临时存储多个数据，等缓冲区数组满了或调用了close方法时，一次调用或减少底层资源的调用次数从而提高读写速度。

图解：

字节缓冲流

字节输出缓冲流

BufferedOutputStream类概述：

• 继承OutputStream，是字节缓冲输出流，可以往任意类型的文件输出数据。

BufferedOutputStream类构造方法：

BufferedOutputStream(OutputStream out)

• 根据字节输出流创建字节缓冲输出流对象。
• 传递谁就提高谁的效率。
• 注意：缓冲输出流的构造方法没有追不追加一说，如果要想可以追加输出，则传递的参数FileOutputStream可以追加。
• 缓冲区数组默认size：8192

BufferedOutputStream类使用注意事项：

• 调用缓冲流的write方法输出数据不是直接输出到目标文件中，而是先输出到缓冲区数组中，等缓冲区数组满了或调用了flush或close方法才会将缓冲区数组的数据通过FileOutputStream输出到目标文件中。

void flush()

• 刷新缓冲区。

close和flush方法的区别：（面试题）

• flush刷新缓冲区，flush方法调用之后流还可以继续使用。
• close关闭流释放资源，close方法调用之后流就不能继续使用了，close会调用flush方法先刷新缓冲区，然后再关闭流释放资源。

字节输入缓冲流

BufferedInputStream类概述：

继承InputStream，字节缓冲输入流，可以读取任意类型文件的数据。

BufferedInputStream类构造方法：

BufferedInputStream(InputStream in)

• 根据字节输入流创建字节缓冲输入流对象。
• 传递谁就提高谁的效率。

BufferedInputStream类使用注意事项：

• 利用字节缓冲输入流读取数据时不是直接从目标文件中读取，而是从缓冲区数组中读取，如果缓冲区数组中没有数据可读了，则会利用FileInputStream流从目标文件中读取数据到 缓冲区数组中，一次从目标文件中读取8192字节到数组中。

字符缓冲流

字符缓冲输出流

BufferedWriter类概述：

• 继承Writer，是字符缓冲输出流，只能往文本文件中输出数据。

BufferedWriter类构造方法：

BufferedWriter(Writer writer)

• 根据字符输入流创建字符缓冲输入流对象。
• 传递谁就提高谁的效率。

BufferedWriter类特有方法：

void newLine()

• 输出一个换行符。

字符缓冲输入流

BufferedReader类概述：

• 继承Reader，字符缓冲输入流，只能读取文本文件的内容。

BufferedReader类构造方法：

BufferedReader(Reader r)

• 根据字符输出流创建字符缓冲输出流对象。
• 传递谁就提高谁的效率。

BufferedReader类特有方法：

String readLine()

• 读取一行数据，读取到文件末尾返回null。

转换流

码表的概述：

1. 码表其实就是一个字符和其对应的二进制相互映射的一张表。
2. 这张表中规定了字符和二进制的映射关系。
3. 不同的码表所容纳的字符映射也是不同的。

• GBK编码表中，一个中文字符占3个字节 。
• UTF-8编码表中，一个中文字符占2个字节​​​​​​​。

乱码的原因：

因为文本在存储时使用的码表和读取时使用的码表不一致造成的。 

转换流概述：

本质就是字符流。

转换流存在的意义：

可以指定码表来读写数据。

转换流的分类：

1. 字符转换输入流：  InputStreamReader
2. 字符转换输出流：  OutputStreamWriter

InputStreamReader类

InputStreamReader类概述：

1. 继承Reader，字符转换输入流，只能读取文本文件的内容。
2. 字节流通向字符流的桥梁(字节转字符)。

InputStreamReader类构造方法：

InputStreamReader(InputStream in)

• 根据字节输入流创建字符转换输入流，默认的编码表：utf8。

​​​​​​​InputStreamReader(InputStream in, String charsetName)

• 根据字节输入流创建字符转换输入流。
• charsetName：用来指定编码的名称，常用的编码表名：gbk和utf8。

字符转换输入流的转换流程：

1. 先由字节输入流从目标文件中读取数据，读出来的是一堆二进制数据。
2. 然后将读取到的二进制数据交个字符转换流，由字符转换流查询指定的码表将二进制数据转换为对应的字符。

OutputStreamWriter类

OutputStreamWriter类概述：

1. 继承Writer， 字符转换输出流，只能往文本文件中输出数据。
2. 是字符流通向字节流的桥梁(字符转换字节)。

OutputStreamWriter类构造方法：

OutputStreamWriter(OutputStream out) 默认的编码表：utf8

OutputStreamWriter(OutputStream out,String charsetName)

• 根据字节输出流创建字符转换输出流对象。
• charsetName：用来指定编码的名称，常用的编码表名：gbk和utf8。

字符转换输出流的转换流程：

1. 先由字符转换输出流查询指定的码表将字符转换为二进制数据。
2. 然后将二进制数据交给字节输出流输出到目标文件中。

序列化流

序列化流的作用​​​​​​​：

1. 可以直接将对象保存到文件中。
2. 可以直接从文件中读取对象。

序列化流的分类：

• ObjectOutputStream:对象输出流
• ObjectInputStream：对象输入流

对象的序列化：

1. 将对象以流的形式保存到文件中的过程则称为对象的序列化。
2. 实现对象序列化操作需要使用对象输出流：ObjectOutputStream。

对象的反序列化：

1. 将文件中的对象以流的形式读取出来的过程则称为对象的反序列化。
2. 实现对象的反序列化操作需要使用对象输入流：ObjectInputStream。

对象序列化注意事项：

• 对象序列化操作只会保存对象相关的数据，属于类的数据不会被保存，因为static修饰的成员变量是属于类的 所以在保存对象时静态成员变量的值不会被保存。

ObjectOutputStream类

ObjectOutputStream类构造方法：

ObjectOutputStream(OutputStream out)

