io详解

一、什么是流

       首先什么是流：流（Stream）的概念来源于UNIX中的管道（pipe）概念，在unix中，管道是一条不间断的字节流，用来实现程序和进程间的通信，或者读写外围设备、外部文件等。流，必须有源端和目的端，可以是文件，内存或者网络等。流的创建是为了更方便的处理数据的输入输出。

       其次，对于输入流输出流如何区分，相信有很多人闹不清楚，本人也是很长时间弄不太明白，简单的来说，输入输出均是相对于内存来说，这样就比较好理解了，简单的来说：输入流就是从外部文件输入到内存，输出流主要是从内存输出到文件。

        第三，类别，流可以分为字节流和字符流。字节流为原始数据，需要用户读入后进行相应的编码转换，而字符流的实现是居于自动转换的，读取数据时会把数据按照JVM的默认编码自动转换成字符。字节流由inputStream和outputStream处理（注意，这个类均是抽象类，实现的是他们的子类），为了让数据处理的更方便，java在后期版本中加上了字符流的Reader和Writer类。

二、字节流：InputStream和OutputStream

        程序可以从中连续读取字节的对象叫输入流，用InputStream类完成，程序能向其中连续写入字节的对象叫输出流，用OutputStream类完成。InputStream与OutputStream对象是两个抽象类，还不能表明具体对应哪种IO设备。它们下面有许多子类，包括网络，管道，内存，文件等具体的IO设备，如FileInputStream类对应的就是文件输入流，是一个节点流类，我们将这些节点流类所对应的IO源和目标称为流节点(Node)。

        

        InputStream定义了Java的输入流模型。该类中的所有方法在遇到错误的时候都会引发IOException异常，下面是InputStream类中方法的一个简要说明：

     

 int read()返回下一个输入字节的整型表示,，如果返回-1表示遇到流的末尾，结束。
       int read(byte[]b)读入b.length个字节放到b中并返回实际读入的字节数。
      int read(byte[]b,int off,int len) 这个方法表示把流中的数据读到,数组b中,第off个开始的len个数组元素中.
      long skip(long n) 跳过输入流上的n个字节并返回实际跳过的字节数。
       int availabale() 返回当前输入流中可读的字节数。
      void mark(int readlimit)在输入流的当前位置处放上一个标志，允许最多再读入readlimit个字节。
         void reset() 把输入指针返回到以前所做的标志处。
       boolean markSupported() 如果当前流支持mark/reset操作就返回true。
      void close()  在操作完一个流后要使用此方法将其关闭，系统就会释放与这个流相关的资源。

InputStream是一个抽象类，程序中实际使用的是它的各种子类对象。不是所有的子类都会支持InputStream中定义的某些方法的，如skip,mark,reset等，这些方法只对某些子类有用。

        注意点：

        一个对象在没有引用变量指向它时会变成垃圾，最终会被垃圾回收器从内存中清除。对于我们创建的流对象，干嘛还要“调用close方法将它关闭，以释放与其相关的资源”呢？这相关的资源到底是些什么呢？我们在程序中创建的对象都是对应现实世界中有形或无形的事物，计算机操作系统所产生的东西当然也是现实世界中的事物，也就是说，程序中的对象也可以对应计算机操作系统所产生的一个其他东西，专业地说，这些东西叫资源，流就是操作系统产生的一种资源。当我们在程序中创建了一个IO流对象，同时系统内也会创建了一个叫流的东西，在这种情况下，计算机内存中实际上产生了两个事物，一个是Java程序中的类的实例对象，一个是系统本身产生的某种资源，我们以后讲到的窗口，Socket等都是这样的情况。Java垃圾回收器只能管理程序中的类的实例对象，没法去管理系统产生的资源，所以程序需要调用close方法，去通知系统释放其自身产生的资源。

          OutputStream是一个定义了输出流的抽象类，这个类中的所有方法均返回void，并在遇到错误时引发IOException异常。下面是OutputStream的方法：

        

 void write(int b) 将一个字节写到输出流。注意，这里的参数是int型，它允许write使用表达式而不用强制转换成byte型。
         void write(byte[] b) 将整个字节数组写到输出流中。
         void write(byte [] b,int off,int len) 将字节数组b中的从off开始的len个字节写到输出流。
         void flush彻底完成输出并清空缓冲区。
         void close关闭输出流。

       下面是从网上找到的它们的结构图：

三、字符流Reader和write

       

        Java中的字符是unicode编码，是双字节的，而InputStream与OutputStream是用来处理字节的，在处理字符文本时不太方便，需要编写额外的程序代码。Java为字符文本的输入输出专门提供了一套单独的类，Reader、Writer两个抽象类与InputStream、OutputStream两个类相对应，同样，Reader、Writer下面也有许多子类，对具体IO设备进行字符输入输出，如FileReader就是用来读取文件流中的字符。

对于Reader和Writer，我们就不过多的说明了，大体的功能和InputStream、OutputStream两个类相同，但并不是它们的代替者，只是在处理字符串时简化了我们的编程。

       简单例子：

       

 import java.io.*;
 public class FileStream
 {
     public static void main(String[] args)
     {
         File f = new File("hello.txt");
         try
         {
             FileWriter out = new FileWriter(f);
             out.write("www.it315.org");
             out.close();
         }
         catch(Exception e)
         {
             System.out.println(e.getMessage());
         }

         try
         {
             FileReader in = new FileReader(f);
             char [] buf = new char[1024];
             int len = in.read(buf);
             System.out.println(new String(buf,0,len));
         }
         catch(Exception e)
         {
             System.out.println(e.getMessage());
         }
     }
 }

四、字节流与字符流的转换

前面我们讲过，Java支持字节流和字符流，我们有时需要字节流和字符流之间的转换。

InputStreamReader 和OutputStreamWriter

这两个类是字节流和字符流之间转换的类，InputStreamReader可以将一个字节流中的字节解码成字符，OuputStreamWriter将写入的字符编码成字节后写入一个字节流。其中InputStreamReader有两个主要的构造函数：

 InputStreamReader(InputStream in) //用默认字符集创建一个InputStreamReader对象
 InputStreamReader(InputStreamin,String CharsetName) //接受以指定字符集名的字符串，并用//该字符集创建对象
 OutputStreamWriter也有对应的两个主要的构造函数：
 OutputStreamWriter(OutputStream in) //用默认字符集创建一个OutputStreamWriter对象
 OutputStreamWriter(OutputStream in,StringCharsetName) //接受以指定字符集名的字符串，
 //并用该字符集创建OutputStreamWriter对象

为了达到最好的效率，避免频繁的字符与字节间的相互转换，我们最好不要直接使用这两个类来进行读写，应尽量使用BufferedWriter类包装OutputStreamWriter类，用BufferedReader类包装InputStreamReader。例如：

   
   
   
   
BufferedWriter out=new BufferedWriter(newOutputStreamWriter(System.out));
BufferedReader in=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

我们接着从一个更实际的应用中来熟悉InputStreamReader的作用，怎样用一种简单的方式一下就读取到键盘上输入的一整行字符？只要用下面的两行程序代码就可以解决这个问题：

   
   
   
   
BufferedReader in=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String strLine = in.readLine();