Java IO流

IO 即 Input / Output ,输入输出流。IO流在Java中分为输入流和输出流,而根据数据的处理方式又分为字节流和字符流。

Java IO 流的 40 多个类都是从如下 4 个 抽象类基类中派生出来的。

  • InputStream /Reader : 所有的输入流的基类,前者是字节输入流,后者是字符输入流
  • OutputStream / Writer : 所有的输出流的基类,前者是字节输出流,后者是字符输出流

字节流

InputStream(字节输入流)

InputStream 用于从源头(通常是文件)读取数据(字节信息)到内存中,java.io.InputStream 抽象类是所有字节输入流的父类。

InputStream 常用方法:

  • read() :返回输入流中下一个字节的数据。返回的值介于 0 - 255 之间。如果未读取任何字节,代码返回 -1 ,表示文件结束。
  • read(byte b[ ] ):从输入流读取一些字节存储到数组 b 中。如果数组 b 的长度为 0 ,则不读取。如果没有可用字节读取,返回 -1。如果有可用字节读取,则最多读取的字节数等于 b.length ,返回读取的字节数。这个方法等价于 read(b , 0 , b.length)。
  • read(byte b[] , int off , int len):在 read(byte b [ ]) 方法的基础上增加了 off 参数(偏移量)和 len参数(要读取的最大字节数)。
  • skip(long n):忽略输入流中的 n 个字节,返回实际忽略的字节数
  • avaliable():返回输入流中可以读取的字节数
  • close():关闭输入流释放·相关的系统资源
    public static void main(String[] args) {

        try(InputStream fis = new FileInputStream("IO/input.txt")){
            System.out.println("number of remaining bytes: " + fis.available());
            int content;
            long skip = fis.skip(2);
            System.out.println("the actual number of bytes skipped: " +skip);
            System.out.println("the content read from file: ");
            while((content = fis.read()) != -1){
                System.out.println((char) content);
            }

        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }

input文件内容:

输出:

Java IO流_第1张图片

不过,一般不会单独使用 FileInputStream ,通常配合 BufferedInputStream (字符缓冲输入流)使用

  public static void main(String[] args){
        //新建一个 BufferedInputStream 对象
        try(BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream("IO/input.txt"))){
        // 读取文件内容
            byte[] content = new byte[bufferedInputStream.available()];
            bufferedInputStream.read(content , 0 , bufferedInputStream.available());
            String result = new String(content);
            System.out.println(result);
        }catch (IOException E){
            E.printStackTrace();
        }

    }

输出:

Java IO流_第2张图片

DataInputStream 用于读取指定类型数据,不能单独使用,必须结合其它流,比如 FileInputStream。

FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("input.txt");
//必须将fileInputStream作为构造参数才能使用
DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(fileInputStream);
//可以读取任意具体的类型数据
dataInputStream.readBoolean();
dataInputStream.readInt();
dataInputStream.readUTF();

 ObjectInputStream 用于从输入流中读取 Java 对象(反序列化),ObjectOutputStream 用于将对象写入到输出流(序列化)。

ObjectInputStream input = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.data"));
MyClass object = (MyClass) input.readObject();
input.close();

OutputStream (字节输入流)

OutputStream 用于将数据(字节信息)写入到目的地(通常是文件),java.io.OutputStream 抽象类是所有字节输出流的父类。

OutputStream 常用方法:

  • write() :将特定字节写入到输出流。
  • write(byte b[ ] ):将数组 b 写入到输出流。这个方法等价于 write(b , 0 , b.length)。
  • write(byte b[] , int off , int len):在 write(byte b [ ]) 方法的基础上增加了 off 参数(偏移量)和 len参数(要写入的最大字节数)。
  • flush():刷新次输出流并强制写出所有缓冲的输出字节
  • close():关闭输出流释放·相关的系统资源

FileOutputStream 是最常用的字节输出流对象,可直接指定文件路径,可以直接输出单字节数据,也可以输出指定的字节数组。

    public static void main(String[] args) {
        try(FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("IO/output.txt")){
            byte[] array = "hello,world".getBytes();
            outputStream.write(array); //将 array 写入到 output 文件,会覆盖 output 文件内容
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }

结果:

Java IO流_第3张图片

类似于 FileInputStream ,FileOutputStream 通常也会配合 BufferedOutputStream(字节缓冲输出流)来使用。

    public static void main(String[] args) {
        try(BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("IO/output.txt"))){
            byte[] out = "hello,world".getBytes();
            bufferedOutputStream.write(out);
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }

DataOutputStream 用于写入指定类型数据,不能单独使用,必须结合其它流,比如 FileOutputStream

// 输出流
FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("out.txt");
DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(fileOutputStream);
// 输出任意数据类型
dataOutputStream.writeBoolean(true);
dataOutputStream.writeByte(1);

ObjectOutputStream 用于从输入流中读取 Java 对象(ObjectOutputStream ,反序列化),ObjectOutputStream 将对象写入到输出流(ObjectOutputStream ,序列化)

ObjectOutputStream output = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("file.txt")
Person person = new Person("tom", 16);
output.writeObject(person);

字符流

虽然文件读写或者网络发送接收的信息最小存储单元是字节,但是字符流是由Java 虚拟机将字节转换得到的,这个过程比较耗时,如果不知道编码类型还很容易出现乱码

将上面的 FileInputStream 代码示例中的 input.txt 文件内容改成中文:

输出:

Java IO流_第4张图片

因此,IO流提供了一个直接操作字符的接口,方便平时对字符的流操作。比如音频文件、图片等媒体文件用字节流比较好,如果涉及到字符的话使用字符流比较好。


Reader(字符输入流)

Reader 用于从源头(通常是文件)读取数据(字符信息)到内存中,java.io.Reader 抽象类是所有字符输入流的父类。

Reader 用于读取文本,InputStream 用于读原始字节。

Reader 常用方法:

  • read() :从输入流读取一个字符
  • read(char[ ] cbuf):从输入流读取一些字符存储到数组 cbuf 中。这个方法等价于 read(cbuf, 0 , cbuf.length)。
  • read(char[] cbuf , int off , int len):在 read(char[] cbuf) 方法的基础上增加了 off 参数(偏移量)和 len参数(要读取的最大字节数)。
  • skip(long n):忽略输入流中的 n 个字符,返回实际忽略的字节数
  • close():关闭输入流释放相关的系统资源
// 字节流转换为字符流的桥梁
public class InputStreamReader extends Reader {
}
// 用于读取字符文件
public class FileReader extends InputStreamReader {
}

FileReader 是继承于 InputStreamReader的

    public static void main(String[] args) {
        try (FileReader fileReader = new FileReader("IO/input.txt");) {
            int content;
            long skip = fileReader.skip(3);
            System.out.println("The actual number of bytes skipped:" + skip);
            System.out.print("The content read from file:");
            while ((content = fileReader.read()) != -1) {
                System.out.print((char) content);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

input文件:

Java IO流_第5张图片

输出:

Java IO流_第6张图片


Writer(字符输出流)

Writer用于将数据(字符信息)写入到目的地(通常是文件),java.io.Writer 抽象类是所有字符输出流的父类

Writer常用方法:

  • write(int c ) :写入单个字符
  • write(char[] b ):将数组 b 写入到输出流。这个方法等价于 write(b , 0 , b.length)。
  • write(char[] b , int off , int len):在 write(char[] b) 方法的基础上增加了 off 参数(偏移量)和 len参数(要写入的最大字符数)。
  • write(String s):将字符串 s 写入到输出流。这个方法等价于 write(s , 0 , s.length())。
  • write(String s, int off , int len):在 write(String s) 方法的基础上增加了 off 参数(偏移量)和 len参数(要写入的最大字符数)。
  • append(char c ):将指定的字符附加到指定的 Writer 对象并返回该 Writer 对象。
  • flush():刷新次输出流并强制写出所有缓冲的输出字符
  • close():关闭输出流释放·相关的系统资源
// 字符流转换为字节流的桥梁
public class OutputStreamWriter extends Writer {
}
// 用于写入字符到文件
public class FileWriter extends OutputStreamWriter {
}

FileWriter 继承于 OutputStreamWriter.

