02java进阶04-字节流、字符流、缓冲流、转换流、序列化流、打印流、网络编程
目录
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- 一、IO概述
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- 1.1 什么是IO
- 1.2 IO的分类
- 1.3 IO的流向说明
- 1.4 顶级父类们
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- 二、字节流
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- 2.1 一切皆为字节
- 2.2 字节输出流【OutputStream】
- 2.3 FileOutputStream类
- 2.4 字节输入流【InputStream】
- 2.5 FileInputStream类
- 2.6 字节流练习：图片复制
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- 三 、字符流
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- 3.1 字符输入流【Reader】
- 3.2 FileReader类
- 3.3 字符输出流【Writer】
- 3.4 FileWriter类
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- 四、IO异常的处理
- 五、属性集
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- 5.1 概述
- 5.2 Properties类
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- 六、缓冲流
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- 6.1 概述
- 6.2 字节缓冲流
- 6.3 字符缓冲流
- 6.4 练习:文本排序
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- 七、转换流
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- 7.1 字符编码和字符集
- 7.2 编码引出的问题
- 7.3 InputStreamReader类
- 7.4 OutputStreamWriter类
- 7.5 练习：转换文件编码
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- 八、序列化
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- 8.1 概述
- 8.2 ObjectOutputStream类
- 8.3 ObjectInputStream类
- 8.4 练习：序列化集合
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- 九、 打印流
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- 9.1 概述
- 9.2 PrintStream类
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- 十、网络编程入门
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- 10.1软件结构
- 10.2 网络通信协议
- 10.3 协议分类
- 10.4 网络编程三要素
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- 十一、TCP通信程序
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- 11.1 概述
- 11.2 Socket类
- 11.3 ServerSocket类
- 11.4 简单的TCP网络程序
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- 十二、综合案例
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- 12.1 文件上传案例
- 12.2 模拟B\S服务器(扩展知识点)
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处理流还有序列化反序列化Serializable transient(透明的)
一、IO概述
1.1 什么是IO
生活中，你肯定经历过这样的场景。当你编辑一个文本文件，忘记了ctrl+s ，可能文件就白白编辑了。当你电脑上插入一个U盘，可以把一个视频，拷贝到你的电脑硬盘里。那么数据都是在哪些设备上的呢？键盘、内存、硬盘、外接设备等等。
我们把这种数据的传输，可以看做是一种数据的流动，按照流动的方向，以内存为基准，分为输入input 和输出output ，即流向内存是输入流，流出内存的输出流。
Java中I/O操作主要是指使用java.io包下的内容，进行输入、输出操作。输入也叫做读取数据，输出也叫做作写出数据。
1.2 IO的分类
根据数据的流向分为：输入流和输出流。
- 输入流 ：把数据从
其他设备上读取到内存中的流。 - 输出流 ：把数据从
内存中写出到其他设备上的流。
格局数据的类型分为：字节流和字符流。
- 字节流 ：以字节为单位，读写数据的流。
- 字符流 ：以字符为单位，读写数据的流。
1.3 IO的流向说明
1.4 顶级父类们
| 输入流 | 输出流 | |
|---|---|---|
| 字节流 | 字节输入流 InputStream |
字节输出流 OutputStream |
| 字符流 | 字符输入流 Reader |
字符输出流 Writer |
二、字节流
2.1 一切皆为字节
一切文件数据(文本、图片、视频等)在存储时，都是以二进制数字的形式保存，都一个一个的字节，那么传输时一样如此。所以，字节流可以传输任意文件数据。在操作流的时候，我们要时刻明确，无论使用什么样的流对象，底层传输的始终为二进制数据。
2.2 字节输出流【OutputStream】
java.io.OutputStream 抽象类是表示字节输出流的所有类的超类，将指定的字节信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。
public void close()：关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。public void flush()：刷新此输出流并强制任何缓冲的输出字节被写出。public void write(byte[] b)：将 b.length字节从指定的字节数组写入此输出流。public void write(byte[] b, int off, int len)：从指定的字节数组写入 len字节，从偏移量 off开始输出到此输出流。public abstract void write(int b)：将指定的字节输出流。
小贴士：
close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。
2.3 FileOutputStream类
OutputStream有很多子类，我们从最简单的一个子类开始。
java.io.FileOutputStream 类是文件输出流，用于将数据写出到文件。
1.构造方法
public FileOutputStream(File file)：创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。public FileOutputStream(String name)： 创建文件输出流以指定的名称写入文件。
当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有这个文件，会创建该文件。如果有这个文件，会清空这个文件的数据。
- 构造举例，代码如下：
public class FileOutputStreamConstructor throws IOException {
public static void main(String[] args) {
// 使用File对象创建流对象
File file = new File("a.txt");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
// 使用文件名称创建流对象
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("b.txt");
}
}
2.写出字节数据
- 写出字节：
write(int b)方法，每次可以写出一个字节数据，代码使用演示：
public class FOSWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
// 写出数据
fos.write(97); // 写出第1个字节
fos.write(98); // 写出第2个字节
fos.write(99); // 写出第3个字节
// 关闭资源
fos.close();
}
}
输出结果：
abc
小贴士：
- 虽然参数为int类型四个字节，但是只会保留一个字节的信息写出。
- 流操作完毕后，必须释放系统资源，调用close方法，千万记得。
- 写出字节数组：
write(byte[] b)，每次可以写出数组中的数据，代码使用演示：
public class FOSWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
// 字符串转换为字节数组
byte[] b = "黑马程序员".getBytes();
// 写出字节数组数据
fos.write(b);
// 关闭资源
fos.close();
}
}
输出结果：
黑马程序员
- 写出指定长度字节数组：
write(byte[] b, int off, int len),每次写出从off索引开始，len个字节，代码使用演示：
public class FOSWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
// 字符串转换为字节数组
