Java_流
一、字符流
学习了字节流，使用字节流可以读取文件中的字节数据。但是如果文件中有中文，使用字节流来读取，就有可能读到半个汉字的情况，这样会导致乱码。虽然使用读取全部字节的方法不会出现乱码，但是如果文件过大又不太合适。
所以Java专门为我们提供了另外一种流，叫字符流，可以字符流是专门为读取文本数据而生的。
1.1 FileReader类
字符流中的FileReader类，这是字符输入流，用来将文件中的字符数据读取到程序中来。
FileReader读取文件的步骤如下：
第一步：创建FileReader对象与要读取的源文件接通
第二步：调用read()方法读取文件中的字符
第三步：调用close()方法关闭流
需要用到的方法：先通过构造器创建对象，再通过read方法读取数据（注意：两个read方法的返回值，含义不一样）
/**
* 目标：掌握文件字符输入流。
*/
public class FileReaderTest1 {
public static void main(String[] args) {
try (
// 1、创建一个文件字符输入流管道与源文件接通
Reader fr = new FileReader("io-app2\\src\\itheima01.txt");
){
// 2、一个字符一个字符的读（性能较差）
// int c; // 记住每次读取的字符编号。
// while ((c = fr.read()) != -1){
// System.out.print((char) c);
// }
// 每次读取一个字符的形式，性能肯定是比较差的。
// 3、每次读取多个字符。（性能是比较不错的！）
char[] buffer = new char[3];
int len; // 记住每次读取了多少个字符。
while ((len = fr.read(buffer)) != -1){
// 读取多少倒出多少
System.out.print(new String(buffer, 0, len));
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
1.2 FileWriter类
FileReader，它可以将文件中的字符数据读取到程序中来。接下来，学习FileWriter了，它可以将程序中的字符数据写入文件。
FileWriter往文件中写字符数据的步骤如下：
第一步：创建FileWirter对象与要读取的目标文件接通
第二步：调用write(字符数据/字符数组/字符串)方法读取文件中的字符
第三步：调用close()方法关闭流
需要用到的方法如下：构造器是用来创建FileWriter对象的，有了对象才能调用write方法写数据到文件。
接下来，用代码演示一下：
/**
* 目标：掌握文件字符输出流：写字符数据出去
*/
public class FileWriterTest2 {
public static void main(String[] args) {
try (
// 0、创建一个文件字符输出流管道与目标文件接通。
// 覆盖管道
// Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/out.txt");
// 追加数据的管道
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/out.txt", true);
){
// 1、public void write(int c):写一个字符出去
fw.write('a');
fw.write(97);
//fw.write('磊'); // 写一个字符出去
fw.write("\r\n"); // 换行
// 2、public void write(String c)写一个字符串出去
fw.write("我爱你中国abc");
fw.write("\r\n");
// 3、public void write(String c ,int pos ,int len):写字符串的一部分出去
fw.write("我爱你中国abc", 0, 5);
fw.write("\r\n");
// 4、public void write(char[] buffer):写一个字符数组出去
char[] buffer = {'黒', '嘛', 'a', 'b', 'c'};
fw.write(buffer);
fw.write("\r\n");
// 5、public void write(char[] buffer ,int pos ,int len):写字符数组的一部分出去
fw.write(buffer, 0, 2);
fw.write("\r\n");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
1.3 FileWriter写的注意事项
学习了FileWriter字符输出流的基本使用。但是，这里有一个小问题需要说下一：FileWriter写完数据之后，必须刷新或者关闭，写出去的数据才能生效。
比如：下面的代码只调用了写数据的方法，没有关闭流的方法。当你打开目标文件时，是看不到任何数据的。
为什么呢？
当创建文件字符输出流的时候，会在内存中分配一块缓冲区，以后再拿文件字符输出流写数据的时候并不会直接写到文件里面，而是先写到缓冲区里，因为缓冲区在内存中，程序将数据向内存写速度是很快的，将数据都写入缓冲区之后通过一种机制把缓冲区里面的数据全部只需要一次就可以写到文件里。这样就只需要进行一次系统调用，性能没得说。缓冲区如果装满了还没有进行刷新系统会自动将缓冲区的内容放到文件中，不要考虑缓冲区文件是否会丢失。
所以问题就是如何通知缓冲区？
方案一：刷新缓冲区
方案二：关闭流，关闭流就包含刷新缓冲区
//1.创建FileWriter对象
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/out.txt");
