Java学习笔记——字节流与字符流

1.流的基本概念

Java中，File类只能够操作文件本身，而不能够操作文件的内容，在实际开发中IO操作的核心意义在于：输入和输出操作。
输入与输出：

对于服务器或者客户端而言，输入与输出操作实质上传递的就是一种数据流的处理形式。所谓的数据流指的就是字节数据。

对于这种流的处理形式在java.io包里面提供有两类支持：

• 字节处理流：OutputStream(输出字节流)、InputStream(输入字节流);
• 字符处理流：Writer（输出字符流）、Reader（输入字符流）。
  所有的流操作都应该采用如下统一的步骤进行，下面以文件处理的流程为例“
• 如果现在要进行的是文件的读写操作，则一定要通过File类来找到一个文件路径。
• 通过字节流或字符流的子类为父类对象实例化；
• 利用字节流或字符流中的方法实现数据的输入与输出操作；
• 流的操作属于资源操作，资源操作必须进行关闭处理。

2.OutputStream字节输出流

字节的数据是以byte类型为主实现的操作，在进行字节内容输出的时候可以使用OutputStream类完成。

public abstract class OutputStream extends Object implements Closeable,Flushable;

OutputStream类定义的是一个公共输出的标注，而在这个操作标准里面一共定义有三个输出方法：

• 输出单个字节数据：public abstract void write(int b) throws IOException;
• 输出一组字节数据：public void write(byte[] b) throws IOException;
• 输出部分字节数据：public void write(byte[] b,int off, int len) throws IOException;

OutputStream类是一个抽象类，而这个抽象类如果要想获得实例化对象，应该通过子类实例的向上转型完成，如果现在要进行的是文件处理操作，则可以使用FileOutputStream子类；
　　因为最终都需要发生向上转型的处理关系，所以对此时的FileOutputStream子类核心的关注点就可以放在构造方法上，提供有两类构造方法：
　　- 【覆盖】构造方法：public FileOutputStream(File file) throws FileNotFundException;
　　- 【追加】构造方法：public FileOutputStream(File file,boolean append) throws FileNotFundException;

【范例】OutputStream类实现输出

package demo;

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.OutputStream;

public class JavaFileDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		File file = new File("d:" + File.separator + "Test" + File.separator + "test.txt");//指定要操作的文件的路径
		if (!file.getParentFile().exists()) {
			file.mkdirs();
		}
		OutputStream output = new FileOutputStream(file);
		String str = "www.asdasd.com";//要输出的文件内容
		output.write(str.getBytes());//将字符串转为字符数组
		output.close();//关闭资源	
	}
}

在整体的处理之中，只是创建了文件的父目录，而没有创建文件，而执行后会发现文件可以自动帮助用户创建。由于OutputStream子类也属于AutoCloseable接口子类，所以对于close()方法也可以简化使用。
【范例】自动关闭处理

package demo;

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;

public class JavaFileDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		File file = new File("d:" + File.separator + "Test" + File.separator + "test.txt");
		if (!file.getParentFile().exists()) {
			file.mkdirs();
		}
		try (OutputStream output = new FileOutputStream(file,true);){
			String str = "www.asdasd.com\r\n";
		output.write(str.getBytes());
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
	}
}

3.InputStream字节流处理

与OutputStream类对应的一个流就是字节输入流，InputStream类主要实现的就是字节数据读取，该类定义如下：

public abstract class InputStream extends Object implements Coloseable;

InputStream类定义有如下几个核心方法：

• 读取单个字节数据：public abstract int read() throws IOException，如果现在读取到底，返回-1；
• 读取一组字节数据：public int read(byte[] b) throws IOException，返回的是读取的个数，如果数据已经读取到底则返回-1；
• 读取一组字节数据部分内容：public int read(byte[] b, int off, int len) throws IOException;

InputStream类属于一个抽象类，这时应该依靠它的子类来实例化对象，如果要从文件读取一定使用FileInputStream子类，对于子类而言只关心父类实例化，构造方法：public FileInputStream(File file) throws FileNotFundException;

【范例】读取数据：

package demo;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;


public class JavaFileDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		File file = new File("d:" + File.separator + "Test" + File.separator + "test.txt");
		InputStream input = new FileInputStream(file);
		byte data[] = new byte[1024];// 开辟一个缓存区读取数据
		int len = input.read(data);// 读取数据，数据全部保存在字节数组之中，返回读取个数
		System.out.println("【" + new String(data, 0, len) + "】");
		input.close();
	}
}