byte[] b = "abcde".getBytes();
// 写出从索引2开始，2个字节。索引2是c，两个字节，也就是cd。
fos.write(b,2,2);
// 关闭资源
fos.close();
}
}
输出结果：
cd
3.数据追加续写
经过以上的演示，每次程序运行，创建输出流对象，都会清空目标文件中的数据。如何保留目标文件中数据，还能继续添加新数据呢？
public FileOutputStream(File file, boolean append)： 创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。public FileOutputStream(String name, boolean append)： 创建文件输出流以指定的名称写入文件。
这两个构造方法，参数中都需要传入一个boolean类型的值，true 表示追加数据，false 表示清空原有数据。这样创建的输出流对象，就可以指定是否追加续写了，代码使用演示：
public class FOSWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt"，true);
// 字符串转换为字节数组
byte[] b = "abcde".getBytes();
// 写出从索引2开始，2个字节。索引2是c，两个字节，也就是cd。
fos.write(b);
// 关闭资源
fos.close();
}
}
文件操作前：cd
文件操作后：cdabcde
4.写出换行
Windows系统里，换行符号是\r\n 。把
以指定是否追加续写了，代码使用演示：
public class FOSWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
// 定义字节数组
byte[] words = {97,98,99,100,101};
// 遍历数组
for (int i = 0; i < words.length; i++) {
// 写出一个字节
fos.write(words[i]);
// 写出一个换行, 换行符号转成数组写出
fos.write("\r\n".getBytes());
}
// 关闭资源
fos.close();
}
}
输出结果：
a
b
c
d
e
- 回车符
\r和换行符\n：
- 回车符：回到一行的开头（return）。
- 换行符：下一行（newline）。
- 系统中的换行：
- Windows系统里，每行结尾是
回车+换行，即\r\n；- Unix系统里，每行结尾只有
换行，即\n；- Mac系统里，每行结尾是
回车，即\r。从 Mac OS X开始与Linux统一。
2.4 字节输入流【InputStream】
java.io.InputStream 抽象类是表示字节输入流的所有类的超类，可以读取字节信息到内存中。它定义了字节输入流的基本共性功能方法。
public void close()：关闭此输入流并释放与此流相关联的任何系统资源。public abstract int read()： 从输入流读取数据的下一个字节。public int read(byte[] b)： 从输入流中读取一些字节数，并将它们存储到字节数组 b中 。
小贴士：
close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。
2.5 FileInputStream类
java.io.FileInputStream 类是文件输入流，从文件中读取字节。
1.构造方法
FileInputStream(File file)： 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的 File对象 file命名。FileInputStream(String name)： 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的路径名 name命名。
当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有该文件,会抛出FileNotFoundException 。
- 构造举例，代码如下：
public class FileInputStreamConstructor throws IOException{
public static void main(String[] args) {
// 使用File对象创建流对象
File file = new File("a.txt");
FileInputStream fos = new FileInputStream(file);
// 使用文件名称创建流对象
FileInputStream fos = new FileInputStream("b.txt");
}
}
2.读取字节数据
- 读取字节：
read方法，每次可以读取一个字节的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回-1，代码使用演示：
public class FISRead {
public static void main(String[] args) throws IOException{
// 使用文件名称创建流对象
FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
// 读取数据，返回一个字节
int read = fis.read();
System.out.println((char) read);
read = fis.read();
System.out.println((char) read);
read = fis.read();
System.out.println((char) read);
read = fis.read();
System.out.println((char) read);
read = fis.read();
System.out.println((char) read);
// 读取到末尾,返回-1
read = fis.read();
System.out.println( read);
// 关闭资源
fis.close();
}
}
输出结果：
a
b
c
d
e
-1
循环改进读取方式，代码使用演示：
public class FISRead {
public static void main(String[] args) throws IOException{
// 使用文件名称创建流对象
FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
// 定义变量，保存数据
int b ；
// 循环读取
while ((b = fis.read())!=-1) {
System.out.println((char)b);
}
// 关闭资源
fis.close();
}
}
输出结果：
a
b
c
d
e
小贴士：
- 虽然读取了一个字节，但是会自动提升为int类型。
- 流操作完毕后，必须释放系统资源，调用close方法，千万记得。
- 使用字节数组读取：
read(byte[] b)，每次读取b的长度个字节到数组中，返回读取到的有效字节个数，读取到末尾时，返回-1，代码使用演示：
public class FISRead {
public static void main(String[] args) throws IOException{
// 使用文件名称创建流对象.
FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
// 定义变量，作为有效个数
int len ；
// 定义字节数组，作为装字节数据的容器
byte[] b = new byte[2];
// 循环读取
while (( len= fis.read(b))!=-1) {
// 每次读取后,把数组变成字符串打印
System.out.println(new String(b));
}
// 关闭资源
fis.close();
}
}
输出结果：
ab
cd
ed
错误数据d，是由于最后一次读取时，只读取一个字节e，数组中，上次读取的数据没有被完全替换，所以要通过len ，获取有效的字节，代码使用演示：
public class FISRead {
public static void main(String[] args) throws IOException{
// 使用文件名称创建流对象.
FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
// 定义变量，作为有效个数
int len ；
// 定义字节数组，作为装字节数据的容器
byte[] b = new byte[2];
// 循环读取
while (( len= fis.read(b))!=-1) {
// 每次读取后,把数组的有效字节部分，变成字符串打印
System.out.println(new String(b，0，len));// len 每次读取的有效字节个数
}
// 关闭资源
fis.close();
}
}
输出结果：
ab
cd
e
小贴士：
使用数组读取，每次读取多个字节，减少了系统间的IO操作次数，从而提高了读写的效率，建议开发中使用。
2.6 字节流练习：图片复制
1. 复制原理图解
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-xi4eXLyR-1609653491810)(img/2_copy.jpg)]
2.案例实现
复制图片文件，代码使用演示：
public class Copy {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 1.创建流对象
// 1.1 指定数据源
FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\test.jpg");
// 1.2 指定目的地
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test_copy.jpg");
// 2.读写数据
// 2.1 定义数组
byte[] b = new byte[1024];
// 2.2 定义长度
int len;
// 2.3 循环读取
while ((len = fis.read(b))!=-1) {
// 2.4 写出数据
fos.write(b, 0 , len);
}
// 3.关闭资源
