java_IO--字节流与字符流
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1. 流的基本概念
在java.io包里面File 类是唯一个与文件本身有关的程序处理类，但是File只能够操作文件本身而不能够操作文件的内容，或者说在实际的开发之中IO操作的核心意义在于:输入与输出操作。而对于程序而言，输入与输出可能来自子不同的环境，例如:通过电脑连接服务器上进行浏览的时候，实际上此时客户端发出了一个信息，而后服务器接收到此信息之后进行回应处理。
如下图所示：
对于服务器或者是客户端而言实质上传递的就是一种数据流的处理形式，而所谓的数据流指的就是字节数据。而对于这种流的处理形式在java.io包里面提供有两类支持:
- 字节处理流：OutputStream（输出字节流）、 InputStream（输入字节流）
- 字符处理流：Writer（输出字符流）、Reader（输入字符流）
所有的流操作都应该采用如下统一的步骤进行，下面以文件处理的流程为例:
- 如果现在要进行的是文件的读写操作，则一定要通过File类找到一个文件路径通过字节流或字符流的子类为父类对象实例化;
- 利用字节流或字符流中的方法实现数据的输入与输出操作;
- 流的操作属于资源操作，资源操作必须进行关闭处理。
2. 字节输出流OutputStream
字节的数据是以byte类型为主实现的操作，在进行字节内容输出的时候可以使用OutputStream类完成，这个类的基本定义:
public abstract class OutputStream extends Object implements Closeable, Flushable
首先可以发现这个类实现了两个接口，于是基本的对应关系如下:
| Closeable | Flushale |
|---|---|
| public interface Closeable extends AutoCloseable{ void close() throws IOException;} | public interface Flushable{void flush() throws IOException;} |
如下图所示：
flush方法参考：https://blog.csdn.net/qq_38129062/article/details/87115620
OutputStream类定义的是一个公共的输出操作标准，而在这个操作标准里面一共定义有三个内容输出的方法。
| No. | 方法名称 | 类型 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 01 | public abstract void write(int b) throws IOException | 普通 | 输出单个字节数据 |
| 02 | public void write(byte[] b)throws IOException | 普通 | 输出一组字节数据 |
| 03 | public void write(byte[] b,int off,int len)throws IOException | 普通 | 输出部分字节数据 |
但是需要注意的一个核心问题在于: OutputStream 类毕竟是一个抽 象类，而这个抽象类如果要想获得实例化对象，按照传统的认识应该通过子类实例的向上转型完成，如果说现在要进行的是文件处理操作，则可以使用FileOutputStream 子类。因为最终都需要发生向上转型的处理关系，所以对于此时的FileOutputStream子类核心的关注点就可以放在构造方法:
- 【覆盖】构造方法：FileOutputStream(File file) throws FileNotFoundException
- 【追加】构造方法：public FileOutputStream(File file,boolean append) throws FileNotFoundException
标准输出程序代码：
public class JavaAPIDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
File file = new File("D:" + File.separator + "hello"
+ File.separator + "mldn.txt"); //指定要操作的文件路径
if (!file.getParentFile().exists()) {//如果文件不存在
file.getParentFile().mkdirs();//创建文件路径
}
OutputStream outputStream = new FileOutputStream(file);//通过子类实例化
String str = "www.mldn.cn";//要输出的内容
outputStream.write(str.getBytes());//必须要传化为字节
outputStream.close();//关闭资源
}
}
本程序是采用了最为标准的形式实现了输出的操作处理，并且在整体的处理之中，只是创建了文件的父目录，但是并没有创建文件，而在执行后会发现文件可以自动帮助用户创建。另外需要提醒的是，由于OutputStream子类也属于AutoCloseable 接口子类，所以对于close()方法也可以简化使用。
实现文件的添加及自动关闭代码：
public class JavaAPIDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
File file = new File("D:" + File.separator + "hello"
+ File.separator + "mldn.txt"); //指定要操作的文件路径
if (!file.getParentFile().exists()) {//如果文件不存在
file.getParentFile().mkdirs();//创建文件路径
}
try {//使用资源的自动关闭
