Java基础---IO(三)--IO包中的其他类

第一讲     对象序列化

一、概述

        将堆内存中的对象存入硬盘，保留对象中的数据，称之为对象的持久化（或序列化）。使用到的两个类：ObjectInputStream和ObjectOutputStream

二、特有方法

ObjectInputStream：

        Object readObject();//从ObjcetInputStream中读取对象

ObjectOutputStream：

        void writeObject(Objcet obj);//将指定对象写入ObjcetOutputStream

注意：被操作的对象需要实现Serializable接口（也称标记接口)

三、常见操作步骤

说明：关于Serializable接口

        a、接口Serializable中没有方法，称之为标记接口

        b、序列化运行时使用一个称为 serialVersionUID的版本号与每个可序列化类相关联，用于验证序列化对象的发送者和接收者是否为同一对象。如果接收者加载的该对象的类的 serialVersionUID与对应的发送者的类的版本号不同，则反序列化将会导致 InvalidClassException。可序列化类可以通过声明名为"serialVersionUID"的字段（该字段必须是静态 (static)、最终 (final)的 long 型字段）显式声明其自己的serialVersionUID，如：

             public static final long serialVersionUID = 42L;

1、写入流对象：

        1）创建对象写入流，与文件关联，即传入目的

        2）通过写入writeObject(Object obj)方法，将对象作为参数传入，即可写入文件

2、读取流对象

        1）创建对象读取流，与文件关联，即传入源

        2）通过readObject()方法，读取文件中的对象，并返回这个对象

注：

        1、静态成员不能被序列化

        2、非静态成员要不被序列化，可以用关键字transient修饰，保证非静态成员保存在堆内存中，不能存入文件中。

示例：

/*
需求：将一个对象序列号，并从硬盘中读取序列化的对象
*/

import java.io.*;
//创建Peason类，实现Serializable接口
class Peason implements Serializable
{
    //自定义serialVersionUID版本号
    public final static long serialVersionUID=32L;

    private String name;
    private int age;
    transient String id;//使用transient关键字表示该成员不被序列化
    static String country="CN";//静态成员不能序列化

    //构造函数
    Peason(String name,int age,String id,String country)
    {
        this.name=name;
        this.age=age;
        this.id=id;
        this.country=country;
    }
    //复写toString方法
    public String toString()
    {
        return name+":"+age+":"+id+":"+country;
    }
}

//序列化测试类
class ObjectStreamDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        //指定文件
        File file =new File("obj.txt");
        Peason p=new Peason("zhangsan",63,"shenma","USA");

        //序列化指定对象
        writeObj(p,file);

        //反序列化
        readObj(file);

    }

    //将指定对象序列化到指定文件中
    public static void writeObj(Peason p,File file)
    {
        ObjectOutputStream oos=null;
        try
        {
            //创建写入流对象，关流文件
            oos=new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));
            oos.writeObject(p);//写入对象数据
        }
        catch (IOException e)
        {
            throw new RuntimeException("对象写入失败");
        }
        finally
        {
            try
            {
                if(oos!=null)
                    oos.close();
            }
            catch (IOException e)
            {
                throw new RuntimeException("关流失败");
            }
        }
    }

    //读取指定文件中的对象，也称反序列化
    public static void readObj(File file)
    {
        ObjectInputStream ois=null;
        try
        {
            //创建读取流对象，关联文件
            ois =new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
            //读取文件中的对象
            Peason p=(Peason)ois.readObject();
            System.out.println(p);
        }
        catch (Exception e)
        {
            throw new RuntimeException("文件读取对象失败");
        }
        finally
        {
            try
            {
                if(ois!=null)
                    ois.close();
            }
            catch (IOException e)
            {
                throw new RuntimeException("关流失败");
            }
        }
    }
}

第二讲    管道流

一、概述

1、管道流：PipedInputStream和PipedOutputStream

2、特点：

         a、输入输出可以直接进行连接，不用再借助数组或集合等容器进行临时存储。     

        b、一般结合多线程使用。通常，数据由某个线程写入PipedOutputStream对象，并由其他线程从连接的 PipedInputStream 读取。

二、常见操作步骤

        1、要先创建一个读和写的两个类，实现Runnable接口，因为是两个不同的线程，覆盖run方法，注意，需要在内部处理异常。

        2、创建两个管道流，并用connect()方法将两个流连接

        3、创建读写对象，并传入两个线程内，并start执行。

示例：

import java.io.*;
//读取线程
class Read implements Runnable
{
    private PipedInputStream in;
    Read(PipedInputStream in)
    {
        this.in=in;
    }
    //覆盖run方法
    public void run()
    {
        try
        {
            //用来存储读到的字节
            byte[] by=new byte[1024];
            System.out.println("读取前。。没有数据阻塞");
            //读取流中数据
            int len=in.read(by);
            System.out.println("读到数据。。阻塞结束");