fos.close();
fis.close();
}
}
小贴士：
流的关闭原则：先开后关，后开先关。
三 、字符流
当使用字节流读取文本文件时，可能会有一个小问题。就是遇到中文字符时，可能不会显示完整的字符，那是因为一个中文字符可能占用多个字节存储。所以Java提供一些字符流类，以字符为单位读写数据，专门用于处理文本文件。
3.1 字符输入流【Reader】
java.io.Reader抽象类是表示用于读取字符流的所有类的超类，可以读取字符信息到内存中。它定义了字符输入流的基本共性功能方法。
public void close()：关闭此流并释放与此流相关联的任何系统资源。public int read()： 从输入流读取一个字符。public int read(char[] cbuf)： 从输入流中读取一些字符，并将它们存储到字符数组 cbuf中 。
3.2 FileReader类
java.io.FileReader 类是读取字符文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。
小贴士：
- 字符编码：字节与字符的对应规则。Windows系统的中文编码默认是GBK编码表。
idea中UTF-8- 字节缓冲区：一个字节数组，用来临时存储字节数据。
1.构造方法
FileReader(File file)： 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的File对象。FileReader(String fileName)： 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的文件的名称。
当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。类似于FileInputStream 。- 构造举例，代码如下：
public class FileReaderConstructor throws IOException{
public static void main(String[] args) {
// 使用File对象创建流对象
File file = new File("a.txt");
FileReader fr = new FileReader(file);
// 使用文件名称创建流对象
FileReader fr = new FileReader("b.txt");
}
}
2.读取字符数据
- 读取字符：
read方法，每次可以读取一个字符的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回-1，循环读取，代码使用演示：
public class FRRead {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileReader fr = new FileReader("read.txt");
// 定义变量，保存数据
int b ；
// 循环读取
while ((b = fr.read())!=-1) {
System.out.println((char)b);
}
// 关闭资源
fr.close();
}
}
输出结果：
黑
马
程
序
员
小贴士：虽然读取了一个字符，但是会自动提升为int类型。
- 使用字符数组读取：
read(char[] cbuf)，每次读取b的长度个字符到数组中，返回读取到的有效字符个数，读取到末尾时，返回-1，代码使用演示：
public class FRRead {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileReader fr = new FileReader("read.txt");
// 定义变量，保存有效字符个数
int len ；
// 定义字符数组，作为装字符数据的容器
char[] cbuf = new char[2];
// 循环读取
while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {
System.out.println(new String(cbuf));
}
// 关闭资源
fr.close();
}
}
输出结果：
黑马
程序
员序
获取有效的字符改进，代码使用演示：
public class FISRead {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileReader fr = new FileReader("read.txt");
// 定义变量，保存有效字符个数
int len ；
// 定义字符数组，作为装字符数据的容器
char[] cbuf = new char[2];
// 循环读取
while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {
System.out.println(new String(cbuf,0,len));
}
// 关闭资源
fr.close();
}
}
输出结果：
黑马
程序
员
3.3 字符输出流【Writer】
java.io.Writer 抽象类是表示用于写出字符流的所有类的超类，将指定的字符信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。
void write(int c)写入单个字符。void write(char[] cbuf)写入字符数组。abstract void write(char[] cbuf, int off, int len)写入字符数组的某一部分,off数组的开始索引,len写的字符个数。void write(String str)写入字符串。void write(String str, int off, int len)写入字符串的某一部分,off字符串的开始索引,len写的字符个数。void flush()刷新该流的缓冲。void close()关闭此流，但要先刷新它。
3.4 FileWriter类
java.io.FileWriter 类是写出字符到文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。
1.构造方法
FileWriter(File file)： 创建一个新的 FileWriter，给定要读取的File对象。FileWriter(String fileName)： 创建一个新的 FileWriter，给定要读取的文件的名称。
当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径，类似于FileOutputStream。
- 构造举例，代码如下：
public class FileWriterConstructor {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用File对象创建流对象
File file = new File("a.txt");
FileWriter fw = new FileWriter(file);
// 使用文件名称创建流对象
FileWriter fw = new FileWriter("b.txt");
}
}
2.基本写出数据
写出字符：write(int b) 方法，每次可以写出一个字符数据，代码使用演示：
public class FWWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
// 写出数据
fw.write(97); // 写出第1个字符
fw.write('b'); // 写出第2个字符
fw.write('C'); // 写出第3个字符
fw.write(30000); // 写出第4个字符，中文编码表中30000对应一个汉字。
/*
【注意】关闭资源时,与FileOutputStream不同。
如果不关闭,数据只是保存到缓冲区，并未保存到文件。
*/
// fw.close();
}
}
输出结果：
abC田
小贴士：
- 虽然参数为int类型四个字节，但是只会保留一个字符的信息写出。
- 未调用close方法，数据只是保存到了缓冲区，并未写出到文件中。
3.关闭和刷新
因为内置缓冲区的原因，如果不关闭输出流，无法写出字符到文件中。但是关闭的流对象，是无法继续写出数据的。如果我们既想写出数据，又想继续使用流，就需要flush 方法了。
flush：刷新缓冲区，流对象可以继续使用。close:先刷新缓冲区，然后通知系统释放资源。流对象不可以再被使用了。
代码使用演示：
public class FWWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
// 写出数据，通过flush
fw.write('刷'); // 写出第1个字符
fw.flush();
fw.write('新'); // 继续写出第2个字符，写出成功
fw.flush();
// 写出数据，通过close
fw.write('关'); // 写出第1个字符
fw.close();
fw.write('闭'); // 继续写出第2个字符,【报错】java.io.IOException: Stream closed
fw.close();
}
}
小贴士：即便是flush方法写出了数据，操作的最后还是要调用close方法，释放系统资源。
4、写出其他数据
- 写出字符数组 ：
write(char[] cbuf)和write(char[] cbuf, int off, int len)，每次可以写出字符数组中的数据，用法类似FileOutputStream，代码使用演示：
public class FWWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
// 字符串转换为字节数组
char[] chars = "黑马程序员".toCharArray();
// 写出字符数组
fw.write(chars); // 黑马程序员
// 写出从索引2开始，2个字节。索引2是'程'，两个字节，也就是'程序'。
fw.write(b,2,2); // 程序
// 关闭资源
fos.close();
}
}
- 写出字符串：
write(String str)和write(String str, int off, int len)，每次可以写出字符串中的数据，更为方便，代码使用演示：
public class FWWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
