Java—缓冲流、转换流、序列化流
-
缓冲流
概述
缓冲流，也叫高效流，是对4个基本的Filexxxx流的增强，所以也是4个流，按照数据类型分类：
- 字节缓冲流：BufferedInputStream，BufferedOutputStream。
- 字符缓冲流：BufferedReader ， BufferedWriter。
缓冲流的基本原理，是在创建对象时，会创建一个内置大小的默认的缓冲区数组，通过缓冲区读写，减少系统OI次数，从而提高读写的效率。
缓冲流原理：
字节缓冲流
构造方法
- public BufferedInputStream(InputStream in) ：创建一个 新的缓冲输入流。
- public BufferedOutputStream(OutputStream out) ： 创建一个新的缓冲输出流。
效率测试
查询API，缓冲流读写方法与基本的流是一致的，我们通过复制大文件（375MB），测试它的效率。
1. 基本流，代码如下：
public class BufferedDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
// 记录开始时间
long start = System.currentTimeMillis();
// 创建流对象
try (
FileInputStream fis = new FileInputStream("jdk9.exe");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("copy.exe")
){
// 读写数据
int b;
while ((b = fis.read()) != ‐1) {
fos.write(b);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
// 记录结束时间
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("普通流复制时间:"+(end ‐ start)+" 毫秒");
}
}十几分钟过去了。。。。。
2. 缓冲流，代码如下：
public class BufferedDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
// 记录开始时间
long start = System.currentTimeMillis();
// 创建流对象
try (
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
){
// 读写数据
int b;
while ((b = bis.read()) != ‐1) {
bos.write(b);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
// 记录结束时间
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("缓冲流复制时间:"+(end ‐ start)+" 毫秒");
}
}缓冲流复制时间:8016 毫秒’
如何更快呢？
使用数组的方式，代码如下：
public class BufferedDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
// 记录开始时间
long start = System.currentTimeMillis();
// 创建流对象
try (
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
){
// 读写数据
int len;
byte[] bytes = new byte[8*1024];
while ((len = bis.read(bytes)) != ‐1) {
bos.write(bytes, 0 , len);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
// 记录结束时间
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("缓冲流使用数组复制时间:"+(end ‐ start)+" 毫秒");
}
}
缓冲流使用数组复制时间:666 毫秒字符缓冲流
构造方法
- public BufferedReader （Reader in）：创建一个新的缓冲输入流。
- public BufferedWriter（Writer out）：创建一个新的缓冲输出流。
特有方法：
字符缓冲流的基本方法与普通字符流调用方式一致，其中的特有方法有：
- BufferedReader：pubic String readLine（）：读一行文字。
- BufferedWriter：public void newLine（）：写一行分隔符。由系统属性定义符号。
readLine 方法演示，代码如下：
public class BufferedReaderDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建流对象
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt"));
// 定义字符串,保存读取的一行文字
String line = null;
// 循环读取,读取到最后返回null
while ((line = br.readLine())!=null) {
System.out.print(line);
System.out.println("‐‐‐‐‐‐");
}
// 释放资源
br.close();
}
}newLine 方法演示，代码如下：
public class BufferedWriterDemo throws IOException {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建流对象
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt"));
// 写出数据
bw.write("程序");
bw.newLine();
bw.write("员");
bw.newLine();
// 释放资源
bw.close();
}
}-
转换流
字符编码和字符集
字符编码