            //将字节数组转换为字符串打印输出
            String s=new String(by,0,len);

            System.out.println(s);
        }
        catch (IOException e)
        {
            throw new RuntimeException("读取数据失败");
        }
        finally
        {
            try
            {
                if(in!=null)
                    in.close();
            }
            catch (IOException e)
            {
                throw new RuntimeException("流关闭失败");
            }
        }
    }
}

//写线程
class Write implements Runnable
{
    private PipedOutputStream out;
    Write(PipedOutputStream out)
    {
        this.out=out;
    }
    //覆盖run方法
    public void run()
    {
        try
        {
            System.out.println("开始写入数据，等待3秒后。");
            Thread.sleep(3000);
            //写入数据到管道流中
            out.write("piped shi shem ma?".getBytes());
        }
        catch (Exception e)
        {
            throw new RuntimeException("写入数据失败");
        }
        finally
        {
            try
            {
                if(out!=null)
                    out.close();
            }
            catch (IOException e)
            {
                throw new RuntimeException("流关闭失败");
            }
        }
    }
}

class PipedStreamDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        try
        {
            //创建管道流对象，并关联
            PipedInputStream in=new PipedInputStream();
            PipedOutputStream out=new PipedOutputStream();
            in.connect(out);

            //启动线程
            new Thread(new Read(in)).start();
            new Thread(new Write(out)).start();
        }
        catch (IOException e)
        {
            throw new RuntimeException("管道流关联失败");
        }
    }
}

第三讲     RandomAccessFile类

一、概述

        1、RandomAccessFile此类的实例支持对随机访问文件的读取和写入，自身具备读写方法。

        2、该类不算是IO体系中的子类，而是直接继承Object，但是它是IO包成员，因为它具备读写功能，内部封装了一个数组，且通过getFilePointer方法获取指针位置，来对数组的元素进行操作，同时可通过seek方法改变指针的位置。

        3、可以完成读写的原理：内部封装了字节输入流和输出流。

        4、构造函数：RandomAccessFile(File file,String mode)，可已从它的构造函数中看出，该类只能操作文件（可以传入文件名字符串），而且操作文件还有模式：只读“r”、读写“rw”等四种模式伤感的句子。

注：如果模式为只读r，则不会创建文件，会去读一个已存在的文件，若文件不存在，则会出现异常。如果模式为读写rw，且该对象的构造函数要操作的文件不存在，会自动创建；如果存在，则不会覆盖。

二、特有方法

        1、seek(long pos)：//调整对象中指针。来进行指定位置的数据读取和写入。数据要有规律。如果设置的指针位置已有数据，写入时将会将其修改。用seek可以表示随机读写访问。

        2、int skipBytes(int n)：跳过指定字节数，不可往前跳

 RandomAccessFile中也有对基本数据类型进行读写的方法。还有readLine方法。

三、使用步骤

        1、创建RandomAccessFile对象

        2、将数据写入到指定文件中

        3、读取指定文件中的数据

注意：要单独读取后面的数据，可以使用seek方法调整指针，或skipBytes方法跳过指定字节数，这种通过改变指针位置的方式，取出相应的数据。

示例：

//需求：使用RandomAccessFileDemo进行读写操作

import java.io.*;
class RandomAccessFileDemo
{
    public static void main(String[] args)throws IOException
    {
        //指定文件
        File file =new File("ran.txt");

        //写数据
        writeFile(file);

        //读数据
        readFile(file);

    }

    //读取指定文件中的数据
    public static void readFile(File file)throws IOException
    {
        //创建对象
        RandomAccessFile raf=new RandomAccessFile(file,"r");

        //设置指针位置
        raf.seek(8);

        //设置跳过的字节数
        //raf.skipBytes(8);

        //读取四个字节存入
        byte[] by=new byte[4];
        //读数据
        raf.read(by);
        //将存入数据的字节数组转换为字符串
        String name=new String(by);
        //根据写入规律，读取年龄，这里用到了读一个int方法
        int age=raf.readInt();

        System.out.println("name="+name+"age="+age);

        raf.close();//关流
    }

    //将数据写入指定文件中
    public static void writeFile(File file)throws IOException
    {
        //创建对象
        RandomAccessFile raf=new RandomAccessFile(file,"rw");

        //写入姓名
        raf.write("张三".getBytes());
        //写入年龄，这里调用了写一个int方法
        raf.writeInt(23);

        raf.write("李四".getBytes());
        raf.writeInt(100);

        raf.seek(8*0);//改变指针
        raf.write("小三".getBytes());
        raf.writeInt(3);

        raf.skipBytes(8*2);//改变指针
        raf.write("王五".getBytes());
        raf.writeInt(5);

        raf.close();//关流
    }
}

第四讲     操作基本数据类型的流对象

一、概述

        1、操作基本数据类型的流对象：DataInputStream和DataOutputStream

        2、这两个读写对象，可用于操作基本数据类型的流对象，包含读写各种基本数据类型的方法。

二、方法

读  

        byte型            byte readbyte()

        int型               intreadInt()

        boolean型       boolean readBoolean()

        double型        doublereadDouble()