// 字符串
String msg = "黑马程序员";
// 写出字符数组
fw.write(msg); //黑马程序员
// 写出从索引2开始，2个字节。索引2是'程'，两个字节，也就是'程序'。
fw.write(msg,2,2); // 程序
// 关闭资源
fos.close();
}
}
- 续写和换行：操作类似于FileOutputStream。
public class FWWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象，可以续写数据
FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt"，true);
// 写出字符串
fw.write("黑马");
// 写出换行
fw.write("\r\n");
// 写出字符串
fw.write("程序员");
// 关闭资源
fw.close();
}
}
输出结果:
黑马
程序员
小贴士：字符流，只能操作文本文件，不能操作图片，视频等非文本文件。
当我们单纯读或者写文本文件时 使用字符流 其他情况使用字节流
四、IO异常的处理
1.JDK7前处理
之前的入门练习，我们一直把异常抛出，而实际开发中并不能这样处理，建议使用try...catch...finally 代码块，处理异常部分，代码使用演示：
public class HandleException1 {
public static void main(String[] args) {
// 声明变量
FileWriter fw = null;
try {
//创建流对象
fw = new FileWriter("fw.txt");
// 写出数据
fw.write("黑马程序员"); //黑马程序员
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (fw != null) {
fw.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
2.JDK7的处理(扩展知识点了解内容)
还可以使用JDK7优化后的try-with-resource 语句，该语句确保了每个资源在语句结束时关闭。所谓的资源（resource）是指在程序完成后，必须关闭的对象。
格式：
try (创建流对象语句，如果多个,使用';'隔开) {
// 读写数据
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
代码使用演示：
public class HandleException2 {
public static void main(String[] args) {
// 创建流对象
try ( FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt"); ) {
// 写出数据
fw.write("黑马程序员"); //黑马程序员
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
3.JDK9的改进(扩展知识点了解内容)
JDK9中try-with-resource 的改进，对于引入对象的方式，支持的更加简洁。被引入的对象，同样可以自动关闭，无需手动close，我们来了解一下格式。
改进前格式：
// 被final修饰的对象
final Resource resource1 = new Resource("resource1");
// 普通对象
Resource resource2 = new Resource("resource2");
// 引入方式：创建新的变量保存
try (Resource r1 = resource1;
Resource r2 = resource2) {
// 使用对象
}
改进后格式：
// 被final修饰的对象
final Resource resource1 = new Resource("resource1");
// 普通对象
Resource resource2 = new Resource("resource2");
// 引入方式：直接引入
try (resource1; resource2) {
// 使用对象
}
改进后，代码使用演示：
public class TryDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建流对象
final FileReader fr = new FileReader("in.txt");
FileWriter fw = new FileWriter("out.txt");
// 引入到try中
try (fr; fw) {
// 定义变量
int b;
// 读取数据
while ((b = fr.read())!=-1) {
// 写出数据
fw.write(b);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
五、属性集
5.1 概述
java.util.Properties 继承于 Hashtable ，来表示一个持久的属性集。它使用键值结构存储数据，每个键及其对应值都是一个字符串。该类也被许多Java类使用，比如获取系统属性时，System.getProperties 方法就是返回一个Properties对象。
5.2 Properties类
1.构造方法
public Properties():创建一个空的属性列表。
2.基本的存储方法
public Object setProperty(String key, String value)： 保存一对属性。public String getProperty(String key)：使用此属性列表中指定的键搜索属性值。public Set：所有键的名称的集合。stringPropertyNames()
public class ProDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
// 创建属性集对象
Properties properties = new Properties();
// 添加键值对元素
properties.setProperty("filename", "a.txt");
properties.setProperty("length", "209385038");
properties.setProperty("location", "D:\\a.txt");
// 打印属性集对象
System.out.println(properties);
// 通过键,获取属性值
System.out.println(properties.getProperty("filename"));
System.out.println(properties.getProperty("length"));
System.out.println(properties.getProperty("location"));
// 遍历属性集,获取所有键的集合
Set<String> strings = properties.stringPropertyNames();
// 打印键值对
for (String key : strings ) {
System.out.println(key+" -- "+properties.getProperty(key));
}
}
}
输出结果：
{filename=a.txt, length=209385038, location=D:\a.txt}
a.txt
209385038
D:\a.txt
filename -- a.txt
length -- 209385038
location -- D:\a.txt
3.与流相关的方法
public void load(InputStream inStream)： 从字节输入流中读取键值对。
参数中使用了字节输入流，通过流对象，可以关联到某文件上，这样就能够加载文本中的数据了。
文本数据格式:
filename=a.txt
length=209385038
location=D:\a.txt
加载代码演示：
public class ProDemo2 {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
// 创建属性集对象
Properties pro = new Properties();
// 加载文本中信息到属性集
pro.load(new FileInputStream("read.txt"));
// 遍历集合并打印
Set<String> strings = pro.stringPropertyNames();
for (String key : strings ) {
System.out.println(key+" -- "+pro.getProperty(key));
}
}
}
输出结果：
filename -- a.txt
length -- 209385038
location -- D:\a.txt
小贴士：文本中的数据，必须是键值对形式，可以使用空格、等号、冒号等符号分隔。
六、缓冲流
继续学习能够高效读写的缓冲流，能够转换编码的转换流，能够持久化存储对象的序列化流等等。这些功能更为强大的流，都是在基本的流对象基础之上创建而来的，就像穿上铠甲的武士一样，相当于是对基本流对象的一种增强。
6.1 概述
缓冲流,也叫高效流，是对4个基本的FileXxx 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，是在创建流对象时，会创建一个内置的默认大小的缓冲区数组，通过缓冲区读写，减少系统IO次数，从而提高读写的效率。
6.2 字节缓冲流
1.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。
构造举例，代码如下：
// 创建字节缓冲输入流
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("bis.txt"));
// 创建字节缓冲输出流
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("bos.txt"));
2.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。
- 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...
