java基础之IO2

  

一、File类

         File 类是 IO 包中唯一代表磁盘文件本身的对象，File 类定义了一些与平台无关的方法来操纵文件，通过调用 File 类提供的各种方法，我们能够创建、删除文件，重命名文件，判断文件的读写权限及是否存在，设置和查询文件的最近修改时间。

        在 Java 中，目录也被当作 File 使用，只是多了一些目录特有的功能——可以用 list方法列出目录中的文件名。在 Unix 下的路径分隔符为（/），在 Dos 下的路径分隔符为（），Java 可以正确处理 Unix 和 Dos 的路径分隔符，即使我们在 Windows 环境下使用（/）作为路径分隔符，Java 仍然能够正确处理。

二、RandomAccessFile 类

        RandomAccessFile 类可以说是 Java 语言中功能最为丰富的文件访问类，它提供了众多的文件访问方法。RandomAccessFile 类支持“随机访问”方式，我们可以跳转到文件的任意位置处读写数据。在你访问一个文件的时候,不想把文件从头读到尾,并希望像访问一个数据库一样的访问一个文本文件，使用 RandomAccessFile 类就是你的最佳选择。

        RandomAccessFile 对象类有个位置指示器，指向当前读写处的位置，当读写 n 个字节后，文件指示器将指向这 n 个字节后的下一个字节处。刚打开文件时，文件指示器指向文件的开头处，我们可以移动文件指示器到新的位置，随后的读写操作将从新的位置开始。RandomAccessFile 在等长记录格式文件的随机（相对顺序而言）读取时有很大的优势，但该类仅限于操作文件，不能访问其他的 IO 设备，如网络，内存映象等。

三、节点流与处理流

1、理解流的概念

        数据流是一串连续不断的数据的集合，就象水管里的水流，在水管的一端一点一点地供水，而在水管的另一端看到的是一股连续不断的水流。数据写入程序可以是一段、一段地向数据流管道中写入数据，这些数据段会按先后顺序形成一个长的数据流。对数据读取程序来说，看不到数据流在写入时的分段情况，每次可以读取其中的任意长度的数据，但只能先读取前面的数据后，再读取后面的数据。不管写入时是将数据分多次写入，还是作为一个整体一次写入，读取时的效果都是完全一样的。

2、流的分类

        我们将 IO 流类分为两个大类，节点流类和过滤流类（也叫处理流类）。程序用于直接操作目标设备所对应的类叫节点流类，程序也可以通过一个间接流类去调用节点流类，以达到更加灵活方便地读写各种类型的数据，这个间接流类就是过滤流类（也叫处理流类），我更喜欢称之为包装类。

3、节点流类总结

        父　类 InputStream OutputStream Reader Writer。

        文　件 *FileInputStream FileOutputStrean FileReader FileWriter 对文件进行处理的节点流。

        数　组 *ByteArrayInputStream ByteArrayOutputStream CharArrayReader CharArrayWriter 对数组进行处理的节点流（对应的不再是文件，而是内存中的一个数组）。

       字符串 *无　 无 StringReader StringWriter 对字符串进行处理的节点流。

       管　道 *PipedInputStream PipedOutputStream PipedReader PipedWriter 对管道进行处理的节点流。

4、处理流类总结

       父　类 InputStream OutputStream Reader Writer。

       缓冲流 *BufferedImputStrean BufferedOutputStream BufferedReader BufferedWriter，需要父类作为参数构造，增加缓冲功能，避免频繁读写硬盘，可以初始化缓冲数据的大小，由于带了缓冲功能，所以就写数据的时候需要使用flush方法。

       转换流 *InputStreamReader OutputStreamWriter，要inputStream或OutputStream作为参数，实现从字节流到字符流的转换。

       数据流 *DataInputStream DataOutputStream ，提供将基础数据类型写入到文件中，或者读取出来，为什么要有这个流呢？看这样的分析，如果没有这种流的话，有一个long，本身只占8个字节，如果我要写入到文件，需要转成字符串，然后在转成字符数组，那空间会占用很多，但是有了这种流之后就很方便了，直接将这8个字节写到文件就完了。是不是既节约了内存空间有让程序写起来更加方便简单了呢。写倒是很简单，但是读取的时候就注意了，根据读取的数据类型，指针会往下移，所以你写的顺序必须要和读的顺序一致才能完成你正确的需求。

