Java IO体系笔记

前言：

此文适合JAVA IO体系的朋友。

主题：

Java IO：即 Java 输入 / 输出系统。

Java 的输入和输出：读数据就用输入（InputStream/Reader）， 写数据就用输出（OutputStream/Writer）。

Stream：Java 中将数据的输入输出抽象为流，流是一组有顺序的，单向的，有起点和终点的数据集合，就像水流。按照流中的最小数据单元又分为字节流和字符流。

1. 字节流：以 8 位（即 1 byte，8 bit）作为一个数据单元，数据流中以【字节】为最小数据单元。
2. 字符流：以 16 位（即 1 char，2 byte，16 bit）作为一个数据单元，数据流中以【字符】为最小数据单元（Java 中的字符是 Unicode 编码，一个字符占用两个字节）。 

1.IO体系常用流类

Java IO体系

 

2.IO分类

 

3.归纳总结

归纳前，先区分节点流和处理流。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

• 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 （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） 
• 数组流：ByteArrayInputStream，ByteArrayOutputStream，CharArrayReader，CharArrayWriter，对数组进行处理的节点流。 字符串流：StringReader，StringWriter，其中 StringReader 能从 String 中读取数据并保存到 char 数组
• 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）

• 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。
• 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。
• 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。

3.1字节输入流

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。

3.2字节输出流

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。

3.3字符输入流

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。

3.4字符输入流

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。

4.JAVA IO 常见面试题

1、字节流和字符流的区别？

• 读写单位不同：字节流以字节（8 bit）为单位，字符流以字符为单位。
• 处理对象不同：字节流能处理所有类型的数据（如图片、avi 等），而字符流只能处理字符类型的数据。
• 字节流没有缓冲区，是直接输出的，而字符流是输出到缓冲区的。因此在输出时，字节流不调用 colse() 方法时，信息已经输出了，而字符流只有在调用 close() 方法关闭缓冲区时，信息才输出。要想字符流在未关闭时输出信息，则需要手动调用 flush() 方法。

2、什么叫对象序列化，什么是反序列化，实现对象序列化需要做哪些工作？

• 对象序列化：将对象以二进制的形式保存在硬盘上；
• 反序列化：将二进制的文件转化为对象读取；
• 实现 serializable 接口可以实现对象序列化，其中没有需要实现的方法，implements Serializable 只是为了标注该对象是可被序列化的。
  例如，在 web 开发中，如果对象被保存在了 Session 中，tomcat 在重启时要把 Session 对象序列化到硬盘，这个对象就必须实现 Serializable 接口。如果对象要经过分布式系统进行网络传输，被传输的对象就必须实现 Serializable 接口。

3、什么是 Filter 流有哪些？

FilterStream 是一种 IO 流，主要作用是用来对存在的流增加一些额外的功能，像给目标文件增加源文件中不存在的行数，或者增加拷贝的性能等。在 java.io 包中主要由 4 个可用的 filter Stream。两个字节 filter stream，两个字符 filter stream。分别是：FilterInputStream，FilterOutputStream，FilterReader and FilterWriter. 这些类是抽象类，不能被实例化的。

FilterInputStream 流的子类：

• DataInputStream 可以把包括基本类型在内的数据和字符串按顺序从数据源读入，它有一些特殊的方法如 readInt()，readDouble() 和 readLine() 等可以读取一个 int，double 和一个 string。
• BufferedInputStream 增加性能。
• PushbackInputStream 推送要求的字节到系统中。
• 注：其它子类见 Java io 分类图。

4、说说 RandomAccessFile?

它在 java.io 包中是一个特殊的类，既不是输入流也不是输出流，它两者都可以做到。他是 Object 的直接子类。通常来说，一个流只有一个功能，要么读，要么写。但是 RandomAccessFile 既可以读文件，也可以写文件。而且 RandomAccessFile 支持对文件的随机访问。