- 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
6.3 字符缓冲流
1.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。
构造举例，代码如下：
// 创建字符缓冲输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("br.txt"));
// 创建字符缓冲输出流
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("bw.txt"));
2.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，不再阐述，我们来看它们具备的特有方法。
- BufferedReader：
public String readLine(): 读一行文字。 - BufferedWriter：
public void newLine(): 写一行行分隔符,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("黑马");
// 写出换行
bw.newLine();
bw.write("程序");
bw.newLine();
bw.write("员");
bw.newLine();
// 释放资源
bw.close();
}
}
输出效果:
黑马
程序
员
6.4 练习:文本排序
请将文本信息恢复顺序。
3.侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下。愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必得裨补阙漏，有所广益。
8.愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏，臣不胜受恩感激。
4.将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用之于昔日，先帝称之曰能，是以众议举宠为督。愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。
2.宫中府中，俱为一体，陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理，不宜偏私，使内外异法也。
1.先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。
9.今当远离，临表涕零，不知所言。
6.臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。
7.先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐付托不效，以伤先帝之明，故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。
5.亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之信之，则汉室之隆，可计日而待也。
1.案例分析
- 逐行读取文本信息。
- 解析文本信息到集合中。
- 遍历集合，按顺序，写出文本信息。
2.案例实现
public class BufferedTest {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建map集合,保存文本数据,键为序号,值为文字
HashMap<String, String> lineMap = new HashMap<>();
// 创建流对象
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt"));
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt"));
// 读取数据
String line = null;
while ((line = br.readLine())!=null) {
// 解析文本
String[] split = line.split("\\.");
// 保存到集合
lineMap.put(split[0],split[1]);
}
// 释放资源
br.close();
// 遍历map集合
for (int i = 1; i <= lineMap.size(); i++) {
String key = String.valueOf(i);
// 获取map中文本
String value = lineMap.get(key);
// 写出拼接文本
bw.write(key+"."+value);
// 写出换行
bw.newLine();
}
// 释放资源
bw.close();
}
}
七、转换流
7.1 字符编码和字符集
1.字符编码
计算机中储存的信息都是用二进制数表示的，而我们在屏幕上看到的数字、英文、标点符号、汉字等字符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显示出来，称为解码 。比如说，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。
编码:字符(能看懂的)–>字节(看不懂的)
解码:字节(看不懂的)–>字符(能看懂的)
-
字符编码
Character Encoding: 就是一套自然语言的字符与二进制数之间的对应规则。编码表:生活中文字和计算机中二进制的对应规则
2.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，包括各国家文字、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符号，需要进行字符编码，一套字符集必然至少有一套字符编码。常见字符集有ASCII字符集、GBK字符集、Unicode字符集等。
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：
- 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。
- ISO-8859-1使用单字节编码，兼容ASCII编码。
- 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。
7.2 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系统的默认是GBK编码，就会出现乱码。
public class ReaderDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
FileReader fileReader = new FileReader("E:\\File_GBK.txt");
int read;
while ((read = fileReader.read()) != -1) {
System.out.print((char)read);
}
fileReader.close();
}
}
输出结果：
���
那么如何读取GBK编码的文件呢？
7.3 InputStreamReader类
转换流java.io.InputStreamReader，是Reader的子类，是从字节流到字符流的桥梁。它读取字节，并使用指定的字符集将其解码为字符。它的字符集可以由名称指定，也可以接受平台的默认字符集。
1.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。
构造举例，代码如下：
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt"));
InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt") , "GBK");
2.指定编码读取
public class ReaderDemo2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 定义文件路径,文件为gbk编码
String FileName = "E:\\file_gbk.txt";
// 创建流对象,默认UTF8编码
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName));
// 创建流对象,指定GBK编码
InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName) , "GBK");
// 定义变量,保存字符
int read;
// 使用默认编码字符流读取,乱码
while ((read = isr.read()) != -1) {
System.out.print((char)read); // ��Һ�
}
isr.close();
// 使用指定编码字符流读取,正常解析
while ((read = isr2.read()) != -1) {
System.out.print((char)read);// 大家好
}
isr2.close();
}
}
7.4 OutputStreamWriter类
转换流java.io.OutputStreamWriter ，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。它的字符集可以由名称指定，也可以接受平台的默认字符集。
1.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。
构造举例，代码如下：
OutputStreamWriter isr = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt"));
OutputStreamWriter isr2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt") , "GBK");
2.指定编码写出
public class OutputDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 定义文件路径
String FileName = "E:\\out.txt";
// 创建流对象,默认UTF8编码
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName));
// 写出数据
osw.write("你好"); // 保存为6个字节
osw.close();
// 定义文件路径
String FileName2 = "E:\\out2.txt";
// 创建流对象,指定GBK编码
OutputStreamWriter osw2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName2),"GBK");
// 写出数据
osw2.write("你好");// 保存为4个字节
osw2.close();
}
}
3.转换流理解图解
**转换流是字节与字符间的桥梁！
7.5 练习：转换文件编码
将GBK编码的文本文件，转换为UTF-8编码的文本文件。
1.案例分析
- 指定GBK编码的转换流，读取文本文件。
- 使用UTF-8编码的转换流，写出文本文件。
2.案例实现
public class TransDemo {
public static void main(String[] args) {
// 1.定义文件路径
String srcFile = "file_gbk.txt";
String destFile = "file_utf8.txt";
// 2.创建流对象
// 2.1 转换输入流,指定GBK编码
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(srcFile) , "GBK");
// 2.2 转换输出流,默认utf8编码
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(destFile));
// 3.读写数据
// 3.1 定义数组
char[] cbuf = new char[1024];
// 3.2 定义长度
int len;
// 3.3 循环读取
while ((len = isr.read(cbuf))!=-1) {
// 循环写出
osw.write(cbuf,0,len);
}
// 4.释放资源
osw.close();
isr.close();
}
}
八、序列化
8.1 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，该字节序列包含该对象的数据、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，该字节序列还可以从文件中读取回来，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数据信息，都可以用来在内存中创建对象。看图理解序列化：
8.2 ObjectOutputStream类
java.io.ObjectOutputStream 类，将Java对象的原始数据类型写出到文件,实现对象的持久存储。
1. 构造方法
public ObjectOutputStream(OutputStream out)： 创建一个指定OutputStream的ObjectOutputStream。
构造举例，代码如下：
FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream("employee.txt");
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fileOut);
2.序列化操作
- 一个对象要想序列化，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。
public class Employee implements java.io.Serializable {
public String name;
public String address;
public transient int age; // transient瞬态修饰成员,不会被序列化
public void addressCheck() {
System.out.println("Address check : " + name + " -- " + address);
}
}
- 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
8.3 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。
1.构造方法
public ObjectInputStream(InputStream in)： 创建一个指定InputStream的ObjectInputStream。