      *ObjectInputStream ObjectOutputStrea

       *顺便研究序列化---将对象所在的类型全部转换成二进制，然后写入到介质中去。

　　*transient关键字--修饰成员变量，不写入该成员变量。

　　*Serializable接口--表示接口，怎样实现的呢，在序列化之前，首先判断 （对象 instanceof Serializable）如果返回true则执行序列化，否者抛出异常，并且里面有一个ID，是用来快速查找某个对象的时候使用的。

　　*Externalizable接口--外部化接口；他是Serializable接口的子接口，能手动控制序列化的方式。

        java.io中专门提供用于打印的流(这类流在写入的时候有自动flush的功能，所以你不需要每打印一个东西都flush一次)--------注意他们也是属于处理流，只不过这里单独列出来分析而已。

　　*PrintStream--继承自-->FilterOutputStream--继承自-->OutputStream，（它的构造函数需要OutputStream对象）。

        *PrintWriter---继承自-->Writer(它的构造函数需要Writer对象)

　　 System.In====InputStream

　　 System.Out===PrintStream

　　 这种流的print方法不会抛出异常，这是JSP技术中常用的流，如果在JSP页面的打印会抛出异常的话，那JSP也太难写了点！注意理解这样的设计思路。

　　--看这样的代码

　　PrintStream ps=new PrintStream(new OutputStream("c://..."));

　　System.setOut(ps);

　　System.Out.println("jfdajsflkajdf");//这样将不会在打印到命令行窗口，而是指定的PrintStream目标文件里面去

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Java流类图结构

Java流类图结构

描述：

Java的核心库java.io提供了全面的IO接口。包括：文件读写、标准设备输出等。Java中IO是以流为基础进行输入输出的，所有数据被串行化写入输出流，

或者从输入流读入。

Java流输入输出原理

Java把这些不同来源和目标的数据都统一抽象为数据流。Java语言的输入输出功能是十分强大而灵活的，美中不足的是看上去输入输出的代码并不是很简洁，因为你往往需要包装许多不同的对象。
在Java类库中，IO部分的内容是很庞大的，因为它涉及的领域很广泛:标准输入输出，文件的操作，网络上的数据流，字符串流，对象流，zip文件流。

1. 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

2. 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：

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。
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。

字节流：一次读入或读出是8位二进制。
字符流：一次读入或读出是16位二进制。
设备上的数据无论是图片或者视频，文字，它们都以二进制存储的。二进制的最终都是以一个8位为数据单元进行体现，所以计算机中的最小数据单元就是字节。意味着，字节流可以处理设备上的所有数据，所以字节流一样可以处理字符数据。

结论：只要是处理纯文本数据，就优先考虑使用字符流。 除此之外都使用字节流。

输入流和输出流

输入流只能进行读操作，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。

输入字节流 InputStream

• 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）。

输出字节流 OutputStream

• 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。

总结：

• 输入流：InputStream或者Reader：从文件中读到程序中；
• 输出流：OutputStream或者Writer：从程序中输出到文件中；

节点流

节点流：直接与数据源相连，读入或读出。
直接使用节点流，读写不方便，为了更快的读写文件，才有了处理流。

 

节点流.png

常用的节点流

• 父　类 ：InputStream 、OutputStream、 Reader、 Writer
• 文　件 ：FileInputStream 、 FileOutputStrean 、FileReader 、FileWriter 文件进行处理的节点流
• 数　组 ：ByteArrayInputStream、 ByteArrayOutputStream、 CharArrayReader 、CharArrayWriter 对数组进行处理的节点流（对应的不再是文件，而是内存中的一个数组）
• 字符串 ：StringReader、 StringWriter 对字符串进行处理的节点流
• 管　道 ：PipedInputStream 、PipedOutputStream 、PipedReader 、PipedWriter 对管道进行处理的节点流

处理流

处理流和节点流一块使用，在节点流的基础上，再套接一层，套接在节点流上的就是处理流。如BufferedReader.处理流的构造方法总是要带一个其他的流对象做参数。一个流对象经过其他流的多次包装，称为流的链接。

 

