Java入门：Java IO概括

I/O 问题是任何编程语言都无法回避的问题，可以说 I/O 问题是整个人机交互的核心问题，因为 I/O 是机器获取和交换信息的主要渠道。在当今这个数据大爆炸时代，I/O 问题尤其突出，很容易成为一个性能瓶颈。

本文的目的是分析 I/O 的内在工作机制，以及java I/O类库的基本架构，以帮助初学者从总体上了解Java I/O。具体各个I/O类库的使用，请读者在遇到实际问题时，结合本文的讲解来理解掌握。

1.什么是I/O

描述Java的I/O机制，我们用从河中抽水的例子来解释读文件的过程。

要将河水抽出来，首先我们需要一个抽水机，然后把抽水机丢到河流里。这里，河水相当于文件，我们需要建立一个抽水机，并将抽水机与河水关联起来：

FileInputStream fis = new FileInputStream("E:/rivier.txt");

fis就是抽水机，E:/rivier.txt就是河水。

设备准备好了，就可以打开水龙头获得水啦，但获得的水需要存放，所以第二步，我们还需要先有一个盛水的容器：

byte[] bottle = new byte[10];

容器bottle是一个byte类型的数组，大小为10.之所以将容器定义为byte数组而不是其它数组类型，是因为我们使用的这个抽水机比较特殊，抽出来的水最小单位就是1个byte（你就当1滴水来理解吧）。

接下来，将容器放到水龙头下面，打开水龙头，就开始将水抽进容器里了。

fis.read(bottle);

这样抽水机fis就抽出了10滴水（10个byte）放到bottle这个容器里面了。然后bottle里的数据就可以任意有我们处置了。

Java为我们提供了两种类型的抽水机，第一种抽水机的名字叫做XXXInputStream，它抽水的单位是字节，当然盛水的容器自然就是字节数组byte[]。

第二种抽水机的名字叫做XXXReader，它抽水的单位是字符，盛水容器就是字符数组char[]。

也就是说，我们如果我们用第一种抽水机XXXInputStream，抽出来的是byte;如果用第二种抽水机XXXReader，抽出来的是char。（有关字节byte和字符char的区别，自己脑补...）

这里的XXX表示抽的水是河水，还是湖水、海水、污水......，即XXX表示数据的来源。如FileInputStream，表示这个抽水机是专门从文件中读取数据的；ByteArrayInputStream，就是专门从字符数组也就是内存中读数据的。

小结一下，要读一个文件，步骤如下：

1. 实例化一个XXXInputStream对象（选择一种抽水机，指定水源）

2. 确定接收数据的对象（准备容器）

3. read()（打开水龙头）

现在，通过上面的抽水机，用户可以从各种地方，按各种大小的被子来得到水。但用户觉得抽水机功能还是弱了点， 如果打开水龙头，就是热水，就是热咖啡就好啦！

显然抽水机已经力不从心了，如果把加热，煮咖啡的功能设计到抽水机里面，那么抽水机会显得太庞杂，也增加了出故障时维修的难度。

所以，我们换一种思路，在抽水机的水龙头下，接一根加热管：

FileInputStream fis = new FileInputStream("e:/yellow_river.txt");//准备好抽水机
ObjectInputStream ois= new ObjectInputStream(fis);//增加一个加热器

这样，只需要调用加热管的水龙头，就可以获得热水啦：

ois.readDouble();//读出来的就是一个double型的数据，不再是byte数据（即抽出的就是热水）

所以，总的来说，在Java中读文件，就像抽水，首先，需要根据读取单位，根据读取源，选择合适的抽水机。如果需要，还可以在抽水机后添加管子，增强功能。

请试着按照排水的例子，描述写文件的机制。

2. 实例理解

现在我们结合上面的例子，来理解几个实例。

1）按字节读文件FileInputStream

FileInputStream fis = new FileInputStream("e:/in.txt");   //创建输入流对象（抽水机）
while (fis.available() > 0) {   
    byte[] b = new byte[10];   //创建数组（盛水容器）
    int nResult = fis.read(b);   //读数据到数组，并且读到数据时，nResult被赋值为>-1的整数，表示实际读了多少个byte
    if (nResult == -1) //文件中的数据读完了，没数据可读了
        break;   
    System.out.println(new String(b));   
}   
fis.close();      //数据读完了，抽水机需要关掉

2）按字符读文件FileReader：

FileReader rdFile = new FileReader("e:/in.txt");   //实例化文件输入流对象（抽水机）
while (rdFile.ready()) {   //输入流是否准备好读（抽水机是否准备好抽水）
    char[] chIn = new char[10];   //准备容器
    int nResult = rdFile.read(chIn);   //读数据
    if (nResult == -1) //如果没有读到数据
、     break;   
    System.out.println(chIn);   
}   
rdFile.close();  //不抽水了，关掉抽水机

