java i/o

java.io

在Java类库中，IO部分的内容是很庞大的，因为它涉及的领域很广泛:标准输入输出，文件的操作，网络上的数据流，字符串流，对象流，zip文件流....。

对于我们常用的GBK 中，英文是占用1个字节，中文是2个
对于UTF-8，英文是1个，中文是3个
对于Unicode，英文中文都是2个

Java 的流操作分为字节流和字符流两种。

1. 字节流

所有的读操作都继承自一个公共超类 java.io.InputStream类。

所有的写操作都继承自一个公共超类java.io.OutputStream类。

InputStream 和OutputStream都是抽象类。

一般来说，很少直接实现InputStream或OutputStream上的方法，因为这些方法比较低级，通常会实现它们的子类。这些子类上所定义的方法在进行输入/输出时更为方便。

1.1 FileInputStream 和 FileOutputStream

java.io.FileInputStream 是InputStream的子类。从开头File名称上就可以知道，FileInputStream与从指定的文件中读取数据至目的地有关。而 java.io.FileOutputStream是OutputStream的子类，顾名思义，FileOutputStream主要与从来源地写入数据至指定的文件中有关。当建立一个FileInputStream或FileOutputStream的实例时，必须指定文件位置及文件名称，实例被建立时文件的流就会开启；而不使用流时，必须关闭文件流，以释放与流相依的系统资源，完成文件读/写的动作。

1.2 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream

java.io.BufferedInputStream 与java.io.BufferedOutputStream可以为InputStream、OutputStream类的对象增加缓冲区功能。构建 BufferedInputStream实例时，需要给定一个InputStream类型的实例，实现BufferedInputStream时，实际上最后是实现InputStream实例。同样地，在构建BufferedOutputStream时，也需要给定一个OutputStream实例，实现 BufferedOutputStream时，实际上最后是实现OutputStream实例。

BufferedInputStream 的数据成员buf是一个位数组，默认为2048字节。当读取数据来源时，例如文件，BufferedInputStream会尽量将buf填满。当使用 read ()方法时，实际上是先读取buf中的数据，而不是直接对数据来源作读取。当buf中的数据不足时，BufferedInputStream才会再实现给定的InputStream对象的read()方法，从指定的装置中提取数据，如图14-2所示。



图14-2  BufferedInputStream在内部有buf成员作为缓冲区

BufferedOutputStream 的数据成员buf是一个位数组，默认为512字节。当使用write()方法写入数据时，实际上会先将数据写至buf中，当buf已满时才会实现给定的 OutputStream对象的write()方法，将buf数据写至目的地，而不是每次都对目的地作写入的动作。

1.3 DataInputStream 和 DataOutputStream

java.io.DataInputStream 和java.io.DataOutputStream可提供一些对Java基本数据类型写入的方法，像读写int、double和boolean等的方法。由于Java的数据类型大小是规定好的，在写入或读出这些基本数据类型时，就不用担心不同平台间数据大小不同的问题。

1.4 ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream

在Java程序执行的过程中，很多数据都是以对象的方式存在于内存中。有时会希望直接将内存中整个对象存储至文件，而不是只存储对象中的某些基本类型成员信息，而在下一次程序运行时，希望可以从文件中读出数据并还原为对象。这时可以使用java.io.ObjectInputStream和 java.io.ObjectOutputStream来进行这项工作。

如果要直接存储对象，定义该对象的类必须实现 java.io.Serializable接口，不过Serializable接口中并没有规范任何必须实现的方法，所以这里所谓实现的意义，其实像是对对象贴上一个标志，代表该对象是可序列化的(Serializable)。

2. 字符流

字符流是在jdk1.1里面引进的，当用于处理文本数据时，选择字符流比字节流更好，但仍可以继续使用字节流。

所有的读操作都继承自一个公共超类java.io.Reader类。

所有的写操作都继承自一个公共超类java.io.Writer类。

同样 Reader和Writer也是抽象类, 在进行文本文件的字符读写时真正会使用其子类，子类通常会重新定义相关的方法。

java.io.Reader、 java.io.Writer与其子类等是处理字符流(Character Stream)的相关类。简单地说，就是对流数据以一个字符(两个字节)的长度为单位来处理(0~65 535、0x0000～0xffff)，并进行适当的字符编码转换处理，即Reader、Writer与其子类可以用于进行所谓纯文本文件的字符读/写。

java.io.Reader和java.io.Writer支持Unicode标准字符集(Character Set)(字节流则只支持ISO-Latin-1 8-bit)。在处理流数据时，会根据系统默认的字符编码来进行字符转换.