计算机中存储的信息都是二进制数表示的，而我们在屏幕上看到的数字、英文、标点符号、汉字字符都是二进制数转换之后的结果，按照某种规则，将字符存储到计算机中，称为编码。反之，将存储在计算机中的二进制数按照某种规则解析出来，称为编码。比如：按照A规则存储，同样按照A规则解析，那么就能显示正确的文本符号。反之，按照A规则存储，再按照B规则解析，就会导致乱码现象。
- 字符编码Character Enconding ：就是一套自然语言的字符与二进制数之间的对应规则。
字符集
- 字符集Charset：也叫编码表。是一个系统支持的所有字符的集合，包括各个国家的文字、标点符号、图形符号、数字等。
计算机要准确的存储和识别各种字符集的符号，需要进行字符编码，一套字符集必然只有有一套字符编码。常见的字符编码集有ASCII、GBK。
可见，当指定了编码，它所对应的字符集自然就指定了，所以编码才是我们最终要关心的。
- ASCII字符集 ：
- ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码）是基于拉丁字母的一套电脑编码系统，用于显示现代英语，主要包括控制字符（回车键、退格、换行键等）和可显示字符（英文大小写字符、阿拉伯数字和西文符号）。
- 基本的ASCII字符集，使用7位（bits）表示一个字符，共128字符。ASCII的扩展字符集使用8位（bits）表示一个字符，共256字符，方便支持欧洲常用字符。ISO-8859-1字符集：
- ISO-5559-1使用单字节编码，兼容ASCII编码。
拉丁码表，别名Latin-1，用于显示欧洲使用的语言，包括荷兰、丹麦、德语、意大利语、西班牙语等。
- GBxxx字符集：
- GB就是国标的意思，是为了显示中文而设计的一套字符集。
- GB2312：简体中文码表。一个小于127的字符的意义与原来相同。但两个大于127的字符连在一起时，就表示一个汉字，这样大约可以组合了包含7000多个简体汉字，此外数学符号、罗马希腊的字母、日文的假名们都编进去了，连在ASCII里本来就有的数字、标点、字母都统统重新编了两个字节长的编码，这就是常说的"全角"字符，而原来在127号以下的那些就叫"半角"字符了。
- GBK：最常用的中文码表。是在GB2312标准基础上的扩展规范，使用了双字节编码方案，共收录了21003个汉字，完全兼容GB2312标准，同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
- GB18030：最新的中文码表。收录汉字70244个，采用多字节编码，每个字可以由1个、2个或4个字节组成。支持中国国内少数民族的文字，同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
- Unicode字符集 ：
- Unicode编码系统为表达任意语言的任意字符而设计，是业界的一种标准，也称为统一码、标准万国码。
- 它最多使用4个字节的数字来表达每个字母、符号，或者文字。有三种编码方案，UTF-8、UTF-16和UTF-32。最为常用的UTF-8编码。
- UTF-8编码，可以用来表示Unicode标准中任何字符，它是电子邮件、网页及其他存储或传送文字的应用中，优先采用的编码。互联网工程工作小组（IETF）要求所有互联网协议都必须支持UTF-8编码。所以，
- 我们开发Web应用，也要使用UTF-8编码。它使用一至四个字节为每个字符编码，编码规则：
- 128个US-ASCII字符，只需一个字节编码。
- 拉丁文等字符，需要二个字节编码。
- 大部分常用字（含中文），使用三个字节编码。
- 其他极少使用的Unicode辅助字符，使用四字节编码。
编码引出的问题
在IDEA中，使用FileReader读取项目中的文本文件，由于IDEA的设置，都是默认的UTF-8编码，所以没有任何问题，但是，当读取Windows系统中创建的文本文件时，由于Windows都是系统默认的GBK编码，就会出现乱码。
-
InputSreamReader类
转换流java.io.InputStreamReader，是Reader的子类，是从字节流到字符流的桥梁，他读取字节，并使用指定的字符集将其解码为字符，她的字符集可以由名称指定，也可以接受平台默认的字符集。
构造方法：
- InputStreamReader(InputStream in) : 创建一个使用默认字符集的字符流。
- InputStreamReader(InputStream in, String charsetName) : 创建一个指定字符集的字符流。
-
OutputSteamWriter类
转换流java.io.OutputSteamWriter，是Writer的子类，是从字符流到字节流的桥梁，使用指定的字符集将字符编码为字节，她的字符集可以由名称指定，也可以接受平台的默认字符集。
构造方法：
- OutputStreamWriter(OutputStream in) : 创建一个使用默认字符集的字符流。
- OutputStreamWriter(OutputStream in, String charsetName) : 创建一个指定字符集的字符流。
转换流图解
转换流是字节与字符间的桥梁
序列换
概述：Java提供了一种对象序列化的机制，用一个字节序列可以表示一个对象，该字节包含该对象的数据、对象的类型和对象中存储的属性等信息，字节序列写出到文件之后，相当于文件中持久保存了一个对象的信息。
反之，该字节序列还可从文件中读取出来，重构对象，对它进行反序列化。对象的数据、对象的类型和对象中存储的信息，都可以用来在内存中创建对象，看图理解序列化：
序列化的原理解析：
-
ObjectOutputStream类
java.io.ObjectOutputSteam类，将java对象的原始数据类型写出到文件，实现对象的持久化存储。
构造方法：
- public ObjectOutputStream(OutputStream out) ： 创建一个指定OutputStream的ObjectOutputStream。
构造举例：
- FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream("employee.txt");
- ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fileOut);
序列化操作：
一个对象想要序列化，必须满足两个条件：
