Java IO流详尽解析

学习Java IO，不得不提到的就是JavaIO流。

流是一组有顺序的，有起点和终点的字节集合，是对数据传输的总称或抽象。即数据在两设备间的传输称为流，流的本质是数据传输，根据数据传输特性将流抽象为各种类，方便更直观的进行数据操作。

IO流的分类

根据处理数据类型的不同分为：字符流和字节流

根据数据流向不同分为：输入流和输出流

字符流和字节流

字符流的由来： 因为数据编码的不同，而有了对字符进行高效操作的流对象。本质其实就是基于字节流读取时，去查了指定的码表。字节流和字符流的区别：

（1）读写单位不同：字节流以字节（8bit）为单位，字符流以字符为单位，根据码表映射字符，一次可能读多个字节。

（2）处理对象不同：字节流能处理所有类型的数据（如图片、avi等），而字符流只能处理字符类型的数据。

（3）字节流在操作的时候本身是不会用到缓冲区的，是文件本身的直接操作的；而字符流在操作的时候下后是会用到缓冲区的，是通过缓冲区来操作文件，我们将在下面验证这一点。

结论：优先选用字节流。首先因为硬盘上的所有文件都是以字节的形式进行传输或者保存的，包括图片等内容。但是字符只是在内存中才会形成的，所以在开发中，字节流使用广泛。

输入流和输出流

对输入流只能进行读操作，对输出流只能进行写操作，程序中需要根据待传输数据的不同特性而使用不同的流。

Java流操作有关的类或接口：

Java流类图结构：

Java IO流对象

1. 输入字节流InputStream

定义和结构说明：

从输入字节流的继承图可以看出：

InputStream 是所有的输入字节流的父类，它是一个抽象类。

ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream 是三种基本的介质流，它们分别从Byte 数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据。PipedInputStream 是从与其它线程共用的管道中读取数据，与Piped 相关的知识后续单独介绍。

ObjectInputStream 和所有FilterInputStream的子类都是装饰流（装饰器模式的主角）。意思是FileInputStream类可以通过一个String路径名创建一个对象，FileInputStream(String name)。而DataInputStream必须装饰一个类才能返回一个对象，DataInputStream(InputStream in)。如下图示：

实例操作演示：

【案例 】读取文件内容

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注意：该示例中由于b字节数组长度为1024，如果文件较小，则会有大量填充空格。我们可以利用in.read(b);的返回值来设计程序，如下案例：

【案例】读取文件内容

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注意：观察上面的例子可以看出，我们预先申请了一个指定大小的空间，但是有时候这个空间可能太小，有时候可能太大，我们需要准确的大小，这样节省空间，那么我们可以这样做：

【案例】读取文件内容

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【案例】逐字节读

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注意：上面的几个例子都是在知道文件的内容多大，然后才展开的，有时候我们不知道文件有多大，这种情况下，我们需要判断是否独到文件的末尾。

【案例】字节流读取文件

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注意：当读到文件末尾的时候会返回-1.正常情况下是不会返回-1的。

【案例】DataInputStream类

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【案例】PushBackInputStream回退流操作

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2. 输出字节流OutputStream

定义和结构说明：

IO 中输出字节流的继承图可见上图，可以看出：

OutputStream 是所有的输出字节流的父类，它是一个抽象类。

ByteArrayOutputStream、FileOutputStream是两种基本的介质流，它们分别向Byte 数组、和本地文件中写入数据。PipedOutputStream 是向与其它线程共用的管道中写入数据，

ObjectOutputStream 和所有FilterOutputStream的子类都是装饰流。具体例子跟InputStream是对应的。

实例操作演示：

【案例】向文件中写入字符串

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你也可以一个字节一个字节的写入文件：

【案例】逐字节写入文件

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【案例】向文件中追加新内容

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【案例】复制文件

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【案例】使用内存操作流将一个大写字母转化为小写字母

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【案例】验证管道流：进程间通信

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【案例】DataOutputStream类示例

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【案例】ZipOutputStream类

先看一下ZipOutputStream类的继承关系

java.lang.Object
java.io.OutputStream
java.io.FilterOutputStream
java.util.zip.DeflaterOutputStream
java.util.zip.ZipOutputStream

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【案例】ZipOutputStream类压缩多个文件

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【案例】ZipFile类展示

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【案例】解压缩文件（压缩文件中只有一个文件的情况）

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【案例】ZipInputStream类解压缩一个压缩文件中包含多个文件的情况

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3.字节流的输入与输出的对应图示

图中蓝色的为主要的对应部分，红色的部分就是不对应部分。紫色的虚线部分代表这些流一般要搭配使用。从上面的图中可以看出Java IO 中的字节流是极其对称的。哲学上讲“存在及合理”，现在我们看看这些字节流中不太对称的几个类吧！

4.几个特殊的输入流类分析

LineNumberInputStream

主要完成从流中读取数据时，会得到相应的行号，至于什么时候分行、在哪里分行是由改类主动确定的，并不是在原始中有这样一个行号。在输出部分没有对应的部分，我们完全可以自己建立一个LineNumberOutputStream，在最初写入时会有一个基准的行号，以后每次遇到换行时会在下一行添加一个行号，看起来也是可以的。好像更不入流了。

PushbackInputStream

其功能是查看最后一个字节，不满意就放入缓冲区。主要用在编译器的语法、词法分析部分。输出部分的BufferedOutputStream 几乎实现相近的功能。

StringBufferInputStream

已经被Deprecated，本身就不应该出现在InputStream部分，主要因为String 应该属于字符流的范围。已经被废弃了，当然输出部分也没有必要需要它了！还允许它存在只是为了保持版本的向下兼容而已。

