Java笔记十九.深入解析I/O编程之流的层次结构

深入解析I/O编程之流的层次结构

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    大多数应用程序都需要与外部设备进行数据交换，最常见的外部设备包含磁盘和网络。所谓I/O(Input/Output缩写)，即指应用程序对这些设备的数据输入与输出。在程序中，键盘被当作输入文件、显示器被当作输出文件使用。Java语言定义了许多专门负责各种方式的输入输出，这些类都被方法Java.io包中。

一、理解流的概念

1. 数据流

    数据流是一串连续不断的数据的集合，数据写入程序可以是一段一段地向数据流管道中写入数据，这些数据段会按先后顺序形成一个长的数据流。I/O流类可分为节点流类和处理流类(或称包装类)，具体表述如下：

(1)节点流类：程序用于直接操作目标设备所对应的类称为节点流类。

(2)包装类：程序可以通过一个间接流类去调用节点流类，以达到更加灵活方便地读写各种类型的数据，这个间接流类即为包装类(处理流类)。

2.字节流与字符流

    所有文件的储存是都是字节(byte)的储存，在磁盘上保留的并不是文件的字符而是先把字符编码成字节，再储存这些字节到磁盘。在读取文件(特别是文本文件)时，也是一个字节一个字节地读取以形成字节序列。字节流与字符流主要的区别是他们的的处理方式。

(1)字节流(byte stream)

    字节流是最基本的，采用ASCII编码,所有的InputStream和OutputStream的子类都是,主要用在处理二进制数据。字节流处理单元为1个字节，它是按字节来操作字节或字节数组，对处理音频文件、图片、歌曲等效果要好。

(2)字符流(char stream)

    字符流处理的单元为2个字节的Unicode字符，分别操作字符、字符数组或字符串。字符流是由Java虚拟机将字节转化为2个字节的Unicode字符为单位的字符而成的，主要用于处理多国语言或文本。

多学一招：字节流和字符流的区别？

区别1：字符流处理的单元为2个字节的Unicode字符，分别操作字符、字符数组或字符串，而字节流处理单元为1个字节， 操作字节和字节数组。

区别2：字节流在操作时本身不会用到缓冲区（内存），是文件本身直接操作的，而字符流在操作时使用了缓冲区，通过缓冲区再操作文件。

区别3：字节流可用于任何类型的对象，包括二进制对象；而字符流只能处理字符或者字符串;

区别4：字节流提供了处理任何类型的IO操作功能，但它不能直接处理Unicode字符；而字符流就可以。

二、IO包中的类层次关系

    Java中将能够从其读取数据的对象称为输入流，能向其写入数据的对象称为输出流。

1.字节流

(1)字节输入流类

>InputStream类：是所有字节输入流的父类，是一个抽象类;

>StringBufferInputStream类：是一种基本的介质流，用于从StringBuffer(字符数组)中读取数据;

>ByteArrayInputStream类：是一种基本的介质流，用于从Byte字节数组中度数数据;

>FileInputStream类：最基本的文件输入流，用于从文件中读取数据;

>PipeInputStream类：该类在流中引入管道的概念，用于从其他线程共用的管道中读取数据;

>SequenceInputStream 类：将2个或者多个InputStream 对象转变为一个InputStream.

注意：ObjectInputStream、所有FilterInputStream的子类都是装饰流。

>DataInputStream 类：一般和DataOutputStream配对使用,提供了大量的读取基本数据类型的方法。

>BufferedInputStream 类：使用该对象阻止每次读取一个字节都会频繁操作IO。将字节读取一个缓存区，从缓存区读取。

>LineNumberInputStream 类：跟踪输入流中的行号。可以调用getLineNumber( )和 setLineNumber(int)方法得到和设置行号。

>PushbackInputStream 类：可以在读取最后一个byte 后将其放回到缓存中。

(2)字节输出流类

>OutputStream类：是所有的输出字节流的父类，它是一个抽象类;

>ByteArrayOutputStream类：是一种基本介质流，用于向Byte数组中写入数据;

>FileOutputStream类：是一种基本介质流，用于向本地文件中写入数据;

>PipedOutputStream类：用于向其他线程共用的管道中写入数据，任何写入此对象的信息都被放入对应PipedInputStream 对象的缓存中，从而完成线程的通信，实现了“管道”的概念;

注意：ObjectOutputStream和所有FilterOutputStream的子类都是装饰输出流

>DataOutputStream类：通常与DataInputStream配合使用，提供了大量的写基本数据类型的方法;

>PrintStream类：用于产生具有格式的输出信息(一般地在java程序中DataOutputStream用于数据的存储，即J2EE中持久层完成的功能，PrintStream完成显示的功能，类似于J2EE中表现层的功能);

>BufferedOutputStream类：使用该类可以避免频繁地向IO写入数据，即先把数据写入到一个缓存区，再调用flush方法将数据一次性完成数据的写入并清空缓存。

2.字符流

(1)字符输入流类

>Reader类：是所有的输入字符流的父类，为一个抽象类;

>CharArrayReader类：是一种基本的介质类，用于从Char数组读取数据;

>StringReader类：是一种基本的介质类，用于从String读取数据;

>PipeReader类：用于向其他线程共用的管道中写入字符数据;

>InputStreamReader类：是一个连接字节流和字符流的桥梁，它将字节流转变为字符流,它的子类FileReader其实就是一个实现此功能的具体类。;

>BufferedReader类：是一个装饰器，它和其子类负责装饰其它Reader对象;

>FilterReader类：是所有自定义具体装饰流的父类，其子类PushbackReader对Reader对象进行装饰，会增加一个行号;

(2)字符输出流类

>Writer类：是所有输出字符流的父类，它是一个抽象类;

>CharArrayWriter类：是一种基本的介质流，用于向Char数组以字符形式写入数据;

>StringWriter类：是一种基本的介质流，用于向String(字符串)以字符形式写入数据;

>PipedWriter类：用于向其他线程共用的管道中写入数据;

>BufferedWriter类：是一个装饰器为Writer提供缓冲功能;

>OutputStreamWriter类：是OutputStream到Writer转换的桥梁，它的子类FileWriter其实就是一个实现此功能的具体类。