Java基础之I/O详解（二）类库设计模式

Java类库的设计者通过创建大量的类来解决I/O系统设计的难题。一开始，可能会对Java I/O系统提供了如此多的类感到不知所措（具有讽刺意味的是，Java I/O设计的初衷是为了避免过多的类） ——–《Thinking in Java》

介于Java I/O类库中数目众多的类，我们有必要清楚这个类库是如何设计的。

分类

Java1.0版本以前，Java中与输入有关的所有类都应该从InputStream这个抽象类继承，而与输出类有关的所有类都应当从OutputStream这个抽象类继承。但是，这种I/O流继承层次结构仅支持8位字节流，并不能很好的处理16位的Unicode字符。由于Unicode用于字符国际化（Java中的char也是16位的Unicode），所以在Java1.0以后添加了Reader和Writer继承层次结构，这样做就是为了在所有的I/O操作中都支持Unicode。

注意，在某些场合（例如音频/视频文件/压缩文件），面向字节的InputStream和OutputStream才是正确的解决方案。所以，最明智的做法是尽量尝试使用Reader和Writer，一旦程序无法成功编译，再使用面向字节的类库。

InputStream

此抽象类是表示字节输入流的所有类的超类。

InputStream抽象类的主要子类有：

ByteArrayInputStream 包含一个内部缓冲区，该缓冲区包含从流中读取的字节。即允许将内存的缓冲区当做InputStream使用

FileInputStream 用于从文件中读取信息

PipedInputStream 产生用于写入相关PipedOutputStream的数据，实现“管道化”概念

SequenceInputStream 将两个或多个InputStream对象转换成单一InputStream

FilterInputStream 抽象类，作为“装饰器”的接口。其中“装饰器”为其他的InputStream类提供有用功能。

注意：除了FilterInputStram类，InputStream类的其他子类都对应与一种数据源。例如：字节数组，文件等。而FilterInoutStream类的出现是因为Java在设计I/O系统时采用了“装饰器”设计模式。（关于装饰器设计模式请参看http://blog.csdn.net/jason0539/article/details/22713711）

OutputStream

此抽象类是表示输出字节流的所有类的超类。输出流接受输出字节并将这些字节发送到某个接收器。

OutputStream的一些子类：

ByteArrayOutputStream 此类实现了一个输出流，其中的数据被写入一个 byte 数组。缓冲区会随着数据的不断写入而自动增长。可使用 toByteArray() 和 toString() 获取数据。即在内存中创建缓冲区，所有送往流的数据都要放置在此缓冲区。

FileOutputStream 用于将信息写至文件

PipedOutputStream 任何写入其中的信息都会自动作为相关PipedInputStream的输出，实现“管道化”概念。

FilterOutputStream 抽象类，作为“装饰器”的接口，其中装饰器为其他OutputStream提供有用功能。

注意：除了FilterOutputStream 类，OutputStream类的其他子类都对应了输出所要去的目标。

FilterInputStream&FilterOutputStream

FilterInputStream和FilterOutputStream是用来提供装饰七类接口以控制特定输入流和输出流的两个类，这两个类是装饰器的必要条件（以便能为所有正在被修改的对象提供调用接口）。而两者的装饰器子类可以来修改“流”以满足某种特殊需要。

FilterInputStream的装饰器子类

DataInputStream 与DataOutputStream搭配使用，因此我们可以按照可移植方式从流读取基本数据类型

BufferedInputStream 使用它可以防止每次读取时都得进行实际写操作，代表使用缓冲区。

PushbackInputStream 具有“能弹出一个字节的缓冲区”，因此可以将读到的最后一个字符回退。

FilterOutputStream的装饰器子类

DataOutputStream 与DataInputStream 搭配使用，因此我们可以按照可移植方式向流中写入基本数据类型

PrintStream 用于产生格式化输出。其中DataOutputStream处理数据的存储，PrintStream处理显示。

BufferedOutputStream 使用它可以防止每次发送数据时都得进行实际写操作，代表使用缓冲区

Reader&Writer

注意：Reader和Writer的继承层次结构与InputStram和OutputStream的集成层次结构非常相似，可对照学习，这里不再详细阐述。

InoutStreamReader&OutputStreamWriter

又是我们必须把来自于“字节”层次结构中的类和“字符”层次结构中的类结合起来使用，为了实现这个目的，要用到适配器类：InoutStreamReader&OutputStreamWriter。InputStreamReader类可以把InputStream转换为Reader，OutputStreamReader类可以把OutputStream转换为Writer。

RandomAccessFile

这是一个自我独立的类，直接从Object类派生而来。与其他两个继承层次结构没有任何关系。可以实现在一个文件内向前，向后移动。

注意：

本篇博客是一篇读书笔记，具体内容请参看《Thinking in Java》第18章 Java I/O系统

本篇文章只讲述了Java I/O系统的设计框架，关于具体类的用法请参看其他博客。