FileReader满足XXXReader命名规则，从名字可以判断是按字符来读数据，并且数据来源是文件。

3.带缓冲区的读

还是用抽水的例子来讲解什么是缓冲区。我们在使用水的时候，可以有两种方法，一种是每次要用水，就去打开水龙头，等着它将容器装满。第二种方法是，家里有一个大水缸，先将大水缸装满，每次用水的时候，直接去水缸里取。当水缸里的谁不够用时，再打开水龙头将大水缸放满。

不考虑水存放时间长了会变质的影响，显然第二种方法效率高。

文件通常放在磁盘等设备中，读写速度远没有内存的速度快。上面FileInputStream或FileReader每次执行read()方法，都会去硬盘读取一次。如果事先将文件中的数据读取一定大小到内存中，以后每次read()，从这块内存中读，就会减少硬盘的读写次数，效率高得多。如果这块内存中的数据不够用了，再去硬盘继续读数据把这块内存填满，后面继续使用这块内存。这块内存就是缓冲区。

用法示例：

FileReader rdFile = new FileReader("e:/in.txt"); //创建字符文件输入流对象
BufferedReader brdFile = new BufferedReader(rdFile);  //创建一个BufferedReader对象 
String strLine;   
while ((strLine = brdFile.readLine()) != null) {   
    System.out.println(strLine);
}   
brdFile.close();   

例子中，将rdFile这个FileReader对象包装在BufferedReader对象brdFile里，直接操作brdFile对象，就可以实现带缓冲功能的读操作了。

同样，按字节读可以使用BufferedInputStream类来对InputSteam进行包装。

4. I/O体系结构

我们已经了解了Java I/O 系统，并学会了一些简单的I/O操作，接下来请打开Java Doc，让我们看看Sun公司是怎样通过面向对象的思想，设计I/O系统的。

总结一下：

1. InputStream和OutputStream是按字节读写数据的抽象类,是所有字节输入输出流的基类。

2. Reader和Writer是按字符读写数据的抽象类，是所有字符输入输出流的基类。

3. 继承它们的都是针对特定数据源的“抽水机”或“排水机”，提供了read和write的基本实现。

4. 构造方法一般都需要提供数据源。

5. 不必记住每个类的具体用法，只需要掌握IO的总体结构，然后记住几个重要类的功能，至于具体的成员方法的用法，可以在使用的时候再去查看方法的申明定义或查看在线Java Doc。

【实践练习】

从网络获取天气数据，将获取到的数据在控制台打印输出。

package WeatherDemo;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.SocketTimeoutException;
import java.net.URL;
import java.net.URLConnection;


public class MyWeather {

    public MyWeather(String Cityid) throws IOException {
        String Ctiyid;
        URLConnection connectionData;
        StringBuilder sb;
        BufferedReader br;// 读取data数据流
        sb = new StringBuilder();
        
        URL url = new URL("http://api.k780.com:88/?app=weather.future&weaid=" + Cityid + "&appkey=10003&sign=b59bc3ef6191eb9f747dd4e83c99f2a4&format=json");
        connectionData = url.openConnection();
        connectionData.setConnectTimeout(1000);
        
        try {
            br = new BufferedReader(new InputStreamReader(
                    connectionData.getInputStream(), "UTF-8"));            
            String line = null;
            while ((line = br.readLine()) != null)
                sb.append(line);
        } catch (SocketTimeoutException e) {
            System.out.println("连接超时");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.out.println("加载文件出错");
        }
        System.out.print(sb.toString());
        
    }
    public static void main(String[] args) {
        try {
            new MyWeather("101010100"); // 101010100(北京)就是你的城市代码
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

首先，需要在网络搜索获取天气信息的途径，这里提供本文作者自己找到的一篇博客：http://www.nohacks.cn/post-35.html,本代码使用了博客中“ 3.3  未来几天天气”里提到的api。

有关URL的用法这里可不必关心，重点放在如何读取网络数据。

【问题】

1.new InputStreamReader(connectionData.getInputStream(), "UTF-8"))参数“UTF-8"作用是什么？不要此参数编译能否通过？看到什么结果？

2.

br = new BufferedReader(new InputStreamReader(
connectionData.getInputStream(), "UTF-8"));

能不能写成：

br = new BufferedReader(connectionData.getInputStream());

如果不能，为什么？

3.为什么要用到StringBuilder sb，而不是String sb?