Java IO（Input Output）流总结

 

       Last modified：2013-06-13 08:01:44

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IO流总结一:

IO流是处理数据之间数据传输的。

Java对数据的操作是通过流的方式。

Java中用于操作IO流的对象都放在java.io包中。

流的分类：按照操作数据分为：字符流和字节流。

          按照流向分为：输入流和输出流。

                

                 输入流：                输出流：

  字符流：

Reader                         Writer

  |--BufferedReader             |-- BufferedWriter

  |--inputStreamReader          |--OutputStreamWriter

      |--FileReader                 |--FileWriter

  字节流：

InputStream                   OutputStream

|--FileInputStream               |--FileOutputStream

 

InputStream                   OutputStream

|--FilterInputStream             |--FilterOutputStream

   |--BufferedInputStream         |--BufferedOutputStream

 

在计算机中存储的都是1和0的序列。也就是二进制的有序序列，不论是文本、音乐或者是视频。

那么为什么要在流中定义字节流和字符流呢？

这个与我们的字符编码方式有关。我们都知道世界上有很多种的语言，比如：ASCII、GB2312、GBK、UTF-8和Unicode等。

如果一个文本文件使用GB2312编码的方式存储的，如果我们用Unicode的编码方式来读取，那么就会出现乱码。所以字符流是一种特殊的流，在java中就定义了专门处理字符的流对象。

 

当我们拿到一个API文档我们应该如何使用呢？

1，确定要使用的功能。

2，查阅API看有没有相关的功能类。

3，如果没有，就分析需要如何自定义一个出来，并且要使用到那些相关功能的类，这些类在API中有没有定义。

4，不论有或者没有需要自定义一个，我们都要先查阅相关功能类的根类，那么查阅一个API的时候我们要注意一些什么呢？

5，找到相关功能根类，先看一下它是一个类，还是接口，还是抽象类，如果是接口或者是抽象类我们就不能直接使用这个类，而要使用这个类的子类。

6，但是，我们不用急于先看它有哪些子类，我们先看一下它到底暴露了什么字段、构造函数和方法。

7，在查看暴露的信息时，我们要注意几点：

a. 如果是static修饰的，说明是静态的，我们不用new对象也可以直接使用。

b. 确定使用的方法返回数据的类型，是void呢、String呢、int呢、还是其他的。查找的时候就重点找返回这些类型的方法。（注意：如果我们使用的类是一个使用单例设计模式设计的，那么他就没有构造函数，我们就一般可以通过静态的getIstance()方法获取相应的对象，这时我们就要找返回值是对象类型的方法。）

8，如果在根类中找到了需要的方法，但是根类又不能创建对象，那么我们就看看，继承这个根类的子类有哪些，一般子类都继承了父类的方法，所以子类可以直接调用父类的方法，并且子类又定义了一些自身特别的方法。

9，找到需要的类创建对象，或者找到相关功能的对象自定义一个需要的类。

 

下面我们按照以上的方法来阐述IO流的学习：

字节流：

字节流的根类有：读取流（Reader）、写入流（Writer）

根类都是abstract（抽象）的，我们不能直接创建对象，但是我们可以看一看父类都定义了什么方法。

Reader：

int read() 

          读取单个字符。 

int read(char[] cbuf) 

          将字符读入数组。 

abstract  int read(char[] cbuf, int off, int len) 

          将字符读入数组的某一部分。 

int  read(CharBuffer target) 

          试图将字符读入指定的字符缓冲区。 

abstract  void close() 

          关闭该流并释放与之关联的所有资源。 

 

FileReader：Reader的子类，可以创建对象，专门用来操作字符数据流的。

 

Writer：

void write(char[] cbuf) 

          写入字符数组。 

abstract  void write(char[] cbuf, int off, int len) 

          写入字符数组的某一部分。 

void write(int c) 

          写入单个字符。 

void write(String str) 

          写入字符串。 

void write(String str, int off, int len) 

          写入字符串的某一部分。 

abstract  void close() 

          关闭此流，但要先刷新它。 

abstract  void flush() 

          刷新该流的缓冲。

 

写入流（Writer）在每次调用write()方法的时候都要flush()（刷新）一次，当然Writer也不能创建对象，我们可以使用他的子类FileWriter，FileWriter是专门处理字符写入流的类。

 

FileReader 和 FileWriter 为我们提供了操作字符数据流的一般方法，其中比较高效的就是自定义一个数组，用这个数组作为临时存储区，每次读取一块（装满数组）数据，然后再将这一块数据写入相应的目的地。这样就提高了效率，如果每次读取一个字符然后写入一个字符，就很低效，是不可取的。

自定一个数组为我们提高了效率，但是每次使用都要写很多代码，所以开发者就将这个数组封装为了一个特殊的对象。那就是缓冲区！BufferedReader（字符读取缓冲区）和BufferedWriter（字符写入缓冲区）。他是用的是装饰设计模式，是再不改变原来已定义类的基础上增强类的功能。