//2.写字符数据出去
fw.write('a');
fw.write('b');
fw.write('c');
而下面的代码，加上了flush()方法之后，数据就会立即到目标文件中去。
//1.创建FileWriter对象
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/itheima03out.txt");
//2.写字符数据出去
fw.write('a');
fw.write('b');
fw.write('c');
//3.刷新
fw.flush();
下面的代码，调用了close()方法，数据也会立即到文件中去。因为close()方法在关闭流之前，会将内存中缓存的数据先刷新到文件，再关流。
//1.创建FileWriter对象
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/itheima03out.txt");
//2.写字符数据出去
fw.write('a');
fw.write('b');
fw.write('c');
//3.关闭流
fw.close(); //会先刷新，再关流
但是需要注意的是，关闭流之后，就不能在对流进行操作了。否则会出异常
二、缓冲流
学习完字符流之后，接下来学习一下缓冲流。还是先来认识一下缓存流，再来说一下它的作用。缓冲流有四种，如下图所示
缓冲流的作用：可以对原始流进行包装，提高原始流读写数据的性能。
2.1 缓冲字节流
我们先来学习字节缓冲流是如何提高读写数据的性能的，原理如下图所示。是因为在缓冲流的底层自己封装了一个长度为8KB（8129byte）的字节数组，但是缓冲流不能单独使用，它需要依赖于原始流。
-
读数据时： 它先用原始字节输入流一次性读取8KB的数据存入缓冲流内部的数组中（ps: 先一次多囤点货），再从8KB的字节数组中读取一个字节或者多个字节（把消耗屯的货）。
-
写数据时： 它是先把数据写到缓冲流内部的8BK的数组中（ps: 先攒一车货），等数组存满了，再通过原始的字节输出流，一次性写到目标文件中去（把囤好的货，一次性运走）。
在创建缓冲字节流对象时，需要封装一个原始流对象进来。构造方法
如果我们用缓冲流复制文件，代码写法如下:
public class BufferedInputStreamTest1 {
public static void main(String[] args) {
try (
InputStream is = new FileInputStream("io-app2/src/itheima01.txt");
// 1、定义一个字节缓冲输入流包装原始的字节输入流
InputStream bis = new BufferedInputStream(is);
OutputStream os = new FileOutputStream("io-app2/src/itheima01_bak.txt");
// 2、定义一个字节缓冲输出流包装原始的字节输出流
OutputStream bos = new BufferedOutputStream(os);
){
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while ((len = bis.read(buffer)) != -1){
bos.write(buffer, 0, len);
}
System.out.println("复制完成！！");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
2.2 字符缓冲流
接下来，我们学习另外两个缓冲流 —— 字符缓冲流。它的原理和字节缓冲流是类似的，它底层也会有一个8KB的数组，但是这里是字符数组。字符缓冲流也不能单独使用，它需要依赖于原始字符流一起使用。
- BufferedReader读数据时： 它先原始字符输入流一次性读取8KB的数据存入缓冲流内部的数组中（ps: 先一次多囤点货），再从8KB的字符数组中读取一个字符或者多个字符（把消耗屯的货）。
创建BufferedReader对象需要用到BufferedReader的构造方法，内部需要封装一个原始的字符输入流，我们可以传入FileReader.
而且BufferedReader还要特有的方法，一次可以读取文本文件中的一行
使用BufferedReader读取数据的代码如下
public class BufferedReaderTest2 {
public static void main(String[] args) {
try (
Reader fr = new FileReader("io-app2\\src\\itheima04.txt");
// 创建一个字符缓冲输入流包装原始的字符输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
){
// char[] buffer = new char[3];
// int len;
// while ((len = br.read(buffer)) != -1){
// System.out.print(new String(buffer, 0, len));
// }
// System.out.println(br.readLine());
// System.out.println(br.readLine());
// System.out.println(br.readLine());
// System.out.println(br.readLine());
String line; // 记住每次读取的一行数据
while ((line = br.readLine()) != null){
System.out.println(line);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