2.1 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter

若想对 InputStream和OutputStream进行字符处理，可以使用java.io.InputStreamReader和 java.io.OutputStreamWriter为其加上字符处理的功能，它们分别为Reader和Writer的子类。

举个例子来说，若想要显示纯文本文件的内容，不用费心地自行判断字符编码(例如范例14.15中要费心地自行判断是ASCII英文字母或BIG5中文字)，只要将 InputStream、 OutputStream的实例作为构建InputStreamReader、OutputStreamWriter时的变量，就可以操作 InputStreamReader和OutputStreamWriter来进行文本文件的读取，让它们为您做字符判断与转换的动作。

FileInputStream、 FileOutputStream，但InputStreamReader、 OutputStreamWriter可以分别以任何InputStream、OutputStream子类的实例作为构建对象时的变量。之前提过， InputStreamReader、OutputStreamWriter在存取时是以系统的默认字符编码来进行字符转换，也可以自行指定字符编码。例如指定读取文件时的字符编码为BIG5：

     InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(fileInputStream, "BIG5");

2.2  FileReader 和 FileWriter

如果想要存取的是一个文本文件，可以直接使用 java.io.FileReader和java.io.FileWriter类，它们分别继承自InputStreamReader与 OutputStreamWriter。可以直接指定文件名称或File对象来打开指定的文本文件，并读入流转换后的字符，字符的转换会根据系统默认的编码(若要指定编码，则还是使用InputStreamReader与OutputStreamWriter)。

FileReader和FileWriter的使用非常简单，下面举个例子。在Linux下编写的文本文件，其断行字符是\n，而在 Windows下编写的文本文件其断行是\r与\n两个连续字符。如果在Windows下使用记事本打开一个Linux下编写的文本文件，其在显示上并不会有断行的效果，且\n字符会被用一个黑色方块来显示。

2.3 BufferedReader 和 BufferedWriter

java.io.BufferedReader 与java.io.BufferedWriter类各拥有8192字符的缓冲区。当BufferedReader在读取文本文件时，会先尽量从文件中读入字符数据并置入缓冲区，而之后若使用read()方法，会先从缓冲区中进行读取。如果缓冲区数据不足，才会再从文件中读取，使用 BufferedWriter时，写入的数据并不会先输出至目的地，而是先存储至缓冲区中。如果缓冲区中的数据满了，才会一次对目的地进行写出。例如一个文件，通过缓冲区可减少对硬盘的输入/输出动作，以提高文件存取的效率。

之前在介绍取得用户输入时，就使用过 BufferedReader。从标准输入流System.in中直接读取用户输入时，用户每输入一个字符，System.in就读取一个字符。为了能一次读取一行用户的输入，使用了BufferedReader来对用户输入的字符进行缓冲。readLine()方法会在读取到用户的换行字符时，再一次将整行字符串传入。

System.in是一个位流，为了转换为字符流，可使用InputStreamReader为其进行字符转换，然后再使用 BufferedReader为其增加缓冲功能。例如：

    BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

出了以上列出的，字节流和字符流还有其他一些类可以使用，完整的图如下：

InputStream Reader

OutputStream Writer

例子:（转自：http://blog.csdn.net/maninhill/archive/2005/06/10/391613.aspx）

import java.io.*;

      public class IOStreamDemo {

            public void samples() throws IOException {

                 //1. 这是从键盘读入一行数据,返回的是一个字符串
                 BufferedReader stdin =new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
                 System.out.print("Enter a line:");
                 System.out.println(stdin.readLine());

                 //2. 这是从文件中逐行读入数据

                 BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader("IOStreamDemo.java"));
                 String s, s2 = new String();
                 while((s = in.readLine())!= null)
                            s2 += s + "\n";
                 in.close();

                 //3. 这是从一个字符串中逐个读入字节
                 StringReader in1 = new StringReader(s2);
                 int c;
                 while((c = in1.read()) != -1)
                            System.out.print((char)c);