OutputStream outputStream = new FileOutputStream(file, true);//true执行追加
String str = "www.mldn.cn\r\n";//\r\n是标准的换行
outputStream.write(str.getBytes());//必须要传化为字节
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
是否使用自动的关闭取决于你项目的整体结构，另外还需要提醒大家的是，整个的程序里面最终是输出了一组的字节数据，但是千万不要忘记了，OutputStream 类之中定义的输出方法一共有三个。
\r\n的区别参考：https://blog.csdn.net/qq_32891219/article/details/77758664
3. 字节输入流InputStream
InputStream 类主要实现的就是字节数据读取，该类的定义如下图所示：
在InputStream类里面定义有如下的几个核心方法:
| No. | 方法名称 | 类型 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 01 | public abstract int read() throws IOException | 普通 | 读取单个字节数据；返回字节数据，读取到底返回-1 |
| 02 | public int read(byte[] b)throws IOException | 普通 | 读取一组字节数据； 返回字节数组长度，读到底返回-1 |
| 03 | public int read(byte[] b,int off,int len)throws IOException | 普通 | 读取部分字节数据，返回的是读取的字节数组的长度 |
方法1返回的是具体字节数据，方法2和3返回的是字节数组的长度
如下图所示：
InputStream类属于一个抽象类，这时应该依靠它的子类来实例化对象，如果要从文件读取一定 使用FileInputStream子类，对于子类而言只关心父类对象实例化，构造方法: public FilelnputStream(File file) throws FileNotFoundException;
读取数据代码：
public class JavaAPIDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
File file = new File("D:" + File.separator + "hello"
+ File.separator + "mldn.txt"); //指定要操作的文件路径
InputStream is = new FileInputStream(file);//
byte data[] = new byte[1024];//开辟一个缓冲区
int len = is.read(data);//读取数据，数据保存在缓冲区中，返回读取的个数
is.close();//关闭文件
//将部分字节数据转化为字符串
System.out.println("【" + new String(data, 0, len) + "】");
}
}
结果：
【www.mldn.cn
www.mldn.cn
www.mldn.cn
】
对于字节输入流里面最为麻烦的问题就在于:使用read()方法读取的时候只能够以字节数组为主进行接收。
特别需要注意的是从JDK 1.9 开始在InputStream 类里面增加了一个新的方法: public byte[] readAllBytes() throws IOException; .（不建议使用）
“新方法”代码：
public class JavaAPIDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
File file = new File("D:" + File.separator + "hello"
+ File.separator + "mldn.txt"); //指定要操作的文件路径
InputStream is = new FileInputStream(file);//
byte data[] = is.readAllBytes();//读取全部数据
is.close();//关闭文件
System.out.println("【" + new String(data) + "】");
}
}
结果：
【www.mldn.cn
www.mldn.cn
www.mldn.cn
】
如果你现在要读取的内容很大很大的时候（不能超过10k），那么这种读取直接搞死你的程序。
4. 字符输出流Writer
使用OutputStream字节输出流进行数据输出的时候使用的都是字节类型的数据，而很多的情况下字符串的输出是比较方便的，所以对于java.io包而言，在JDK 1.1 的时候又推出了字符输出流: Writer，这个类的定义如下:
public abstract class Writer extends Object implements Appendable, Closeable, Flushable
如下图所示：
在Writer类里面提供有许多的输出操作方法，重点来看两个:
- 输出字符数组：public void write(char[] cbuf) throws IOException
- 输出字符串：public void write(String str) throws IOException
使用Writer输出代码：
public class JavaAPIDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
File file = new File("D:" + File.separator + "hello"
+ File.separator + "mldn.txt"); //指定要操作的文件路径