补充：BufferedReader的子类LineNumberReader，增加了int getLineNumber() ：获得当前行号的功能，我们可以在使用缓冲区的同时读取行号。

 

 

装饰设计模式：

当想要对已有的对象进行功能增强时，可以定义类，将已有对象传入，基于已有的功能，并提供加强功能。那么自定义的该类称为装饰类。

 

 

字符流学习完了，那么如果要学习字节流就会简单很多，我们通过查阅API知道：很多方法都似曾相识。所以，总结一下就是下面几点：

A. 字节流分为：InputStream（读取流）和OutputStream（写入流）

B. 字节流和字符流的功能基本相同，只不过传入的参数由字符流中的字节char，变成了字节中的byte。

C. 字节流也具有缓冲区：

BufferedInputStream（字节读取缓冲区）和BufferedOutputStream（字节写入缓冲区）。方法与字符缓冲区相似。

下面自定义一个BufferedInputStream：

 

import java.io.*;

class MyBufferedInputStream
{
	private InputStream in;

	private byte[] buf = new byte[1024*4];
		
	private int pos = 0,count = 0;
	
	MyBufferedInputStream(InputStream in)
	{
		this.in = in;
	}

	//一次读一个字节，从缓冲区(字节数组)获取。
	public int myRead()throws IOException
	{
		//通过in对象读取硬盘上数据，并存储buf中。
		if(count==0)
		{
			count = in.read(buf);
			if(count<0)
				return -1;
			pos = 0;
			byte b = buf[pos];

			count--;
			pos++;
			return b&255;
		}
		else if(count>0)
		{
			byte b = buf[pos];

			count--;
			pos++;
			return b&0xff;
		}
		return -1;
	}
	public void myClose()throws IOException
	{
		in.close();
	}
}

 

 

结论：

字节流的读一个字节的read方法为什么返回值类型不是byte，而是int。

因为有可能会读到连续8个二进制1的情况，8个二进制1对应的十进制是-1.

那么就会数据还没有读完，就结束的情况。因为我们判断读取结束是通过结尾标记-1来确定的。

所以，为了避免这种情况将读到的字节进行int类型的提升。

并在保留原字节数据的情况前面了补了24个0，变成了int类型的数值。

而在写入数据时，只写该int类型数据的最低8位。

 

 

明白了BufferedReader类中特有方法readLine的原理后，

可以自定义一个类中包含一个功能和readLine一致的方法。

来模拟一下BufferedReader

 

import java.io.*;
class MyBufferedReader extends Reader
{
	
	private Reader r;
	MyBufferedReader(Reader r)
	{
		this.r = r;
	}

	//可以一次读一行数据的方法。
	public String myReadLine()throws IOException
	{
		//定义一个临时容器。原BufferReader封装的是字符数组。
		//为了演示方便。定义一个StringBuilder容器。因为最终还是要将数据变成字符串。
		StringBuilder sb = new StringBuilder();
		int ch = 0;
		while((ch=r.read())!=-1)
		{
			if(ch=='\r')
				continue;
			if(ch=='\n')
				return sb.toString();
			else
				sb.append((char)ch);
		}

		if(sb.length()!=0)
			return sb.toString();
		return null;		
	}

	/*
	覆盖Reader类中的抽象方法。

	*/
	public int read(char[] cbuf, int off, int len) throws IOException
	{
		return r.read(cbuf,off,len) ;
	}

	public void close()throws IOException
	{
		r.close();
	}
	public void myClose()throws IOException
	{
		r.close();
	}
}

class  MyBufferedReaderDemo
{
	public static void main(String[] args) throws IOException
	{
		FileReader fr = new FileReader("buf.txt");

		MyBufferedReader myBuf = new MyBufferedReader(fr);

		String line = null;

		while((line=myBuf.myReadLine())!=null)
		{
			System.out.println(line);
		}

		myBuf.myClose();
	}
}

import java.io.*;

class MyLineNumberReader extends MyBufferedReader
{
	private int lineNumber;
	MyLineNumberReader(Reader r)
	{
		super(r);
	}

	public String myReadLine()throws IOException
	{

		lineNumber++;
		return super.myReadLine();
	}
	public void setLineNumber(int lineNumber)
	{
		this.lineNumber = lineNumber;
	}
	public int getLineNumber()
	{
		return lineNumber;
	}
}

/*
class MyLineNumberReader 
{
	private Reader r;
	private int lineNumber;
	MyLineNumberReader(Reader r)
	{
		this.r = r;
	}

	public String myReadLine()throws IOException
	{

		lineNumber++;
		StringBuilder sb = new StringBuilder();

		int ch = 0;

		while((ch=r.read())!=-1)
		{
			if(ch=='\r')
				continue;
			if(ch=='\n')
				return sb.toString();
			else
				sb.append((char)ch);
		}
		if(sb.length()!=0)
			return sb.toString();
		return null;
	}
	public void setLineNumber(int lineNumber)
	{
		this.lineNumber = lineNumber;
	}
	public int getLineNumber()
	{
		return lineNumber;
	}

	public void myClose()throws IOException
	{
		r.close();
	}
}
*/
class  MyLineNumberReaderDemo
{
	public static void main(String[] args) throws IOException
	{
		FileReader fr = new FileReader("copyTextByBuf.java");