- BufferedWriter写数据时： 它是先把数据写到字符缓冲流内部的8BK的数组中（ps: 先攒一车货），等数组存满了，再通过原始的字符输出流，一次性写到目标文件中去（把囤好的货，一次性运走）。如下图所示
创建BufferedWriter对象时需要用到BufferedWriter的构造方法，而且内部需要封装一个原始的字符输出流，我们这里可以传递FileWriter。
而且BufferedWriter新增了一个功能，可以用来写一个换行符
接下来，用代码演示一下，使用BufferedWriter往文件中写入字符数据。
public class BufferedWriterTest3 {
public static void main(String[] args) {
try (
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/itheima05out.txt", true);
// 创建一个字符缓冲输出流管道包装原始的字符输出流
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);
){
bw.write('a');
bw.write(97);
bw.write('磊');
bw.newLine();
bw.write("我爱你中国abc");
bw.newLine();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
2.3 缓冲流性能分析
我们说缓冲流内部多了一个数组，可以提高原始流的读写性能。讲到这一定有同学有这么一个疑问，它和我们使用原始流，自己加一个8BK数组不是一样的吗？ 缓冲流就一定能提高性能吗？先告诉同学们答案，缓冲流不一定能提高性能。
下面我们用一个比较大文件（889MB）复制，做性能测试，分别使用下面四种方式来完成文件复制，并记录文件复制的时间。
① 使用低级流一个字节一个字节的复制
② 使用低级流按照字节数组的形式复制
③ 使用缓冲流一个字节一个字节的复制
④ 使用缓冲流按照字节数组的形式复制
低级流一个字节复制: 慢得简直让人无法忍受
低级流按照字节数组复制(数组长度1024): 12.117s
缓冲流一个字节复制: 11.058s
缓冲流按照字节数组复制(数组长度1024): 2.163s
【注意：这里的测试只能做一个参考，和电脑性能也有直接关系】
经过上面的测试，我们可以得出一个结论：默认情况下，采用一次复制1024个字节，缓冲流完胜。
但是，缓冲流就一定性能高吗？我们采用一次复制8192个字节试试
低级流按照字节数组复制(数组长度8192): 2.535s
缓冲流按照字节数组复制(数组长度8192): 2.088s
经过上面的测试，我们可以得出一个结论：一次读取8192个字节时，低级流和缓冲流性能相当。 相差的那几毫秒可以忽略不计。
继续把数组变大，看一看缓冲流就一定性能高吗？现在采用一次读取1024*32个字节数据试试
低级流按照字节数组复制(数组长度8192): 1.128s
缓冲流按照字节数组复制(数组长度8192): 1.133s
经过上面的测试，我们可以得出一个结论：数组越大性能越高，低级流和缓冲流性能相当。 相差的那几秒可以忽略不计。
继续把数组变大，看一看缓冲流就一定性能高吗？现在采用一次读取1024*6个字节数据试试
低级流按照字节数组复制(数组长度8192): 1.039s
缓冲流按照字节数组复制(数组长度8192): 1.151s
此时你会发现，当数组大到一定程度，性能已经提高了多少了，甚至缓冲流的性能还没有低级流高。
最终总结一下：缓冲流的性能不一定比低级流高，其实低级流自己加一个数组，性能其实是不差。 只不过缓冲流帮你加了一个相对而言大小比较合理的数组 。
三、转换流
前面学习过FileReader读取文件中的字符，但是同学们注意了，FileReader默认只能读取UTF-8编码格式的文件。如果使用FileReader读取GBK格式的文件，可能存在乱码，因为FileReader它遇到汉字默认是按照3个字节来读取的，而GBK格式的文件一个汉字是占2个字节，这样就会导致乱码。
Java给我们提供了另外两种流InputStreamReader，OutputStreamWriter，这两个流我们把它叫做转换流。它们可以将字节流转换为字符流，并且可以指定编码方案。
3.1 InputStreamReader类
接下来，先学习InputStreamReader类，你看这个类名就比较有意思，前面是InputStream表示字节输入流，后面是Reader表示字符输入流，合在一起意思就是表示可以把InputStream转换为Reader，最终InputStreamReader其实也是Reader的子类，所以也算是字符输入流。
InputStreamReader也是不能单独使用的，它内部需要封装一个InputStream的子类对象，再指定一个编码表，如果不指定编码表，默认会按照UTF-8形式进行转换。
需求：我们可以先准备一个GBK格式的文件，然后使用下面的代码进行读取，看是是否有乱码。
public class InputStreamReaderTest2 {
public static void main(String[] args) {
try (
// 1、得到文件的原始字节流（GBK的字节流形式）
InputStream is = new FileInputStream("io-app2/src/itheima06.txt");
// 2、把原始的字节输入流按照指定的字符集编码转换成字符输入流
Reader isr = new InputStreamReader(is, "GBK");
// 3、把字符输入流包装成缓冲字符输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
){
String line;