if (!file.getParentFile().exists()) {//如果文件不存在
file.getParentFile().mkdirs();//创建文件路径
}
Writer wri = new FileWriter(file);
String str = "www.mldn.cn\r\n";
wri.write(str);
wri.append("中国人民万岁");
wri.close();
}
}
使用Writer输出的最大优势在于可以直接利用字符串完成。Writer是字符流，字符处理的优势在中文数据
5. 字符输入流Reader
Reader是实现字符输入流的一种类型，其本身属于一个抽象类，这个类的定义如下:
- public abstract class Reader extends Object implements Readable, Closeable
如下图所示：
Reader类里面并没有像Writer类一样提供有整个字符串的输入处理操作，只能够利用字符数组来实现接收:
- 接收数据：public int read(char[] cbuf) throws IOException
实现数据读取代码：
public class JavaAPIDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
File file = new File("D:" + File.separator + "hello"
+ File.separator + "mldn.txt"); //指定要操作的文件路径
if (file.exists()) {
Reader in = new FileReader(file);
char data[] = new char[1024];
int len = in.read(data);
System.out.println(new String(data, 0, len));
}
}
}
结果：
www.mldn.cn
中国人民万岁
6. 字节流和字符流的区别
现在通过一系列的分析已经可以清楚字节流与字符流的基本操作了，但是对于这两类流依然是存在有区别的，重点来分析一下输出的处理操作。在使用OutputStream 和Writer输出的最后发现都使用了close()方法进行了关闭处理。
在使用OutputStream类输出的时候如果现在没有使用close()方法关闭输出流发现内容依然可以实现正常的输出，但是如果在使用Writer的时候没有使用close()方法关闭输出流，那么这个时候内容将无法进行输出，因为Writer使用到了缓冲区，当使用了close()方法的时候实际上会出现有强制刷新缓冲区的情况，所以这个时候会将内容进行输出，如果没有关闭，那么将无法进行输出操作，所以此时如果在不关闭的情况下要想将全部的内容输出可以使用flush()方法强制性清空。
字节流在进行处理的时候并不会使用到缓冲区，而字符流会使用到缓冲区。另外使用缓冲区的字符流更加适合于进行中文数据的处理，所以在日后的程序开发之中，如果要涉及到包含有中文信息的输出一般都会使用字符流处理，但是从另外一方面来讲，字节流和字符流的基本处理形式是相似的
7. 转换流
所谓的转换流指的是可以实现字节流与字符流操作的功能转换，例如:进行输出的时候OutputStream需要将内容变为字节数组后才可以输出，而Writer可以直接输出字符串，这一点是方便的，所以很多人就认为需要提供有一种转换的机制，来实现不同.流类型的转换操作，为此在java.io包里面提供有两个类: InputStreamReader. OutputStreamWriter。
| 类 | 定义 | 构造方法 |
|---|---|---|
| OutputStreamWriter | public class OutputStreamWriter extends Writer | OutputStreamWriter(OutputStream out) |
| InputStreamReader | public class InputStreamReader extends Reader | InputStreamReader(InputStream in) |
如下图所示：
通过类的继承结构与构造方法可以发现，所谓的转换处理就是将接收到的字节流对象通过向上转型变为字符流对象。
转化代码：
public class JavaAPIDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
File file = new File("D:" + File.separator + "hello"
+ File.separator + "mldn.txt"); //指定要操作的文件路径
if (!file.getParentFile().exists()) {
file.getParentFile().mkdirs();
}
OutputStream outstream = new FileOutputStream(file);
OutputStreamWriter outw = new OutputStreamWriter(outstream);//字节流转化为字符流
outw.write("我爱中华");//字符流更适合处理中文
outw.close();
}
}
如下图所示：
讲解转换流的主要目的基本上不是为了让开发者去记住它，而是知道有这样一种功能，但同时更多的是需要进行结构的分析处理。观察一下 FileWriter、 FileReader 类的继承关系。
| FileWriter | FileReader |
|---|---|
| public class FileWriter extends OutputStreamWriter | public class FileReader extends InputStreamReader |
实际上所谓的缓存都是指的是程序中间的一道处理缓冲区。如下图所示：
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