                 //4. 这是将一个字符串写入文件
                 try {
                            BufferedReader in2 = new BufferedReader(new StringReader(s2));
                            PrintWriter out1 = new PrintWriter(new BufferedWriter(new FileWriter("IODemo.out")));
                            int lineCount = 1;
                            while((s = in2.readLine()) != null )
                                       out1.println(lineCount++ + ": " + s);
                            out1.close();
                 } catch(EOFException e) {
                            System.err.println("End of stream");
                 }
            }

      }

Java提供了这样一个功能，将标准的输入输出流转向，也就是说，我们可以将某个其他的流设为标准输入或输出流，看下面这个例子：

import java.io.*;

public class Redirecting {

       public static void main(String[] args) throws IOException {
              PrintStream console = System.out;
              BufferedInputStream in = new BufferedInputStream( new FileInputStream( "Redirecting.java"));
              PrintStream out = new PrintStream( new BufferedOutputStream( new FileOutputStream("test.out")));
              System.setIn(in);
              System.setOut(out);

              BufferedReader br = new BufferedReader( new InputStreamReader(System.in));
              String s;
              while((s = br.readLine()) != null)
                     System.out.println(s);
              out.close();
              System.setOut(console);
      }
}

在这里java.lang.System的静态方法

static void setIn(InputStream in)
static void setOut(PrintStream out)

提供了重新定义标准输入输出流的方法，这样做是很方便的，比如一个程序的结果有很多，有时候甚至要翻页显示，这样不便于观看结果，这是你就可以将标准输出流定义为一个文件流，程序运行完之后打开相应的文件观看结果，就直观了许多。

Java流有着另一个重要的用途，那就是利用对象流对对象进行序列化。下面将开始介绍这方面的问题。

在一个程序运行的时候，其中的变量数据是保存在内存中的，一旦程序结束这些数据将不会被保存，一种解决的办法是将数据写入文件，而Java中提供了一种机制，它可以将程序中的对象写入文件，之后再从文件中把对象读出来重新建立。这就是所谓的对象序列化Java中引入它主要是为了RMI（Remote Method Invocation）和Java Bean所用，不过在平时应用中，它也是很有用的一种技术。

所有需要实现对象序列化的对象必须首先实现Serializable接口。下面看一个例子：

import java.io.*;
import java.util.*;

public class Logon implements Serializable {

       private Date date = new Date();
       private String username;
       private transient String password;


       Logon(String name, String pwd) {
              username = name;
              password = pwd;
       }


       public String toString() {
              String pwd = (password == null) ? "(n/a)" : password;
              return "logon info: \n " + "username: " + username + "\n date: " + date + "\n password: " + pwd;
       }


       public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
              Logon a = new Logon("Morgan", "morgan83");
              System.out.println( "logon a = " + a);
              ObjectOutputStream o = new ObjectOutputStream( new FileOutputStream("Logon.out"));
              o.writeObject(a);
              o.close();

              int seconds = 5;
              long t = System.currentTimeMillis() + seconds * 1000;
              while(System.currentTimeMillis() < t) ;

              ObjectInputStream in = new ObjectInputStream( new FileInputStream("Logon.out"));
              System.out.println( "Recovering object at " + new Date());
              a = (Logon)in.readObject();
              System.out.println("logon a = " + a);
       }
}

类Logon是一个记录登录信息的类，包括用户名和密码。首先它实现了接口Serializable，这就标志着它可以被序列化。之后再main方法里ObjectOutputStream o = new ObjectOutputStream( new FileOutputStream("Logon.out"));新建一个对象输出流包装一个文件流，表示对象序列化的目的地是文件 Logon.out。然后用方法writeObject开始写入。想要还原的时候也很简单ObjectInputStream in = new ObjectInputStream( new FileInputStream("Logon.out")); 新建一个对象输入流以文件流Logon.out为参数，之后调用readObject方法就可以了。

需要说明一点，对象序列化有一个神奇之处就是，它建立了一张对象网，将当前要序列化的对象中所持有的引用指向的对象都包含起来一起写入到文件，更为奇妙的是，如果你一次序列化了好几个对象，它们中相同的内容将会被共享写入。这的确是一个非常好的机制。它可以用来实现深层拷贝，有关深层拷贝的问题在JavaWorld上有一篇文章做了几种实现方法的介绍和比较，有兴趣者可以去看看。

关键字transient在这里表示当前内容将不被序列化，比如例子中的密码，需要保密，所以没有被写入文件。