2.反序列化操作1
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。
3. 反序列化操作2
**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);
}
}
8.4 练习：序列化集合
- 将存有多个自定义对象的集合序列化操作，保存到
list.txt文件中。 - 反序列化
list.txt，并遍历集合，打印对象信息。
1.案例分析
- 把若干学生对象 ，保存到集合中。
- 把集合序列化。
- 反序列化读取时，只需要读取一次，转换为集合类型。
- 遍历集合，可以打印所有的学生信息
2.案例实现
public class SerTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建 学生对象
Student student = new Student("老王", "laow");
Student student2 = new Student("老张", "laoz");
Student student3 = new Student("老李", "laol");
ArrayList<Student> arrayList = new ArrayList<>();
arrayList.add(student);
arrayList.add(student2);
arrayList.add(student3);
// 序列化操作
// serializ(arrayList);
// 反序列化
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("list.txt"));
// 读取对象,强转为ArrayList类型
ArrayList<Student> list = (ArrayList<Student>)ois.readObject();
for (int i = 0; i < list.size(); i++ ){
Student s = list.get(i);
System.out.println(s.getName()+"--"+ s.getPwd());
}
}
private static void serializ(ArrayList<Student> arrayList) throws Exception {
// 创建 序列化流
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("list.txt"));
// 写出对象
oos.writeObject(arrayList);
// 释放资源
oos.close();
}
}
九、 打印流
9.1 概述
平时我们在控制台打印输出，是调用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。
9.2 PrintStream类
1.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")；
2.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);
}
}
十、网络编程入门
10.1软件结构
- C/S结构 ：全称为Client/Server结构，是指客户端和服务器结构。常见程序有ＱＱ、迅雷等软件。
B/S结构 ：全称为Browser/Server结构，是指浏览器和服务器结构。常见浏览器有谷歌、火狐等。
两种架构各有优势，但是无论哪种架构，都离不开网络的支持。网络编程，就是在一定的协议下，实现两台计算机的通信的程序。
10.2 网络通信协议
-
网络通信协议：通过计算机网络可以使多台计算机实现连接，位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则，这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样。在计算机网络中，这些连接和通信的规则被称为网络通信协议，它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定，通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。
-
TCP/IP协议： 传输控制协议/因特网互联协议( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，是Internet最基本、最广泛的协议。它定义了计算机如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。它的内部包含一系列的用于处理数据通信的协议，并采用了4层的分层模型，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。
上图中，TCP/IP协议中的四层分别是应用层、传输层、网络层和链路层，每层分别负责不同的通信功能。
链路层：链路层是用于定义物理传输通道，通常是对某些网络连接设备的驱动协议，例如针对光纤、网线提供的驱动。
网络层：网络层是整个TCP/IP协议的核心，它主要用于将传输的数据进行分组，将分组数据发送到目标计算机或者网络。
运输层：主要使网络程序进行通信，在进行网络通信时，可以采用TCP协议，也可以采用UDP协议。
应用层：主要负责应用程序的协议，例如HTTP协议、FTP协议等。
10.3 协议分类
通信的协议还是比较复杂的，java.net 包中包含的类和接口，它们提供低层次的通信细节。我们可以直接使用这些类和接口，来专注于网络程序开发，而不用考虑通信的细节。
java.net 包中提供了两种常见的网络协议的支持：
- UDP：用户数据报协议(User Datagram Protocol)。UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。
由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输例如视频会议都使用UDP协议，因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。
但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议。UDP的交换过程如下图所示。
特点:数据被限制在64kb以内，超出这个范围就不能发送了。
数据报(Datagram):网络传输的基本单位
-
TCP：传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。TCP协议是面向连接的通信协议，即传输数据之前，在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。
在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手”。
- 三次握手：TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠。
- 第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认。
- 第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求。
- 第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接。整个交互过程如下图所示。
完成三次握手，连接建立后，客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性，TCP协议可以保证传输数据的安全，所以应用十分广泛，例如下载文件、浏览网页等。
- 三次握手：TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠。
10.4 网络编程三要素
1. 协议
- **协议：**计算机网络通信必须遵守的规则，已经介绍过了，不再赘述。
2.IP地址
- IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address），俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。假如我们把“个人电脑”比作“一台电话”的话，那么“IP地址”就相当于“电话号码”。
IP地址分类
-
IPv4：是一个32位的二进制数，通常被分为4个字节，表示成
a.b.c.d的形式，例如192.168.65.100。其中a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数，那么最多可以表示42亿个。 -
IPv6：由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量愈来愈大，但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。
为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进制数，表示成
ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789，号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。
常用命令
- 查看本机IP地址，在控制台输入：
ipconfig
- 检查网络是否连通，在控制台输入：
ping 空格 IP地址
ping 220.181.57.216
特殊的IP地址
- 本机IP地址：
127.0.0.1、localhost。
3.端口号
网络的通信，本质上是两个进程（应用程序）的通信。每台计算机都有很多的进程，那么在网络通信时，如何区分这些进程呢？
如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识设备中的进程（应用程序）了。
- **端口号：用两个字节表示的整数，它的取值范围是065535**。其中，01023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用，普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败。
利用协议+IP地址+端口号 三元组合，就可以标识网络中的进程了，那么进程间的通信就可以利用这个标识与其它进程进行交互。
十一、TCP通信程序
11.1 概述
TCP通信能实现两台计算机之间的数据交互，通信的两端，要严格区分为客户端（Client）与服务端（Server）。
两端通信时步骤：
- 服务端程序，需要事先启动，等待客户端的连接。
- 客户端主动连接服务器端，连接成功才能通信。服务端不可以主动连接客户端。
在Java中，提供了两个类用于实现TCP通信程序：
- 客户端：
java.net.Socket类表示。创建Socket对象，向服务端发出连接请求，服务端响应请求，两者建立连接开始通信。 - 服务端：
java.net.ServerSocket类表示。创建ServerSocket对象，相当于开启一个服务，并等待客户端的连接。
11.2 Socket类
Socket 类：该类实现客户端套接字，套接字指的是两台设备之间通讯的端点。
1.构造方法
-
public Socket(String host, int port):创建套接字对象并将其连接到指定主机上的指定端口号。如果指定的host是null ，则相当于指定地址为回送地址。小贴士：回送地址(127.x.x.x) 是本机回送地址（Loopback Address），主要用于网络软件测试以及本地机进程间通信，无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，立即返回，不进行任何网络传输。
构造举例，代码如下：
Socket client = new Socket("127.0.0.1", 6666);
2. 成员方法
-
public InputStream getInputStream()： 返回此套接字的输入流。- 如果此Scoket具有相关联的通道，则生成的InputStream 的所有操作也关联该通道。
- 关闭生成的InputStream也将关闭相关的Socket。
-
public OutputStream getOutputStream()： 返回此套接字的输出流。- 如果此Scoket具有相关联的通道，则生成的OutputStream 的所有操作也关联该通道。
- 关闭生成的OutputStream也将关闭相关的Socket。
-
public void close()：关闭此套接字。- 一旦一个socket被关闭，它不可再使用。
- 关闭此socket也将关闭相关的InputStream和OutputStream 。
-
public void shutdownOutput()： 禁用此套接字的输出流。- 任何先前写出的数据将被发送，随后终止输出流。
11.3 ServerSocket类
ServerSocket类：这个类实现了服务器套接字，该对象等待通过网络的请求。
3.构造方法
public ServerSocket(int port)：使用该构造方法在创建ServerSocket对象时，就可以将其绑定到一个指定的端口号上，参数port就是端口号。
构造举例，代码如下：
ServerSocket server = new ServerSocket(6666);
4.成员方法
public Socket accept()：侦听并接受连接，返回一个新的Socket对象，用于和客户端实现通信。该方法会一直阻塞直到建立连接。
11.4 简单的TCP网络程序
1.TCP通信分析图解
- 【服务端】启动,创建ServerSocket对象，等待连接。
- 【客户端】启动,创建Socket对象，请求连接。
- 【服务端】接收连接,调用accept方法，并返回一个Socket对象。
- 【客户端】Socket对象，获取OutputStream，向服务端写出数据。
- 【服务端】Scoket对象，获取InputStream，读取客户端发送的数据。
到此，客户端向服务端发送数据成功。
自此，服务端向客户端回写数据。
- 【服务端】Socket对象，获取OutputStream，向客户端回写数据。
- 【客户端】Scoket对象，获取InputStream，解析回写数据。
- 【客户端】释放资源，断开连接。
2.客户端向服务器发送数据
服务端实现：
public class ServerTCP {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("服务端启动 , 等待连接 .... ");
// 1.创建 ServerSocket对象，绑定端口，开始等待连接
ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);
// 2.接收连接 accept 方法, 返回 socket 对象.