- 该类必须实现java.io.Serializable接口，Serializable是一个标记接口，不实现此接口的类将不会使任何状态序列化或者反序列化，会抛出NotSerializableException。
- 该类的所有属性必须是可序列化的，如果有一个属性不需要可序列化的，则该属性必须注明是瞬态的。使用transient关键字修饰。
写出对象方法
- public final void writeObject (Object obj) : 将指定的对象写出。
public class SerializeDemo{
public static void main(String [] args) {
Employee e = new Employee();
e.name = "zhangsan";
e.address = "beiqinglu";
e.age = 20;
try {
// 创建序列化流对象
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("employee.txt"));
// 写出对象
out.writeObject(e);
// 释放资源
out.close();
fileOut.close();
System.out.println("Serialized data is saved"); // 姓名，地址被序列化，年龄没有被序列
化。
} catch(IOException i) {
i.printStackTrace();
}
}
}输出结果：
Serialized data is saved
-
ObjectInputStream类
ObjectInputStream反序列化流，将之前使用ObjectOutputStream序列化的原始数据恢复为对象。
构造方法：
- public ObjectInputStream(InputStream in) ： 创建一个指定InputStream的ObjectInputStream。
反序列化操作一
如果能找到一个对象的class文件，我们可以进行反序列化操作，调用ObjectInputStream读取对象的方法：
- public final Object readObject () : 读取一个对象。
public class DeserializeDemo {
public static void main(String [] args) {
Employee e = null;
try {
// 创建反序列化流
FileInputStream fileIn = new FileInputStream("employee.txt");
ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fileIn);
// 读取一个对象
e = (Employee) in.readObject();
// 释放资源
in.close();
fileIn.close();
}catch(IOException i) {
// 捕获其他异常
i.printStackTrace();
return;
}catch(ClassNotFoundException c) {
// 捕获类找不到异常
System.out.println("Employee class not found");
c.printStackTrace();
return;
}
// 无异常,直接打印输出
System.out.println("Name: " + e.name); // zhangsan
System.out.println("Address: " + e.address); // beiqinglu
System.out.println("age: " + e.age); // 0
}
}对于JVM可以反序列化对象，它必须是能够找到class文件的类，如果找不到该类的class文件，则抛出一个ClassNotFoundException异常。
反序列化操作二
另外，当JVM反序列化对象时，能找到class文件，但是class文件在序列化对象之后发生了修改，那么反序列化操
作也会失败，抛出一个InvalidClassException 异常。发生这个异常的原因如下：
- 该类的序列版本号与从流中读取的类描述符的版本号不匹配
- 该类包含未知数据类型
- 该类没有可访问的无参数构造方法
Serializable 接口给需要序列化的类，提供了一个序列版本号。serialVersionUID 该版本号的目的在于验证序
列化的对象和对应类是否版本匹配。
public class Employee implements java.io.Serializable {
// 加入序列版本号
private static final long serialVersionUID = 1L;
public String name;
public String address;
// 添加新的属性 ,重新编译, 可以反序列化,该属性赋为默认值.
public int eid;
public void addressCheck() {
System.out.println("Address check : " + name + " ‐‐ " + address);
}
}序列换解析原理：
-
打印流
概述：平时我们在控制台打印输出，调用的是print方法和println方法完成的，这两个方法都来自于java.io.PrintStream类。该类能够方便地打印各种数据类型的值。是一种便捷的输出方式。
PrintStream类
构造方法
- public PrintStream(String fileName) ： 使用指定的文件名创建一个新的打印流。
构造举例，代码如下：
PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt")；
改变打印流向
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。不过，既然是流对象，
我们就可以玩一个"小把戏"，改变它的流向。
public class PrintDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 调用系统的打印流,控制台直接输出97
System.out.println(97);
// 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);
}
}