while ((line = br.readLine()) != null){
System.out.println(line);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
执行完之后，你会发现没有乱码。
3.2 OutputStreamWriter类
接下来，我们先学习OutputStreamWriter类，你看这个类名也比较有意思，前面是OutputStream表示字节输出流，后面是Writer表示字符输出流，合在一起意思就是表示可以把OutputStream转换为Writer，最终OutputStreamWriter其实也是Writer的子类，所以也算是字符输出流。
OutputStreamReader也是不能单独使用的，它内部需要封装一个OutputStream的子类对象，再指定一个编码表，如果不指定编码表，默认会按照UTF-8形式进行转换。
需求：我们可以先准备一个GBK格式的文件，使用下面代码往文件中写字符数据。
public class OutputStreamWriterTest3 {
public static void main(String[] args) {
// 指定写出去的字符编码。
try (
// 1、创建一个文件字节输出流
OutputStream os = new FileOutputStream("io-app2/src/itheima07out.txt");
// 2、把原始的字节输出流，按照指定的字符集编码转换成字符输出转换流。
Writer osw = new OutputStreamWriter(os, "GBK");
// 3、把字符输出流包装成缓冲字符输出流
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);
){
bw.write("我是中国人abc");
bw.write("我爱你中国123");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
四、打印流
接下来，学习打印流，其实打印流我们从开学第一天就一直再使用，只是没有学到你感受不到而已。打印流可以实现更加方便，更加高效的写数据的方式。
4.1 打印流基本使用
打印流，这里所说的打印其实就是写数据的意思，它和普通的write方法写数据还不太一样，一般会使用打印流特有的方法叫print(数据)或者println(数据)，它打印啥就输出啥。
打印流有两个，一个是字节打印流PrintStream，一个是字符打印流PrintWriter，如下图所示
PrintStream和PrintWriter的用法是一样的，所以这里就一块演示了。
public class PrintTest1 {
public static void main(String[] args) {
try (
// 1、创建一个打印流管道
// PrintStream ps =
// new PrintStream("io-app2/src/itheima08.txt", Charset.forName("GBK"));
// PrintStream ps =
// new PrintStream("io-app2/src/itheima08.txt");
PrintWriter ps =
new PrintWriter(new FileOutputStream("io-app2/src/itheima08.txt", true));
){
ps.print(97); //文件中显示的就是:97
ps.print('a'); //文件中显示的就是:a
ps.println("我爱你中国abc"); //文件中显示的就是:我爱你中国abc
ps.println(true);//文件中显示的就是:true
ps.println(99.5);//文件中显示的就是99.5
ps.write(97); //文件中显示a，发现和前面println方法的区别了吗？
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
4.2 重定向输出语句
其实我们开学第一课，就给同学们讲过System.out.println()这句话表示打印输出，但是至于为什么能够输出，其实我们一直不清楚。
以前是因为知识储备还不够，无法解释，到现在就可以给同学们揭晓谜底了，因为System里面有一个静态变量叫out，out的数据类型就是PrintStream，它就是一个打印流，而且这个打印流的默认输出目的地是控制台，所以我们调用System.out.pirnln()就可以往控制台打印输出任意类型的数据，而且打印啥就输出啥。
而且System还提供了一个方法，可以修改底层的打印流，这样我们就可以重定向打印语句的输出目的地了。我们玩一下, 直接上代码。
public class PrintTest2 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("老骥伏枥");
System.out.println("志在千里");
try ( PrintStream ps = new PrintStream("io-app2/src/itheima09.txt"); ){
// 把系统默认的打印流对象改成自己设置的打印流
System.setOut(ps);
System.out.println("烈士暮年");
System.out.println("壮心不已");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
此时打印语句，将往文件中打印数据，而不在控制台。
五、数据流
再学习一种流，这种流在开发中偶尔也会用到。比如，我们想把数据和数据的类型一并写到文件中去，读取的时候也将数据和数据类型一并读出来。这就可以用到数据流，有两个DataInputStream和DataOutputStream.
