Java进阶教程之IO基础

计算机最重要的功能是处理数据。一个有用的计算机语言需要拥有良好的io功能，以便让未处理的数据流入程序，让已处理的数据流出。

与其他语言相比，java的io功能显得复杂。在其他语言中，许多io功能(比如读取文件)，是被封装好的，可以用一两行程序实现。在java中，程序员往往需要多个层次的装饰(decoration)，才能实现文件读取。

相对的复杂性带来的好处是io的灵活性。在java中，程序员可以控制io的整个流程，从而设计出最好的io方式。我们将在下文看到更多。

 io示例

 下面是我用于演示的文件file.txt

hello world!
hello nerd!

我们先来研究一个文件读取的例子:

import java.io.*;

public class test
{
  public static void main(string[] args)
  {
    try {
      bufferedreader br =
       new bufferedreader(new filereader("file.txt")); 

      string line = br.readline();

      while (line != null) {
        system.out.println(line);
        line = br.readline();
      }
      br.close();
    }
    catch(ioexception e) {
      system.out.println("io problem");
    }
  }
}

这段程序中包含一个try...catch...finally的异常处理器。可参考java进阶教程之 异常处理

 装饰器与功能组合

程序io的关键在于创建bufferedreader对象br:

  bufferedreader br = new bufferedreader(new filereader("file.txt"));

在创建的过程中，我们先建立了一个filereader对象，这个对象的功能是从文件"file.txt"中读取字节(byte)流，并转换为文本流。在java中，标准的文本编码方式为unicode。bufferedreader()接收该filereader对象，并拓展filereader的功能，新建出一个bufferedreader对象。该对象除了有上述的文件读取和转换的功能外，还提供了缓存读取(buffered)的功能。最后，我们通过对br对象调用readline()方法，可以逐行的读取文件。

(缓存读取是在内存中开辟一片区域作为缓存，该区域存放filereader读出的文本流。当该缓存的内容被读走后(比如readline()命令)，缓存会加载后续的文本流。)

bufferedreader()是一个装饰器(decorator)，它接收一个原始的对象，并返回一个经过装饰的、功能更复杂的对象。修饰器的好处是，它可以用于修饰不同的对象。我们这里被修饰的是从文件中读取的文本流。其他的文本流，比如标准输入，网络传输的流等等，都可以被bufferedreader()修饰，从而实现缓存读取。

 下图显示了br的工作方式，数据自下而上流动:

 

上述的装饰过程与linux中的文本流思想很相似。在linux中，我们使用类似函数的方式来处理和传递文本流。在java中，我们使用了装饰器。但它们的目的都类似，就是实现功能的模块化和*组合。

 更多的组合

事实上，java提供了丰富的装饰器。filereader中合并了读取和转换两个步骤，并采用了常用的默认设置，比如编码采取unicode。我们可以使用fileinputstream + inputstreamreader的组合来替代filereader，从而分离读取字节和转换两个步骤，并对两个过程有更好的控制。

(当然，filereader的使用更加方便。inputstreamreader是将fileinputstream转换成一个reader，用于处理unicode文本)

箭头表示数据流动方向

 流的读写来自于四个基类: inputstream, outputstream, reader和writer。inputstream和reader是处理读取操作，outputstream和writer是处理写入操作。它们都位于java.io包中。继承关系如下:

 java.io

 此外，ioexception有如下衍生类:

ioexception

 reader和writer及其衍生类是处理unicode文本。如我们看到的buffered reader, inputstreamreader或者filereader。

inputstream和outputstream及其衍生类是处理字节(byte)流。计算机中的数据都可以认为是字节形式，所以inputstream和outputstream可用于处理更加广泛的数据。比如我们可以使用下面的组合来读取压缩文件中包含的数据(比如整数):

箭头表示数据流动方向

 我们从压缩文件中读出字节流，然后解压缩，最终读出数据。

 写入

写入(write)操作与读取操作相似。我们可以通过使用装饰，实现复杂的写入功能。这里是一个简单的写入文本的例子:

import java.io.*;

public class test
{
  public static void main(string[] args)
  {
    try {
      string content = "thank you for your fish.";

      file file = new file("new.txt");

      // create the file if doesn't exists
      if (!file.exists()) {
        file.createnewfile();
      }

      filewriter fw = new filewriter(file.getabsolutefile());
      bufferedwriter bw = new bufferedwriter(fw);
      bw.write(content);
      bw.close();

    }
    catch(ioexception e) {
      system.out.println("io problem");
    }
  }
}

上面创建了file对象，用于处理文件路径。

总结

这里只是对java io的基本介绍。java的io相对比较复杂。java程序员需要花一些时间来熟悉java.io中的类及其功能。