java学习之IO流总结

1.IO体系的框架图

我们先来介绍一下IO体系的整体框架图



接下来，我们首先开始流式部分的介绍。

2.流的基本概念

一组有序，有起点和终点的字节的数据序列。包括输入流和输出流。



输入流：程序从输入流读取数据源。数据源包括外界(键盘、文件、网络…)，即是将数据源读入到程序的通信通道。

输出流：程序向输出流写入数据。将程序中的数据输出到外界（显示器、打印机、文件、网络…）的通信通道。

采用数据流的目的就是使得输出输入独立于设备。

3.java中的字节流和字符流

Java 流在处理上分为字符流和字节流。字符流处理的单元为2个字节的 Unicode 字符，分别操作字符、字符数组或字符串，而字节流处理单元为1个字节，操作字节和字节数组()。

Java内用Unicode编码存储字符，字符流处理类负责将外部的其他编码的字符流和java内 Unicode字符流之间的转换。而类InputStreamReader和OutputStreamWriter处理字符流和字节流的转换。字符流（一次可以处理一个缓冲区）一次操作比字节流（一次一个字节）效率高。

字节流是最基本的，所有的InputStream和OutputStream的子类都是,主要用在处理二进制数据，它是按字节来处理的。但实际中很多的数据是文本，又提出了字符流(Reader和Writer)的概念(常用的)，它是按虚拟机的encode来处理，也就是要进行字节到字符集的转化。实际上字节流在操作时本身不会用到缓冲区（内存），是文件本身直接操作的，而字符流在操作时使用了缓冲区，通过缓冲区再操作文件。

(1)字节流

InputStream 和OutputStream是两个abstact 类，对于字节为导向的stream都扩展这两个。即二进制，他们的扩展类如下：





下面我们具体举例说明他们的使用，以文件字节流的读写为例。

文件的写操作(字节流的形式)

public static void main(String[] args) throws Exception {
//第一步：创建文件
File f=new File("d:"+File.pathSeparator+"test.txt");

//第二步：通过子类实例化父类对象
//通过FileOutputStream实例化OutputStream对象
//true表示可以追加
OutputStream out=null;   //准备好一个输出对象
out=new FileOutputStream(f,true);  //通过对象多态性进行实例化，

//第三步：进行读写操作
//1.准备一个字符串，其中\r\n 起到换行作用
String str="\r\n qzp 1991";
//2.将字符串变成字节数组(因为是字节流嘛)
byte b[]=str.getBytes();

//将内容输出，保存文件
out.write(b);
/**
* 也可以使用字节一个一个循环输出。
* for(int i=0;i<b.length;i++){
*	out.write(b[i]);
* }
*/
//第四步：关闭输出流
out.close();
}

运行以后d盘中会创建test.txt这样一个文件，并且里面保存了字符串的内容。

文件的读操作(字节流的形式)

public static void main(String[] args) throws Exception {
//第一步：找到需要操作的文件名
File f=new File("d:"+File.pathSeparator+"test.txt");

//第二步：通过子类实例化父类对象
InputStream input=new FileInputStream(f);

//第三步：进行读操作,将需要读入的内容放入此数组中
byte b[]=new byte[1024];
//设置一个临时变量，存放输入流，
//当输入流不为空时，都读入，为空时则不读，节省资源
int temp=0;
int len=0;
while((temp=input.read())!=-1){
b[len]=(byte)temp;
len++;
}

//第四步：关闭输入流
input.close();
System.out.println("字节数组的长度"+len);
//输出文件中的内容。限制了len以后，不会有多余的空格输出
System.out.println("内容为"+new String(b,0,len));
}

运行后会打印如下语句

字节数组的长度34

内容为qzp 1991qzp 1991qzp 1991

qzp 1991

(2)字符流

Reader/Writer 为 abstact 类，以Unicode字符为导向的 stream ,表示以Unicode字符为单位从stream中读取或往stream中写入信息。在java中一个字符等于二个字节。





下面还是以文件的写为例，此操作与字节流的读写操作差不多，只是返回的结果是一个字符，不是字节，可以直接输出，不比再转化。

public static void main(String[] args) throws IOException {
//第一步：创建文件
File f=new File("d:"+File.pathSeparator+"test.txt");

//第二步：通过子类实例化父类对象
Writer out=null;
out=new FileWriter(f,true);

//第三步：进行读写操作
//1.准备一个字符串
String str="\r\nqzp 1991";
//2.将字符串变成字节数组(因为是字节流嘛)
out.write(str);

//第四步：关闭输出流
out.close();
}

(3)字节流和字符流的比较

[1] 字节流返回的是字节，最好还是要转化成字符，便于操作输出；字符流返回的是字符

[2] 字节流操作不会用到缓冲区(内存)，是文件的本身操作；而字符流使用时用到了缓冲区，通过缓冲区在操作文件。字节流在操作文件时，即使不关闭资源（close方法），文件也能输出，但是如果字符流不使用close方法的话，则不会输出任何内容，说明字符流用的是缓冲区，并且可以使用flush方法强制进行刷新缓冲区，这时才能在不close的情况下输出内容