5.1 DataOutputStream类
我们先学习DataOutputStream类，它也是一种包装流，创建DataOutputStream对象时，底层需要依赖于一个原始的OutputStream流对象。然后调用它的wirteXxx方法，写的是特定类型的数据。
代码如下：往文件中写整数、小数、布尔类型数据、字符串数据
public class DataOutputStreamTest1 {
public static void main(String[] args) {
try (
// 1、创建一个数据输出流包装低级的字节输出流
DataOutputStream dos =
new DataOutputStream(new FileOutputStream("io-app2/src/itheima10out.txt"));
){
dos.writeInt(97);
dos.writeDouble(99.5);
dos.writeBoolean(true);
dos.writeUTF("你好中国666！");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
5.2 DataInputStream类
学习完DataOutputStream后，再学习DataIntputStream类，它也是一种包装流，创建DataInputStream对象时，底层需要依赖于一个原始的InputStream流对象。然后调用它的readXxx()方法就可以读取特定类型的数据。
代码如下：读取文件中特定类型的数据（整数、小数、字符串等）
public class DataInputStreamTest2 {
public static void main(String[] args) {
try (
DataInputStream dis =
new DataInputStream(new FileInputStream("io-app2/src/10out.txt"));
){
int i = dis.readInt();
System.out.println(i);
double d = dis.readDouble();
System.out.println(d);
boolean b = dis.readBoolean();
System.out.println(b);
String rs = dis.readUTF();
System.out.println(rs);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
六、序列化流
序列化流是干什么用的呢？ 我们知道字节流是以字节为单位来读写数据、字符流是按照字符为单位来读写数据、而对象流是以对象为单位来读写数据。也就是把对象当做一个整体，可以写一个对象到文件，也可以从文件中把对象读取出来。
这里有一个新词 序列化，第一次听同学们可能还比较陌生，我来给同学们解释一下
序列化：意思就是把对象写到文件或者网络中去。（简单记：写对象）
反序列化：意思就是把对象从文件或者网络中读取出来。（简单记：读对象）
6.1 ObjectOutputStraem类
接下来，先学习ObjectOutputStream流，它也是一个包装流，不能单独使用，需要结合原始的字节输出流使用。
代码如下：将一个User对象写到文件中去
- 第一步：先准备一个User类，必须让其实现Serializable接口。
// 注意：对象如果需要序列化，必须实现序列化接口。
public class User implements Serializable {
private String loginName;
private String userName;
private int age;
// transient 这个成员变量将不参与序列化。
private transient String passWord;
public User() {
}
public User(String loginName, String userName, int age, String passWord) {
this.loginName = loginName;
this.userName = userName;
this.age = age;
this.passWord = passWord;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"loginName='" + loginName + '\'' +
", userName='" + userName + '\'' +
", age=" + age +
", passWord='" + passWord + '\'' +
'}';
}
}
- 第二步：再创建ObjectOutputStream流对象，调用writeObject方法对象到文件。
public class Test1ObjectOutputStream {
public static void main(String[] args) {
try (
// 2、创建一个对象字节输出流包装原始的字节 输出流。
ObjectOutputStream oos =
new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("io-app2/src/itheima11out.txt"));
){
// 1、创建一个Java对象。
User u = new User("admin", "张三", 32, "666888xyz");
// 3、序列化对象到文件中去
oos.writeObject(u);
System.out.println("序列化对象成功！！");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
注意：写到文件中的对象，是不能用记事本打开看的。因为对象本身就不是文本数据，打开是乱码
怎样才能读懂文件中的对象是什么呢？这里必须用反序列化，自己写代码读。
6.2 ObjectInputStream类
接下来，学习ObjectInputStream流，它也是一个包装流，不能单独使用，需要结合原始的字节输入流使用。
接着前面的案例，文件中已经有一个Student对象，现在要使用ObjectInputStream读取出来。称之为反序列化。
public class Test2ObjectInputStream {
public static void main(String[] args) {
try (
// 1、创建一个对象字节输入流管道，包装 低级的字节输入流与源文件接通
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("io-app2/src/itheima11out.txt"));
){
User u = (User) ois.readObject();
System.out.println(u);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
七、补充知识：IO框架
学习了IO流对文件复制，能不能复制文件夹呀？
当然是可以咯，但是如果让我们自己写复制文件夹的代码需要用到递归，还是比较麻烦的。为了简化对IO操作，由apache开源基金组织提供了一组有关IO流小框架，可以提高IO流的开发效率。
这个框架的名字叫commons-io：其本质是别人写好的一些字节码文件（class文件），打包成了一个jar包。我们只需要把jar包引入到我们的项目中，就可以直接用了。
这里给同学们介绍一个jar包中提供的工具类叫FileUtils，它的部分功能如下，很方便，你一看名字就知道怎么用了。
在写代码之前，先需要引入jar包，具体步骤如下
1.在模块的目录下，新建一个lib文件夹
2.把jar包复制粘贴到lib文件夹下
3.选择lib下的jar包，右键点击Add As Library，然后就可以用了。
代码如下：
public class CommonsIOTest1 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1.复制文件
FileUtils.copyFile(new File("io-app2\\src\\it01.txt"), new File("io-app2/src/a.txt"));
//2.复制文件夹
FileUtils.copyDirectory(new File("D:\\resource\\私人珍藏"), new File("D:\\resource\\私人珍藏3"));
//3.删除文件夹
FileUtils.deleteDirectory(new File("D:\\resource\\私人珍藏3"));
// Java提供的原生的一行代码搞定很多事情
Files.copy(Path.of("io-app2\\src\\it01.txt"), Path.of("io-app2\\src\\b.txt"));
System.out.println(Files.readString(Path.of("io-app2\\src\\it01.txt")));
}
}