		MyLineNumberReader mylnr = new MyLineNumberReader(fr);

		String line = null;
		mylnr.setLineNumber(100);
		while((line=mylnr.myReadLine())!=null)
		{
			System.out.println(mylnr.getLineNumber()+"::"+line);
		}

		mylnr.myClose();
	}
}

 

 

 

io流有很多实例，那么在实际操作中如何确定使用哪个io流的实例呢？

 1,

源：键盘录入。

目的：控制台。

 

2，需求：想把键盘录入的数据存储到一个文件中。

源：键盘。

目的：文件。

 

3，需求：想要将一个文件的数据打印在控制台上。

源：文件。

目的：控制台。

 

流操作的基本规律：

最痛苦的就是流对象有很多，不知道该用哪一个。

 

通过三个明确来完成。

 

1，明确源和目的。

源：输入流。InputStream  Reader

目的：输出流。OutputStream  Writer。

2，操作的数据是否是纯文本。

是：字符流。

不是：字节流。

 

3，当体系明确后，在明确要使用哪个具体的对象。

通过设备来进行区分：

源设备：内存，硬盘。键盘

目的设备：内存，硬盘，控制台。

 

 

1，将一个文本文件中数据存储到另一个文件中。复制文件。

源：因为是源，所以使用读取流。InputStream Reader 

是不是操作文本文件。

是！这时就可以选择Reader

这样体系就明确了。

 

接下来明确要使用该体系中的哪个对象。

明确设备：硬盘。上一个文件。

Reader体系中可以操作文件的对象是 FileReader

 

是否需要提高效率：是！。加入Reader体系中缓冲区 BufferedReader.

 

 

FileReader fr = new FileReader("a.txt");

BufferedReader bufr = new BufferedReader(fr);

 

 

目的：OutputStream Writer

是否是纯文本。

是！Writer。

设备：硬盘，一个文件。

Writer体系中可以操作文件的对象FileWriter。

是否需要提高效率：是！。加入Writer体系中缓冲区 BufferedWriter

 

FileWriter fw = new FileWriter("b.txt");

BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(fw);

 

 

练习：将一个图片文件中数据存储到另一个文件中。复制文件。要按照以上格式自己完成三个明确。

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2，需求：将键盘录入的数据保存到一个文件中。

这个需求中有源和目的都存在。

那么分别分析

源：InputStream Reader

是不是纯文本？是！Reader

 

设备：键盘。对应的对象是System.in.

不是选择Reader吗？System.in对应的不是字节流吗？

为了操作键盘的文本数据方便。转成字符流按照字符串操作是最方便的。

所以既然明确了Reader，那么就将System.in转换成Reader。

用了Reader体系中转换流,InputStreamReader

 

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);

 

需要提高效率吗？需要！BufferedReader

BufferedReader bufr = new BufferedReader(isr);

 

目的：OutputStream  Writer

是否是存文本？是！Writer。

设备：硬盘。一个文件。使用 FileWriter。

FileWriter fw = new FileWriter("c.txt");

需要提高效率吗？需要。

BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(fw);

 

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扩展一下，想要把录入的数据按照指定的编码表（utf-8），将数据存到文件中。

 

目的：OutputStream  Writer

是否是存文本？是！Writer。

设备：硬盘。一个文件。使用 FileWriter。

但是FileWriter是使用的默认编码表。GBK.

 

但是存储时，需要加入指定编码表utf-8。而指定的编码表只有转换流可以指定。

所以要使用的对象是OutputStreamWriter。

而该转换流对象要接收一个字节输出流。而且还可以操作的文件的字节输出流。FileOutputStream

 

OutputStreamWriter osw = 

new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("d.txt"),"UTF-8");

 

需要高效吗？需要。

BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(osw);

 

所以，记住。转换流什么使用。字符和字节之间的桥梁，通常，涉及到字符编码转换时，

需要用到转换流。

 

练习：将一个文本数据打印在控制台上。要按照以上格式自己完成三个明确。

class  TransStreamDemo2
{
	public static void main(String[] args) throws IOException
	{
		System.setIn(new FileInputStream("PersonDemo.java"));
		System.setOut(new PrintStream("zzz.txt"));
		//键盘的最常见写法。
		BufferedReader bufr = 
				new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		BufferedWriter bufw = 
　　new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
		String line = null;
		while((line=bufr.readLine())!=null)
		{
			if("over".equals(line))
				break;
			bufw.write(line.toUpperCase());
			bufw.newLine();
			bufw.flush();
		}
		bufr.close();
	}
}