• 根据字节输出流创建对象输出流对象。

ObjectOutputStream类成员方法：

void writeObject(Object obj)

• 保存对象到流关联的文件中。

若类要想被序列化，则必须实现Serializable接口。

Serializable接口概述：

1. 是一个标志性接口，只要实现了该接口就具备序列化能力。
2. 只有实现了该接口的类的对象，才可以通过对象输出流保存到文件中。

若类不实现该接口，用对象输出流保存在文件文件中，则会报错：

java.io.NotSerializableException:  对象不支持序列话操作。

若希望类的某项数据不被保存，有两种方法：

1. 用static修饰变量。
2. 用transient修饰变量。

transient关键字作用：

• 用来修饰成员变量的，能够保证该成员变量的值不被序列化到文件中。

transient关键字的格式：

修饰符 transient 数据类型 成员变量名;

 ObjectInputStream类

ObjectInputStream类构造方法：

ObjectInputStream(InputStream in)

• 根据字节输入流创建对象输入流。

ObjectInputStream类成员方法：

Object readObject();

• 从流关联的目标文件中读取对象。

示例代码：

public class ObjectInputStreamDemo01 {
    public static void main(String[] args)throws Exception{
        // 创建对象输入流对象
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("stu.txt"));
        // 读取对象数据
        Student stu = (Student)ois.readObject(); // new Student() Student.class
        System.out.println(stu);
        // 关闭流
        ois.close();
    }
}

如果实现Serializable接口的类被序列化保存到文件中，如果对类进行修改，再对类反序列化，则会报错。

• java.io.InvalidClassException  : 序列化冲突。
• 一旦类实现了Serializable接口，每当类重新编译系统都会为类随机生成一个序列号。
• 序列号是一个长整型的数据。

序列号冲突解决方案：

自定义序列号，格式如下：

• private static final long serialVersionUID = 132456789765L;

若想存储多个对象，则可以把多个对象弄到ArrayList里，再序列化ArrayList对象。

示例代码：

import java.io.*;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Student s1 = new Student("aa",15);
        Student s2 = new Student("bb",16);
        Student s3 = new Student("cc",19);
        ArrayList list = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(list,s1,s2,s3);
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(new File("stu.txt")));
        oos.writeObject(list);
        oos.close();

    }
}

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.util.ArrayList;

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("stu.txt")));
        ArrayList list = (ArrayList)ois.readObject();
        for (Student student : list) {
            System.out.println(student);
        }

    }
}

打印流

打印流存在的意义:

为了方便原样输出各种数据类型的值。

打印流的特点:

1. 只有输出流，没有输入流。
2. 能够原样输出各种数据类型的值。

打印流的分类：

• 字节打印流：PrintStream 可以往任意类型的文件打印数据。
• 字符打印流：PrintWriter 只能往文本文件中打印数据。

打印流常用方法：

print(数据类型 变量名)

• 将数据输出到目标文件中，不换行。

​​​​​​​println(数据类 变量名)

• 将数据输出到目标文件中，自动换行。

PrintWriter类

构造方法：

public PrintWriter(String fileName)

• 使用指定的文件名创建一个新的打印流。

PrintStream类

构造方法：

public PrintStream

• 使用指定的文件名创建一个新的打印流。

• System.out 就是 PrintStream 类型的，只不过它的流向是系统规定的，打印在控制台上。
• 我们可以用System.setOut（PrintStream p）改变sout的流向。

示例代码：

public static void test() throws IOException {
        // 调用系统的打印流,控制台直接输出97
        System.out.println(97);
        PrintStream consolePs = System.out;
        // 创建打印流,指定文件的名称
        PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt");
        // 设置系统的打印流流向,输出到ps.txt
        System.setOut(ps);
        // 调用系统的打印流,ps.txt中输出97
        System.out.println(97);
        // 设置系统的打印流流向
        System.setOut(consolePs);
        System.out.println(98);
｝

​​​​​​​IO流小结

字节流输入流：InputStream 所有字节输入流的父类：

• FileInputStream：字节非缓冲输入流，效率低，不推荐直接使用 。
• BufferedInputStream：字节缓冲输入流，效率高，推荐使用 。
• ObjectInputStream：对象输入流，当需要从文件中读取自定义对象时使用。

字节输出流：OutputStream 所有字节输出流的父类：

• FileOutputStream：字节非缓冲输出流 效率低，不推荐直接使用 。
• BufferedOutputStream：字节缓冲输出流，效率高，推荐使用 。
• ObjectOutputStream：对象输出流，当需要保存自定义对象到文件中时使用 。
• PrintStream：字节打印流，当希望原样输出各种数据类型的值时使用 。

字符流输入流：Reader 所有字符输入流的父类：

• FileReader：字符非缓冲输入流，效率低，不推荐直接使用 。
• BufferedReader：字符缓冲输入流，效率高，推荐使用 。
• InputStreamReader：字符转换输入流，当需要修改默认码表去读数据时使用，否则不推荐使用。

字符输出流：Writer 所有字符输出流的父类：

• ​​​​​​​FileWriter:字符非缓冲输出流 ，效率低，不推荐直接使用。
• BufferedWriter：字符缓冲输出流，效率高，推荐使用 。
• OutputStreamWriter：字符转换输出流，当需要修改码表去输出数据时使用 。
• PrintWriter：字符打印流，当希望原样输出各种数据类型的值时使用。​​​​​​​