Socket server = ss.accept();
// 3.通过socket 获取输入流
InputStream is = server.getInputStream();
// 4.一次性读取数据
// 4.1 创建字节数组
byte[] b = new byte[1024];
// 4.2 据读取到字节数组中.
int len = is.read(b)；
// 4.3 解析数组,打印字符串信息
String msg = new String(b, 0, len);
System.out.println(msg);
//5.关闭资源.
is.close();
server.close();
}
}
客户端实现：
public class ClientTCP {
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println("客户端 发送数据");
// 1.创建 Socket ( ip , port ) , 确定连接到哪里.
Socket client = new Socket("localhost", 6666);
// 2.获取流对象 . 输出流
OutputStream os = client.getOutputStream();
// 3.写出数据.
os.write("你好么? tcp ,我来了".getBytes());
// 4. 关闭资源 .
os.close();
client.close();
}
}
3.服务器向客户端回写数据
服务端实现：
public class ServerTCP {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("服务端启动 , 等待连接 .... ");
// 1.创建 ServerSocket对象，绑定端口，开始等待连接
ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);
// 2.接收连接 accept 方法, 返回 socket 对象.
Socket server = ss.accept();
// 3.通过socket 获取输入流
InputStream is = server.getInputStream();
// 4.一次性读取数据
// 4.1 创建字节数组
byte[] b = new byte[1024];
// 4.2 据读取到字节数组中.
int len = is.read(b)；
// 4.3 解析数组,打印字符串信息
String msg = new String(b, 0, len);
System.out.println(msg);
// =================回写数据=======================
// 5. 通过 socket 获取输出流
OutputStream out = server.getOutputStream();
// 6. 回写数据
out.write("我很好,谢谢你".getBytes());
// 7.关闭资源.
out.close();
is.close();
server.close();
}
}
客户端实现：
public class ClientTCP {
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println("客户端 发送数据");
// 1.创建 Socket ( ip , port ) , 确定连接到哪里.
Socket client = new Socket("localhost", 6666);
// 2.通过Scoket,获取输出流对象
OutputStream os = client.getOutputStream();
// 3.写出数据.
os.write("你好么? tcp ,我来了".getBytes());
// ==============解析回写=========================
// 4. 通过Scoket,获取 输入流对象
InputStream in = client.getInputStream();
// 5. 读取数据数据
byte[] b = new byte[100];
int len = in.read(b);
System.out.println(new String(b, 0, len));
// 6. 关闭资源 .
in.close();
os.close();
client.close();
}
}
十二、综合案例
12.1 文件上传案例
1.文件上传分析图解
- 【客户端】输入流，从硬盘读取文件数据到程序中。
- 【客户端】输出流，写出文件数据到服务端。
- 【服务端】输入流，读取文件数据到服务端程序。
- 【服务端】输出流，写出文件数据到服务器硬盘中。
2. 基本实现
服务端实现：
public class FileUpload_Server {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("服务器 启动..... ");
// 1. 创建服务端ServerSocket
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
// 2. 建立连接
Socket accept = serverSocket.accept();
// 3. 创建流对象
// 3.1 获取输入流,读取文件数据
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(accept.getInputStream());
// 3.2 创建输出流,保存到本地 .
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.jpg"));
// 4. 读写数据
byte[] b = new byte[1024 * 8];
int len;
while ((len = bis.read(b)) != -1) {
bos.write(b, 0, len);
}
//5. 关闭 资源
bos.close();
bis.close();
accept.close();
System.out.println("文件上传已保存");
}
}
客户端实现：
public class FileUPload_Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 1.创建流对象
// 1.1 创建输入流,读取本地文件
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("test.jpg"));
// 1.2 创建输出流,写到服务端
Socket socket = new Socket("localhost", 6666);
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
//2.写出数据.
byte[] b = new byte[1024 * 8 ];
int len ;
while (( len = bis.read(b))!=-1) {
bos.write(b, 0, len);
bos.flush();
}
System.out.println("文件发送完毕");
// 3.释放资源
bos.close();
socket.close();
bis.close();
System.out.println("文件上传完毕 ");
}
}
3.文件上传优化分析
-
文件名称写死的问题
服务端，保存文件的名称如果写死，那么最终导致服务器硬盘，只会保留一个文件，建议使用系统时间优化，保证文件名称唯一，代码如下：
FileOutputStream fis = new FileOutputStream(System.currentTimeMillis()+".jpg") // 文件名称
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fis);
-
循环接收的问题
服务端，指保存一个文件就关闭了，之后的用户无法再上传，这是不符合实际的，使用循环改进，可以不断的接收不同用户的文件，代码如下：
// 每次接收新的连接,创建一个Socket
while（true）{
Socket accept = serverSocket.accept();
......
}
-
效率问题
服务端，在接收大文件时，可能耗费几秒钟的时间，此时不能接收其他用户上传，所以，使用多线程技术优化，代码如下：
while（true）{
Socket accept = serverSocket.accept();
// accept 交给子线程处理.
new Thread(() -> {
......
InputStream bis = accept.getInputStream();
......