对于字节输入流里面最为麻烦的问题就在于：使用read()方法读取的时候只能以字节数组为主进行接收。JDK1.9开始在InputStream类里面增加了一个新的方法：public byte[] realAllBytes() throws IOException;
【范例】

package demo;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;


public class JavaFileDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		File file = new File("d:" + File.separator + "Test" + File.separator + "test.txt");
		InputStream input = new FileInputStream(file);
		byte data[] =  input.readAllBytes();// 读取全部数据，数据全部保存在字节数组之中，返回读取个数
		System.out.println("【" + new String(data) + "】");
		input.close();
	}
}

4.Writer字符输出流

使用OutputStream字节输出流进行数据输出的时候使用的都是字节类型的数据，而很多情况下字符串的输出是比较方便的。java.io包在JDK1.1的时候推出了字符输出流：Writer。

public abstract class Writer extends Object implements Appendaable,Closeable,Flushable

Writer类里面提供有许多的输出操作方法，重点两个：

• 输出字符数组：public void write(char[] cbuf) throws IOException;
• 输出字符串：public void write(String str) throws IOException;
  【范例】

package demo;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileWriter;
import java.io.InputStream;
import java.io.Writer;


public class JavaFileDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		File file = new File("d:" + File.separator + "Test" + File.separator + "test.txt");
		Writer out = new FileWriter(file);//加true为追加，不加true为覆盖
		String str = "Nothing is impossible!\r\n";
		out.write(str);
		out.append("中国人民万岁！！");
		out.close();
		InputStream input = new FileInputStream(file);
		byte data[] =  input.readAllBytes();// 读取全部数据，数据全部保存在字节数组之中，返回读取个数
		System.out.println("【" + new String(data) + "】");
		input.close();	
	}
}

5.Reader字符输入流

Reader是实现字符输入流的一种类型，其本身属于一个抽象类，这个类定义如下：

public abstract class Reader extends Object implements Readable, Closeable;

Reader 里面没有提供有整个字符串的输入处理操作，只能够利用字符数组来实现接收数据：

• 接收数据：public int read(char[] cbuf) throws IOException;
  -【实现数据读取】

package demo;

import java.io.File;
import java.io.FileReader;
import java.io.Reader;

public class JavaFileDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		File file = new File("d:" + File.separator + "Test" + File.separator + "test.txt");
		if(file.exists()) {
			Reader in = new FileReader(file);
			char data[] = new char[1024];
			int len = in.read(data);
			System.out.println("读取内容：" + new String(data,0,len));
			in.close();
		}
	}
}

读取内容：Nothing is impossible!
中国人民万岁！！

6.字符流与字节流的区别

分析一下输出的处理操作。
在使用OutputStream和Writer输出的最后发现都使用了close()方法进行了关闭处理。
在使用OutputStream输出的时候如果没有使用close()方法关闭输出流内容依然可以实现正常输出。在使用Writer的时候没有使用close()方法关闭输出流，那么这个时候内容将无法进行输出，因为Writer使用到了缓冲区，当使用了close()的时候，会出现有强制刷新缓冲区的情况，所以这个时候会将内容进行输出，如果没有关闭将无法进行输出操作，所以此时如果在不关闭的情况下要想将全部的内容输出可以使用flush()方法强制性清空。
【范例】使用Writer病强制性清空

package demo;

import java.io.File;
import java.io.FileWriter;
import java.io.Writer;

public class JavaFileDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		File file = new File("d:" + File.separator + "Test" + File.separator + "test.txt");
		if (!file.exists()) {
			file.getParentFile().mkdirs();
		}
		Writer out = new FileWriter(file);
		String str = "try asd try";
		out.write(str);
		out.flush();//强制性刷新
	}
}

字节流在进行处理的时候并不会使用到缓冲区，而字符流会使用到缓冲区。使用缓冲区的字符流是最适用于进行中文处理，在设计到包含有中文信息的输出一般都会使用字符流处理。字节流与字符流的基本处理形式是相似的。

7.转换流

转换流指的是可以实现字节流与字符流操作的功能转换，例如：进行输出的时候OutputStream需要将内容变为字节数组后才可以输出，而Writer可以直接输出字符串，这是非常方便的。需要提供有一种转换机制来实现不同流类型的转换操作，为此java.io包里面提供有两个类：InputStreamReader、OutputStreamWriter。

类：	OutputStreamWriter	InputStreamReader
定义	public class OutputStreamWriter extends Writer	public class InputStreamReader extends Reader
构造方法	public OutputStreamWirter(OutputStream out)	public InputStreamReader(InputStream in)

通过类的继承结构与构造方法可以发现，所谓的转换处理就是将接收到的字节流对象通过向上转型变为字符流对象。

参考资料：
https://edu.aliyun.com/lesson_1012_8987#_8987