Java 输入输出流

一. 输入输出流的定义

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。可以类比为从水池（数据源）中的水（数据）导入房子（程序）。

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。可以类比为从房子（程序）中把水（数据）流到下水道中（外界数据源）。

二.数据流的分类

流序列中的数据既可以是未经加工的原始二进制数据，也可以是经一定编码处理后符合某种格式规定的特定数据。因此Java中的流分为两种：

• 字节流：数据流中最小的数据单位是字节。
• 字符流：数据流中最小的数据单位是字符，在Java中，一个字符用两个字节表示。

三. Java IO层次的体系结构

（1）流式部分——IO的主体部分

（2）非流式部分——主要包含一些辅助流式部分的类，如：File类、RandomAccessFile类和FileDescriptor等类。

（3）其他部分——文件读取部分的与安全相关的类，如：SerializablePermission类，以及与本地操作系统相关的文件系统的类，如：FileSystem类和Win32FileSystem类和WinNTFileSystem类。

主要的类有：

1.File（文件特征与管理）：用于文件或者目录的描述信息，例如生成新目录，修改文件名，删除文件，判断文件所在路径等。

2.InputStream（二进制格式操作，即字节流操作）：抽象类，基于字节的输入操作，是所有输入流的父类。定义了所有输入流都具有的共同特征。

3.OutputStream(二进制格式操作)：抽象类。基于字节的输出操作。是所有输出流的父类。定义了所有输出流都具有的共同特征。

4. Reader（字符流操作）：抽象类，基于字符的输入操作。

5. Writer（字符流操作）：抽象类，基于字符的输出操作。

6.RandomAccessFile（随机文件操作）：它的功能丰富，可以从文件的任意位置进行存取（输入输出）操作。

四. Java IO流类库

java.io包中包含了流式I/O所需要的所有类。在java.io包中有四个基本类：InputStream、OutputStream及Reader、Writer类，它们分别处理字节流和字符流：

输入/输出	输入	输出
字节流	InputStream	OutputStream
字符流	Reader	Writer

由这个四个类可以派生出许多其他功能丰富的流

IO流的类型又可以分为以下几类：

1.Memory

• 从/向内存数组读写数据: CharArrayReader、 CharArrayWriter、ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream
• 从/向内存字符串读写数据 StringReader、StringWriter、StringBufferInputStream

2.Pipe：实现管道的输入和输出（进程间通信）PipedReader、PipedWriter、PipedInputStream、PipedOutputStream

3.File文件流：对文件进行读、写操作 ：FileReader、FileWriter、FileInputStream、FileOutputStream

4. Object输入输出：ObjectOutputStream，ObjectInputStream

5. 数据流：按基本数据类型读、写，处理的数据是Java的基本类型（如布尔型，字节，整数和浮点数），DataInputStream、DataOutputStream。

6.打印流： 包含方便的打印方法PrintWriter、PrintStream

7. Buffering：在读入或写出时，对数据进行缓存，以减少I/O的次数，BufferedReader、BufferedWriter、BufferedInputStream、BufferedOutputStream

8.Filter：在数据进行读或写时进行过滤FilterReader、FilterWriter、FilterInputStream、FilterOutputStream

9.转换流：按照一定的编码/解码标准将字节流转换为字符流，或进行反向转换，InputStreamReader、OutputStreamWriter

五. InputStream 与 OutputStream

InputStream 为字节输入流，它本身为一个抽象类，必须依靠其子类实现各种功能，此抽象类是表示字节输入流的所有类的超类。 继承自InputStream  的流都是向程序中输入数据的，且数据单位为字节。

InputStream类的常用方法

public abstract int read() throws IOException	读取一个byte的数据，返回值是高位补0的int类型值。若返回值=-1说明没有读取到任何字节读取工作结束。
public int read(byte[] b) throws IOException	读取b.length个字节的数据放到b数组中。返回值是读取的字节数
public int read(byte[] b, int off, int len) throws IOException	从输入流中最多读取len个字节的数据，存放到偏移量为off的b数组中。
public void close() throws IOException	关闭输入流
public int available() throws IOException	返回输入流中可以读取的字节数。注意：若输入阻塞，当前线程将被挂起，如果InputStream对象调用这个方法的话，它只会返回0，这个方法必须由继承InputStream类的子类对象调用才有用，

InputStream的使用实例：

public void InputStreamDemo(){
        // 第一步：使用file类找到一个文件
        File f = new File("D:" + File.separator + "test.txt");
        try {
            // 第二步：准备好一个输入流对象
            InputStream input = new FileInputStream(f);
            int len = 0;
            byte[] b = new byte[1024];
            int temp = 0;
            // 第三步：利用read()循环读取
            while((temp = input.read()) != -1){
                // 将每次读取内容给temp变量，如果temp的值不是-1，表示文件没有读完
                b[len] = (byte)temp;
                len++;
            }
            // 第四步：关闭输入流
            input.close();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }

    }

OutputStream的使用实例：

public void OutputStramDemo(){
        File file = new File("D:" + File.separator + "test.txt");
        try {
            OutputStream os = new FileOutputStream(file,true); //true表示在文件末尾追加内容
            String str = "hello world";
            byte[] b = str.getBytes();
            for(int i = 0; i < b.length; i++){
                os.write(b[i]);
            }
            os.close();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }

    }

六. 缓冲输入输出流BufferedInputStream/BufferdeOutputStream

缓冲流就是每一个数据流分配一个缓冲区，一个缓冲区就是一个临时存储数据的内存。这样可以减少访问硬盘的次数,提高传输效率。

BufferedInputStream:当向缓冲流写入数据时候，数据先写到缓冲区，待缓冲区写满后，系统一次性将数据发送给输出设备。

BufferedOutputStream :当从向缓冲流读取数据时候，系统先从缓冲区读出数据，待缓冲区为空时，系统再从输入设备读取数据到缓冲区。

(1) 将文件读到内存(FileInputStream 与 BufferedInputStream 转换)

FileInputSteam is = new FileInputStream(new File(“test.txt”));

BufferedInputStream bufferIs = new BufferedInputStream(is)

(2) 将内存写到文件

FileOutputStream os = new FileOutputStream(new File(“test.txt”));

BufferedOutputStream bufferos = new BufferedOutputStream(os);

(3) 键盘输入流到内存

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);

BufferedReader reader = new BufferedReader(isr)

 

七. 字符流Writer/Reader

在Java中，一个字符等于两个字节，Java提供了Reader和Writer两个专门操作字符流的类

(1)Writer

主要方法：

public abstract void throws IOException	关闭输出流
public void writer(String str) throws IOException	将字符串str中的字符写入输出流
public void writer(char[] cbuf) throws IOException	将字符数组cbuf[]写入输出流
public abstract void flush() throws IOException	刷空输出流，并输出所有被缓存的字节。

public void WriterDemo(){
        File f = new File("D:" + File.separator + "test.txt");
        Writer out;
        try {
            out = new FileWriter(f);
            String str = " hello world";
            out.write(str);
            out.close();
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }

(2) Reader

主要方法：

public abstract void close() throws IOException	关闭输入流
public int read() throws IOException	读取一个字符，返回值为读取的字符
public int read(char[] cbuf) throws IOException	读取一系列字符到数组cbuf[]中，返回值为实际读取的字符的数量

public void ReaderDemo(){
        File file = new File("D:" + File.separator + "test.txt");
        try {
            Reader reader = new FileReader(file);
            int len = 0;
            char[] c = new char[1024];
            int temp = 0;
            while((temp = reader.read()) != -1){
                c[len] = (char)temp;
                len++;
            }
            reader.close();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }

    }