}).start();
}
4.优化实现
public class FileUpload_Server {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("服务器 启动..... ");
// 1. 创建服务端ServerSocket
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
// 2. 循环接收,建立连接
while (true) {
Socket accept = serverSocket.accept();
/*
3. socket对象交给子线程处理,进行读写操作
Runnable接口中,只有一个run方法,使用lambda表达式简化格式
*/
new Thread(() -> {
try (
//3.1 获取输入流对象
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(accept.getInputStream());
//3.2 创建输出流对象, 保存到本地 .
FileOutputStream fis = new FileOutputStream(System.currentTimeMillis() + ".jpg");
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fis);) {
// 3.3 读写数据
byte[] b = new byte[1024 * 8];
int len;
while ((len = bis.read(b)) != -1) {
bos.write(b, 0, len);
}
//4. 关闭 资源
bos.close();
bis.close();
accept.close();
System.out.println("文件上传已保存");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
}
5.信息回写分析图解
前四步与基本文件上传一致.
- 【服务端】获取输出流，回写数据。
- 【客户端】获取输入流，解析回写数据。
6.回写实现
public class FileUpload_Server {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("服务器 启动..... ");
// 1. 创建服务端ServerSocket
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
// 2. 循环接收,建立连接
while (true) {
Socket accept = serverSocket.accept();
/*
3. socket对象交给子线程处理,进行读写操作
Runnable接口中,只有一个run方法,使用lambda表达式简化格式
*/
new Thread(() -> {
try (
//3.1 获取输入流对象
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(accept.getInputStream());
//3.2 创建输出流对象, 保存到本地 .
FileOutputStream fis = new FileOutputStream(System.currentTimeMillis() + ".jpg");
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fis);
) {
// 3.3 读写数据
byte[] b = new byte[1024 * 8];
int len;
while ((len = bis.read(b)) != -1) {
bos.write(b, 0, len);
}
// 4.=======信息回写===========================
System.out.println("back ........");
OutputStream out = accept.getOutputStream();
out.write("上传成功".getBytes());
out.close();
//================================
//5. 关闭 资源
bos.close();
bis.close();
accept.close();
System.out.println("文件上传已保存");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
}
客户端实现：
public class FileUpload_Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 1.创建流对象
// 1.1 创建输入流,读取本地文件
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("test.jpg"));
// 1.2 创建输出流,写到服务端
Socket socket = new Socket("localhost", 6666);
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
//2.写出数据.
byte[] b = new byte[1024 * 8 ];
int len ;
while (( len = bis.read(b))!=-1) {
bos.write(b, 0, len);
}
// 关闭输出流,通知服务端,写出数据完毕
socket.shutdownOutput();
System.out.println("文件发送完毕");
// 3. =====解析回写============
InputStream in = socket.getInputStream();
byte[] back = new byte[20];
in.read(back);
System.out.println(new String(back));
in.close();
// ============================
// 4.释放资源
socket.close();
bis.close();
}
}
12.2 模拟B\S服务器(扩展知识点)
模拟网站服务器，使用浏览器访问自己编写的服务端程序，查看网页效果。
1. 案例分析
-
准备页面数据，web文件夹。
复制到我们Module中，比如复制到day08中
-
我们模拟服务器端，ServerSocket类监听端口，使用浏览器访问
java
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket server = new ServerSocket(8000);
Socket socket = server.accept();
InputStream in = socket.getInputStream();
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = in.read(bytes);
System.out.println(new String(bytes,0,len));
socket.close();
server.close();
}
- 服务器程序中字节输入流可以读取到浏览器发来的请求信息
GET/web/index.html HTTP/1.1是浏览器的请求消息。/web/index.html为浏览器想要请求的服务器端的资源,使用字符串切割方式获取到请求的资源。
//转换流,读取浏览器请求第一行
BufferedReader readWb = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
String requst = readWb.readLine();
//取出请求资源的路径
String[] strArr = requst.split(" ");
//去掉web前面的/
String path = strArr[1].substring(1);
System.out.println(path);
2.案例实现
服务端实现：
public class SerDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("服务端 启动 , 等待连接 .... ");
// 创建ServerSocket 对象
ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
Socket socket = server.accept();
// 转换流读取浏览器的请求消息
BufferedReader readWb = new
BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
String requst = readWb.readLine();
// 取出请求资源的路径
String[] strArr = requst.split(" ");
// 去掉web前面的/
String path = strArr[1].substring(1);
// 读取客户端请求的资源文件
FileInputStream fis = new FileInputStream(path);
byte[] bytes= new byte[1024];
int len = 0 ;
// 字节输出流,将文件写会客户端
OutputStream out = socket.getOutputStream();
// 写入HTTP协议响应头,固定写法
out.write("HTTP/1.1 200 OK\r\n".getBytes());
out.write("Content-Type:text/html\r\n".getBytes());
// 必须要写入空行,否则浏览器不解析
out.write("\r\n".getBytes());
while((len = fis.read(bytes))!=-1){
out.write(bytes,0,len);
}
fis.close();
out.close();
readWb.close();
socket.close();
server.close();
}
}
3. 访问效果
- 火狐
小贴士：不同的浏览器，内核不一样，解析效果有可能不一样。
发现浏览器中出现很多的叉子,说明浏览器没有读取到图片信息导致。
浏览器工作原理是遇到图片会开启一个线程进行单独的访问,因此在服务器端加入线程技术。
public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
while(true){
Socket socket = server.accept();
new Thread(new Web(socket)).start();
}
}
static class Web implements Runnable{
private Socket socket;
public Web(Socket socket){
this.socket=socket;
}
public void run() {
try{
//转换流,读取浏览器请求第一行
BufferedReader readWb = new
BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
String requst = readWb.readLine();
//取出请求资源的路径
String[] strArr = requst.split(" ");
System.out.println(Arrays.toString(strArr));
String path = strArr[1].substring(1);
System.out.println(path);
FileInputStream fis = new FileInputStream(path);
System.out.println(fis);
byte[] bytes= new byte[1024];
int len = 0 ;
//向浏览器 回写数据
OutputStream out = socket.getOutputStream();
out.write("HTTP/1.1 200 OK\r\n".getBytes());
out.write("Content-Type:text/html\r\n".getBytes());
out.write("\r\n".getBytes());
while((len = fis.read(bytes))!=-1){
out.write(bytes,0,len);
}
fis.close();
out.close();
readWb.close();
socket.close();
}catch(Exception ex){
}
}
}
}
访问效果：