    public static void main(String[] args) {
        try (Writer output = new FileWriter("IO/output.txt")) {
            output.write("你好,世界");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

输出结果:

Java IO流_第7张图片


字节缓冲流

IO 操作是很消耗性能的,缓冲流将数据加载至缓冲区,一次性读取/写入多个字节,从而避免频繁的 IO 操作,提高流的传输效率。


BufferedInputStream (字节缓冲输入流)

BufferedInputStream 从源头(通常是文件)读取数据(字节信息)到内存的过程中不会一个字节一个字节的读取,而是会先将读取到的字节存放在缓存区,并从内部缓冲区中单独读取字节。这样大幅减少了 IO 次数,提高了读取效率。

// 新建一个 BufferedInputStream 对象
BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream("input.txt"));

 BufferedInputStream 内部维护了一个缓冲区,这个缓冲区实际就是一个字节数组。


BufferedOutputStream (字节缓冲输出流)

BufferedOutputStream 将数据(字节信息)写入到目的地(通常是文件)的过程中不会一个字节一个字节的写入,而是会先将要写入的字节存放在缓存区,并从内部缓冲区中单独写入字节。这样大幅减少了 IO 次数,提高了读取效率

try (BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("output.txt"))) {
    byte[] array = "JavaGuide".getBytes();
    bos.write(array);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

类似于 BufferedInputStream ,BufferedOutputStream 内部也维护了一个缓冲区,并且,这个缓存区的大小也是 8192 字节。


字符缓冲流

BufferedReader (字符缓冲输入流)和 BufferedWriter(字符缓冲输出流)类似于 BufferedInputStream(字节缓冲输入流)和BufferedOutputStream(字节缓冲输入流),内部都维护了一个字节数组作为缓冲区。不过,前者主要是用来操作字符信息。


打印流

System.out.println("hello,world")

System.out 实际是用于获取一个 PrintStream 对象,print 方法实际调用的是 PrintStream 对象的 write 方法。

PrintStream 属于字节打印流,与之对应的是 PrintWriter(字符打印流)。PrintStreamOutputStream 的子类,PrintWriterWriter 的子类。

public class PrintStream extends FilterOutputStream
    implements Appendable, Closeable {
}
public class PrintWriter extends Writer {
}

随机访问流

随机访问流,指的是支持随意跳转到文件的任意位置进行读写的 RandomAccessFile

RandomAccessFile 的构造方法如下,我们可以指定 mode (读写模式)。

// openAndDelete 参数默认为 false 表示打开文件并且这个文件不会被删除
public RandomAccessFile(File file, String mode)
    throws FileNotFoundException {
    this(file, mode, false);
}
// 私有方法
private RandomAccessFile(File file, String mode, boolean openAndDelete)  throws FileNotFoundException{
  // 省略大部分代码
}

读写模式主要有以下四种:

  • r:只读模式
  • rw:读写模式
  • rws:相对于 rw,rws 同步更新对“文件的内容”或“元数据”的修改到外部存储设备
  • rwd:相对于 rw,rwd 同步更新对“文件的内容”的修改到外部存储设备

文件内容指的是文件中实际保存的数据,元数据则是用来描述文件属性:比如文件的大小信息、创建和修改时间。

output文件:

执行:

 public static void main(String[] args) {

        try(RandomAccessFile accessFile = new RandomAccessFile(new File("IO/output.txt"),"rw")){
            System.out.println("当前文件的读写偏移量:" + accessFile.getFilePointer());
            accessFile.seek(accessFile.length());
            System.out.println("seek设置后的文件读写偏移量:" + accessFile.getFilePointer());
            accessFile.write(new byte[]{'H','E','L','L','O'});
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }

结果:

Java IO流_第8张图片

RandomAccessFilewrite 方法在写入对象时,如果对应的位置已经有数据的话,会将其覆盖掉,如果没有的话则写入数据。

RandomAccessFile 比较常见的一个应用就是实现大文件的断点续传。简单来说就是上传文件中途暂停或失败(比如遇到网络问题)之后,不需要重新上传,只需要上传那些未成功上传的文件分片即可。

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