SequenceInputStream

可以认为是一个工具类，将两个或者多个输入流当成一个输入流依次读取。完全可以从IO 包中去除，还完全不影响IO 包的结构，却让其更“纯洁”――纯洁的Decorator 模式。

【案例】将两个文本文件合并为另外一个文本文件

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PrintStream

也可以认为是一个辅助工具。主要可以向其他输出流，或者FileInputStream 写入数据，本身内部实现还是带缓冲的。本质上是对其它流的综合运用的一个工具而已。一样可以踢出IO 包！System.err和System.out 就是PrintStream 的实例！

【案例】使用PrintStream进行输出

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【案例】使用PrintStream进行格式化输出

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【案例】使用OutputStream向屏幕上输出内容

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【案例】输入输出重定向

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【案例】使用System.err重定向

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【案例】System.in重定向

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5.字符输入流Reader

定义和说明：

在上面的继承关系图中可以看出：

Reader 是所有的输入字符流的父类，它是一个抽象类。

CharReader、StringReader是两种基本的介质流，它们分别将Char 数组、String中读取数据。PipedReader是从与其它线程共用的管道中读取数据。

BufferedReader 很明显就是一个装饰器，它和其子类负责装饰其它Reader 对象。

FilterReader 是所有自定义具体装饰流的父类，其子类PushbackReader 对Reader 对象进行装饰，会增加一个行号。

InputStreamReader 是一个连接字节流和字符流的桥梁，它将字节流转变为字符流。FileReader可以说是一个达到此功能、常用的工具类，在其源代码中明显使用了将FileInputStream 转变为Reader 的方法。我们可以从这个类中得到一定的技巧。Reader 中各个类的用途和使用方法基本和InputStream 中的类使用一致。后面会有Reader 与InputStream 的对应关系。

实例操作演示：

【案例】从文件中读取内容

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注意：当然最好采用循环读取的方式，因为我们有时候不知道文件到底有多大。

【案例】以循环方式从文件中读取内容

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【案例】BufferedReader的小例子

注意：BufferedReader只能接受字符流的缓冲区，因为每一个中文需要占据两个字节，所以需要将System.in这个字节输入流变为字符输入流，采用：

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

下面是一个实例：

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【案例】Scanner类实例

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【案例】Scanner类从文件中读出内容

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6.字符输出流Writer

定义和说明：

在上面的关系图中可以看出：

Writer 是所有的输出字符流的父类，它是一个抽象类。

CharArrayWriter、StringWriter 是两种基本的介质流，它们分别向Char 数组、String 中写入数据。

PipedWriter 是向与其它线程共用的管道中写入数据，

BufferedWriter 是一个装饰器为Writer 提供缓冲功能。

PrintWriter 和PrintStream 极其类似，功能和使用也非常相似。

OutputStreamWriter 是OutputStream 到Writer 转换的桥梁，它的子类FileWriter 其实就是一个实现此功能的具体类（具体可以研究一SourceCode）。功能和使用和OutputStream 极其类似，后面会有它们的对应图。

实例操作演示：

【案例】向文件中写入数据

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注意：这个例子上之前的例子没什么区别，只是你可以直接输入字符串，而不需要你将字符串转化为字节数组。当你如果想问文件中追加内容的时候，可以使用将上面的声明out的哪一行换为：

Writer out =new FileWriter(f,true);

这样，当你运行程序的时候，会发现文件内容变为：hellohello如果想在文件中换行的话，需要使用“\r\n”比如将str变为String str="\r\nhello";这样文件追加的str的内容就会换行了。

7.字符流的输入与输出的对应

8.字符流与字节流转换

转换流的特点：

（1）其是字符流和字节流之间的桥梁

（2）可对读取到的字节数据经过指定编码转换成字符

（3）可对读取到的字符数据经过指定编码转换成字节

何时使用转换流？

当字节和字符之间有转换动作时；

流操作的数据需要编码或解码时。

具体的对象体现：

InputStreamReader:字节到字符的桥梁

OutputStreamWriter:字符到字节的桥梁

这两个流对象是字符体系中的成员，它们有转换作用，本身又是字符流，所以在构造的时候需要传入字节流对象进来。

字节流和字符流转换实例：

【案例】将字节输出流转化为字符输出流

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【案例】将字节输入流转换为字符输入流

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9.File类

File类是对文件系统中文件以及文件夹进行封装的对象，可以通过对象的思想来操作文件和文件夹。 File类保存文件或目录的各种元数据信息，包括文件名、文件长度、最后修改时间、是否可读、获取当前文件的路径名，判断指定文件是否存在、获得当前目录中的文件列表，创建、删除文件和目录等方法。

【案例 】创建一个文件

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【案例2】File类的两个常量

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此处多说几句：有些同学可能认为，我直接在windows下使用\进行分割不行吗？当然是可以的。但是在linux下就不是\了。所以，要想使得我们的代码跨平台，更加健壮，所以，大家都采用这两个常量吧，其实也多写不了几行。

【案例3】File类中的常量改写案例1的代码：

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【案例4】删除一个文件（或者文件夹）

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【案例5】创建一个文件夹

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【案例6】列出目录下的所有文件

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注意使用list返回的是String数组，。而且列出的不是完整路径，如果想列出完整路径的话，需要使用listFiles.它返回的是File的数组。

【案例7】列出指定目录的全部文件（包括隐藏文件）：

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【案例8】判断一个指定的路径是否为目录

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【案例9】递归搜索指定目录的全部内容，包括文件和文件夹

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