IO（二）：Reader,Writer和PrintWriter

1.读取classpath资源

我们知道，Java存放.class的目录或jar包也可以包含任意其他类型的文件，例如：
配置文件，例如.properties；
图片文件，例如.jpg；
文本文件，例如.txt，.csv；
……
从classpath读取文件就可以避免不同环境下文件路径不一致的问题：如果我们把default.properties文件放到classpath中，就不用关心它的实际存放路径。
在classpath中的资源文件，路径总是以／开头，我们先获取当前的Class对象，然后调用getResourceAsStream()就可以直接从classpath读取任意的资源文件：

try (InputStream input = getClass().getResourceAsStream("/default.properties")) {
    // TODO:
}

如果我们把默认的配置放到jar包中，再从外部文件系统读取一个可选的配置文件，就可以做到既有默认的配置文件，又可以让用户自己修改配置：

Properties props = new Properties();
props.load(inputStreamFromClassPath("/default.properties"));
props.load(inputStreamFromFile("./conf.properties"));

这样读取配置文件，应用程序启动就更加灵活。

2.序列化

序列化是指把一个Java对象变成二进制内容，本质上就是一个byte[]数组。为什么要把Java对象序列化呢？因为序列化后可以把byte[]保存到文件中，或者把byte[]通过网络传输到远程，这样，就相当于把Java对象存储到文件或者通过网络传输出去了。
有序列化，就有反序列化，即把一个二进制内容（也就是byte[]数组）变回Java对象。有了反序列化，保存到文件中的byte[]数组又可以“变回”Java对象，或者从网络上读取byte[]并把它“变回”Java对象。
一个Java对象要能序列化，必须实现一个特殊的java.io.Serializable接口，它的定义如下：

public interface Serializable {
}

2.1.序列化

把一个Java对象变为byte[]数组，需要使用ObjectOutputStream。它负责把一个Java对象写入一个字节流：

public static void main(String[] args) throws IOException {
        ByteArrayOutputStream stream = new ByteArrayOutputStream();
        try(ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(stream)){
            outputStream.write(123);
            outputStream.writeUTF("Hello");
            outputStream.writeObject(Double.valueOf(123.456));
        }
        System.out.println(Arrays.toString(stream.toByteArray()));
    }

ObjectOutputStream既可以写入基本类型，如int，boolean，也可以写入String（以UTF-8编码），还可以写入实现了Serializable接口的Object。
因为写入Object时需要大量的类型信息，所以写入的内容很大。

2.2.反序列化

和ObjectOutputStream相反，ObjectInputStream负责从一个字节流读取Java对象：

try (ObjectInputStream input = new ObjectInputStream(...)) {
    int n = input.readInt();
    String s = input.readUTF();
    Double d = (Double) input.readObject();
}

除了能读取基本类型和String类型外，调用readObject()可以直接返回一个Object对象。要把它变成一个特定类型，必须强制转型。
readObject()可能抛出的异常有：
ClassNotFoundException：没有找到对应的Class；
InvalidClassException：Class不匹配。
实际上，Java本身提供的基于对象的序列化和反序列化机制既存在安全性问题，也存在兼容性问题。更好的序列化方法是通过JSON这样的通用数据结构来实现，只输出基本类型（包括String）的内容，而不存储任何与代码相关的信息。

3.Reader

Reader是Java的IO库提供的另一个输入流接口。和InputStream的区别是，InputStream是一个字节流，即以byte为单位读取，而Reader是一个字符流，即以char为单位读取：

reader.jpg

3.1.FileReader

FileReader是Reader的一个子类，它可以打开文件并获取Reader。下面的代码演示了如何完整地读取一个FileReader的所有字符：

public static void main(String[] args) throws IOException {
        Reader reader = new FileReader("C:\\upload_file\\IOTest.txt");
        while(true){
            int n = reader.read();
            if(n == -1){
                break;
            }
            System.out.println((char) n);
        }
        reader.close();
    }

我们可以先设置一个缓冲区，然后，每次尽可能地填充缓冲区：

public void readFile() throws IOException {
    try (Reader reader = new FileReader("src/readme.txt")) {
        char[] buffer = new char[1000];
        int n;
        while ((n = reader.read(buffer)) != -1) {
            System.out.println("read " + n + " chars.");
        }
    }
}

3.2.InputStreamReader

Reader和InputStream有什么关系？
除了特殊的CharArrayReader和StringReader，普通的Reader实际上是基于InputStream构造的，因为Reader需要从InputStream中读入字节流（byte），然后，根据编码设置，再转换为char就可以实现字符流。如果我们查看FileReader的源码，它在内部实际上持有一个FileInputStream。
既然Reader本质上是一个基于InputStream的byte到char的转换器，那么，如果我们已经有一个InputStream，想把它转换为Reader，是完全可行的。InputStreamReader就是这样一个转换器，它可以把任何InputStream转换为Reader。示例代码如下：

// 持有InputStream:
InputStream input = new FileInputStream("src/readme.txt");
// 变换为Reader:
Reader reader = new InputStreamReader(input, "UTF-8");

使用InputStreamReader，可以把一个InputStream转换成一个Reader。

4.Writer

Reader是带编码转换器的InputStream，它把byte转换为char，而Writer就是带编码转换器的OutputStream，它把char转换为byte并输出。
Writer和OutputStream的区别如下：

writer.jpg

Writer是所有字符输出流的超类，它提供的方法主要有：
写入一个字符（0~65535）：void write(int c)；
写入字符数组的所有字符：void write(char[] c)；
写入String表示的所有字符：void write(String s)。

4.1.FileWriter

FileWriter就是向文件中写入字符流的Writer。它的使用方法和FileReader类似：

try (Writer writer = new FileWriter("readme.txt")) {
    writer.write('H'); // 写入单个字符
    writer.write("Hello".toCharArray()); // 写入char[]
    writer.write("Hello"); // 写入String
}

4.2.OutputStreamWriter

普通的Writer实际上是基于OutputStream构造的，它接收char，然后在内部自动转换成一个或多个byte，并写入OutputStream。因此，OutputStreamWriter就是一个将任意的OutputStream转换为Writer的转换器：

try (Writer writer = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("readme.txt"), "UTF-8")) {
    // TODO:
}

上述代码实际上就是FileWriter的一种实现方式。这和上一节的InputStreamReader是一样的。

5.PrintStream和PrintWriter

PrintStream是一种FilterOutputStream，它在OutputStream的接口上，额外提供了一些写入各种数据类型的方法：
写入int：print(int)
写入boolean：print(boolean)
写入String：print(String)
写入Object：print(Object)，实际上相当于print(object.toString())
…
以及对应的一组println()方法，它会自动加上换行符。
PrintStream和OutputStream相比，除了添加了一组print()/println()方法，可以打印各种数据类型，比较方便外，它还有一个额外的优点，就是不会抛出IOException，这样我们在编写代码的时候，就不必捕获IOException。

5.1.PrintWriter

PrintStream最终输出的总是byte数据，而PrintWriter则是扩展了Writer接口，它的print()/println()方法最终输出的是char数据。两者的使用方法几乎是一模一样的：

public static void main(String[] args) throws IOException {
        StringWriter writer = new StringWriter();
        try(PrintWriter printWriter = new PrintWriter(writer)){
            printWriter.println("hello");
            printWriter.println(123);
            printWriter.println(true);
        }
        System.out.println(writer.toString());
    }