那到底实际开发中用字符流还是字节流呢？首先，文件在硬盘中的传输是以字节的方式进行的，包括图片也是按照字节方式(二进制)存储的，而字符只有在内存中才会形成，所以，实际开发中字节用的更多。

(4)字节流与字符流的转换

InputStreamReader和OutputStreamReader :

把一个以字节为导向的stream转换成一个以字符为导向的 stream 。

InputStreamReader 类是Reader的子类，是从字节流到字符流的桥梁：它读入字节，并根据指定的编码方式，将之转换为字符流。

使用的编码方式可能由名称指定，或平台可接受的缺省编码方式。

InputStreamReader 的 read() 方法之一的每次调用，可能促使从基本字节输入流中读取一个或多个字节。

为了达到更高效率，考虑用 BufferedReader 封装 InputStreamReader ，

BufferedReader in = new BufferedReader(newInputStreamReader(System.in));

例子说明：

<p><strong><span style="color:#7F0055;">public </span><span style="color:#7F0055;">static</span><span style="color:#7F0055;"> void</span></strong><span style="color:black;"> main(String[] args) {</span></p><p><span style="color:black;">       </span>BufferedReaderbuf=<strong><span style="color:#7F0055;">null</span></strong><span style="color:black;">;</span></p><p><span style="color:black;">       </span>//<span style="color:black;">实例化</span><span style="color:black;">bufferedReader,</span><span style="color:black;">并接受其内容</span></p><p><span style="color:black;">      //此处将输入的字节流转化为字符流，然后存放到BufferedReader之中
</span></p><p><span style="color:black;">       </span>buf=<strong><span style="color:#7F0055;">new</span></strong><span style="color:black;"> BufferedReader(</span><strong><span style="color:#7F0055;">new</span></strong><span style="color:black;"> InputStreamReader(System.</span><em><span style="color:#0000C0;">in</span></em><span style="color:black;">));</span></p><p><span style="color:black;">       </span></p><p><span style="color:black;">       </span>String str=<strong><span style="color:#7F0055;">null</span></strong><span style="color:black;">;</span></p><p><span style="color:black;">       </span>System.<em><span style="color:#0000C0;">out</span></em><span style="color:black;">.println(</span><span style="color:#2A00FF;">"</span><span style="color:#2A00FF;">请输入字符串：</span><span style="color:#2A00FF;">"</span><span style="color:black;">);</span></p><p><span style="color:black;">       </span></p><p><span style="color:black;">       </span><strong><span style="color:#7F0055;">try</span></strong><span style="color:black;"> {</span></p><p><span style="color:black;">           </span>str=buf.readLine();</p><p><span style="color:black;">       </span>}<strong><span style="color:#7F0055;">catch</span></strong><span style="color:black;"> (IOException e) {</span></p><p><span style="color:black;">           </span>e.printStackTrace();</p><p><span style="color:black;">       </span>}</p><p><span style="color:black;">       </span>System.<em><span style="color:#0000C0;">out</span></em><span style="color:black;">.println(</span><span style="color:#2A00FF;">"</span><span style="color:#2A00FF;">输入的内容是</span><span style="color:#2A00FF;">"</span><span style="color:black;">+str);</span></p><p>}</p>

运行结果：

请输入字符串：

qzp

输入的内容是qzp

(5)url读写

url读写：调用网页的api必将成为一个重要的研究方向，因而获取网站的url地址是从网站调用API的第一步，以下是将url地址从字节流转化为字符流的过程。从而方便程序中以字符串获取url的值。

public static String httpRequest(String requestUrl) {
StringBuffer buffer = new StringBuffer();
try {
URL url = new URL(requestUrl);
HttpURLConnection httpUrlConn = (HttpURLConnection) url.openConnection();

httpUrlConn.setDoOutput(false);
httpUrlConn.setDoInput(true);
httpUrlConn.setUseCaches(false);

httpUrlConn.setRequestMethod("GET");
httpUrlConn.connect();

// 将返回的输入流转换成字符串    很重要将字节流转化为字符流
InputStream inputStream = httpUrlConn.getInputStream();
InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream, "utf-8");
BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);

String str = null;
while ((str = bufferedReader.readLine())!= null) {
buffer.append(str);
}
bufferedReader.close();
inputStreamReader.close();
// 释放资源
inputStream.close();
inputStream = null;
httpUrlConn.disconnect();

} catch (Exception e) {
}
return buffer.toString();
}

(6)装饰模式

以文件读写的例子为引子，我们进行具体的研究

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");
}
}
}

其中BufferedReader br = new BufferedReader(newFileReader("file.txt"));

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。

3.非流式的文件操作

在整个IO包中，唯一一个与文件本身相关的就是File类，使用File类可以进行文件创建、删除等操作，构造方法：

File f=new File(“D:\\test.txt”);

File f=new File(“D:”+
File.separator +“test.txt”);

注：使用File.separator代替\\，这样有利于在多个不同的操作系统中进行扩展。因为在Linux中使用//作为文件分隔符，而windows中则是\\。

File类还有一些其他的常用方法，可以参考帮助文档，此处不再罗列。