这里写图片描述

常用的处理流

• 缓冲流：BufferedInputStrean 、BufferedOutputStream、 BufferedReader、 BufferedWriter 增加缓冲功能，避免频繁读写硬盘。
• 转换流：InputStreamReader 、OutputStreamReader实现字节流和字符流之间的转换。
• 数据流： DataInputStream 、DataOutputStream 等-提供将基础数据类型写入到文件中，或者读取出来。

转换流

InputStreamReader 、OutputStreamWriter 要InputStream或OutputStream作为参数，实现从字节流到字符流的转换。

构造函数

InputStreamReader(InputStream);        //通过构造函数初始化，使用的是本系统默认的编码表GBK。
InputStreamWriter(InputStream,String charSet);   //通过该构造函数初始化，可以指定编码表。
OutputStreamWriter(OutputStream);      //通过该构造函数初始化，使用的是本系统默认的编码表GBK。
OutputStreamwriter(OutputStream,String charSet);   //通过该构造函数初始化，可以指定编码表

 

Java I/O的的架构使用了装饰器的模式，我们在使用流的时候需要新建很多的装饰器对象，对源数据进行层层包装。各个包装类名以及它们的应用场景比较多，

初学的时候难以摸清规律，这里我把它们归一下类，方便大家记忆。

InputStream & OutputStream

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InputStream 与 OuputStream是 Java 中 I/O 操作中最基本的类。

InputStream 

InputStream.jpg

类图中的类大致可以分为三个部分。

1. 接口, 它包括了所有InputStream的基本操作。
2. 源, 直接与各种形式的数据源直接打交道的类。对于某种特定形式的数据源，需要一种指定的InputStream来读取数据。图中几种常用的InputSream数据源类型的接口包括：
   ByteArrayInputStream, StringBufferInputStream, FileInputStream, PipedInputStream, SequenceInputStream。他们的构造参数各不相同，对应的数据源也各不相同。
3. 格式, 如果直接使用‘源’类型的InputStream是可以直接读取数据的, 但是读取出来的数据的类型都是byte并且没有缓存, 大部分情况下需要我们转换成其它基本类型的数据。Java 为了方便我们读取其它类型的数据提供了几种类型的装饰器。常用的几种装饰器有 DataInputStream, BufferedInputStream。其中DataInputStream允许我们读取其它基本类型数据, BufferedInputStream使用了缓存，可以提高读取的效率。

OuputStream

类图：

OutputStream.jpg

与InputStream类似, 它也可以分为三部分：

1. 接口, 定义OutputStream的所有操作
2. 目标, 这同数据源类似, 它决定了数据最终被写到哪里。它们都继承自FilterOutputStream。常用的几种形式有：ByteArrayOutputStream, FileOutputStream, PipedOutputStream。它们分别将数据写入到内存区域，文件，管道中。
3. 形式, 默认的输出全部都是以Byte的形式写入到目标中的。如果想要写入其它一些基本类型的数据或者使用缓存提高效率，可以使用其它的装饰器包裹目标的OutputStream。常用的OutputStream装饰器有DataOutputStream, PrintStream, BufferedOuputStream, 他们的功能分别是写入基本类型, 写入换行符并清空缓存，提供了写入的目标的缓存。

Reader & Writer

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InputStream & OutputStream 的重要缺陷在于不能支持Unicode。所以，Java 1.1版本中，Java I/O库中添加了这两个重要的类专门用来处理字符读写。

Reader

类图：

 

Reader.jpg

与InputStream的架构类似，某些继承的顺序可能略有不同。

1. 接口 ,与InputStream的操作是类似的, 只是Reader是针对字符的。
2. 源, 与InputStream相比多了一个InputStreamReader, 它可以从一个InputStream构造一个Reader。
3. 格式， 与InputStream的读入格式类似，多了可以读入字符床的操作。

Writer

类图：

Writer.jpg

1. 接口，与OuputStream类似，针对字符，多了append操作
2. 目标，多了OutputStreamWriter，允许我们通过OutputStream构造Writer。
3. 格式，与Reader的格式对应，操作字符数据。

RandomAccessFile

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RandomAccessFile是一个独立的类与I/O,R/W 无关。它相当于把InputStream与OutputStream结合起来使用。并添加了一些位置相关的新操作。