String readUTF();//对应writeUTF，读取以UTF-8修改版编码写入的字符串

写

        byte型           writeByte(int b);//将b的低八位写入

        int型              writeInt(int n)  

        boolean型      writeBoolean(boolean b)    

        double型        writeDouble(double d)  

writeUTF(String str);//以与机器无关方式使用UTF-8修改版编码将一个字符串写入基础输出流。

第五讲     操作数组与字符串

一、操作字节数组的流：ByteArrayInputStream和ByteArrayOutputStream

1、这个对象并没有调用底层资源，淘宝开店教程所以不用关闭流资源，即使关闭后，仍可调用。 

2、内部包含缓冲区，相当于以内存作为流操作源和目的，不会产生任何IO异常。 

3、对象中封装了数组

4、构造函数：

        1）ByteArrayInputStream：在构造函数的时候，需要接受数据源，而且数据源是一个字节数据。

        2）ByteArrayOutputStream：在构造函数的时候，不用定义数据目的，因为该对象中已经在内部封装了可变长度的字节数组，这就是数据的目的地。

5、其实就是用流的思想操作数组

6、特有方法：

ByteArrayOutputStream中：

        writeTo(OutputStream out);//将此 byte 数组输出流的全部内容写入到指定的输出流参数中，这与使用out.write(buf, 0, count)调用该输出流的 write 方法效果一样。因为这个方法用到了字节输出流，需要抛IO异常，也是字节数组流中唯一需要抛异常的方法。

        int size();//当前缓冲区的大小

        String toString();//使用平台默认的字符集，通过解码字节将缓冲区内容转换为字符串。

二、对应的字符数组和字符串

        字符数组流：CharArrayReader和CharArrayWriter

        字符串流：   StringReader和StringWriter

示例：

//使用IO中操作字节数组的流对象读写数据
import java .io.*;

class ByteArrayStreamDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        //创建一个byte数组输入流，数据源
        ByteArrayInputStream bais=new ByteArrayInputStream("ABCDEFG".getBytes());

        //创建一个新的byte数组输出流，数据目的
        ByteArrayOutputStream baos=new ByteArrayOutputStream();

        int by=0;
        while ((by=bais.read())!=-1)
        {
            //写入数据
            baos.write(by);
        }

        //输出数据长度
        System.out.println(baos.size());

        //以字符串输出数据
        System.out.println(baos.toString());

        try
        {
            //调用此方法时，需要抛出异常
            baos.writeTo(new FileOutputStream("writeTo.txt"));
        }
        catch (IOException e)
        {
            throw new RuntimeException("数据写入文件失败");
        }
    }
}

第六讲   字符编码

一、概述

1、字符流的出现为了方便操作字符。

2、更重要的是加入了编码的转换，即转换流。

3、通过子类转换流来完成。在两个对象进行构造的时候，可以加入字符集（即编码表），可传入编码表的有：

        1）转换流：InuputStreamReader和OutputStreamWriter

        2）打印流：PrintStream和PrintWriter，只有输出流

4、编码表的由来

       计算机只能识别二进制数据，早期由来是电信号。为了方便应用计算机，让它可以识别各个国家的文字。就将各个国家的文字用数字来表示，并一一对应，形成一张表。这就是编码表。

5、常见的编码表：

        1）ASCII：美国标准信息交换码表。用一个字节的7位表示

        2）IOS8859-1：拉丁码表；欧洲码表。用一个字节的8位表示

        3）GB2312：中国的中文编码表（）早期

        4）GBK：中国的中文编码表升级，融合了更多的中文文字字符。打头的是两个高位为1的两个字节编码。为负数

        5）Unicode：国际标准码，融合了多种文字。所有文字都用两个字节来表示,Java语言使用的就是unicode。

        6）UTF-8：最多用三个字节表示一个字符的编码表，根据字符所占内存空间不同，分别用一个、两个、三个字节来编码。

UTF-8编码格式：

        一个字节：0开头

        两个字节：字节一  ---> 110    位数：10 ~ 6

                            字节二  ---> 10     位数：5 ~ 0

        三个字节：字节一  ---> 110    位数：15 ~ 12

                            字节二  ---> 10     位数：11 ~ 6

                         字节三 ---> 10     位数：5 ~ 0

 

二、转换流的编码应用

        1、可以将字符以指定编码格式存储。

        2、可以对文本数据指定编码格式来解读。

        3、指定编码表的动作由构造函数完成。

 

三、编码和解码

1、编码：字符串变成字节数组

        1）默认字符集： 

              String  --->  byte[]  ：srt.getBytes()

        2）指定字符集：

              String  --->  byte[]  ：srt.getBytes(charsetName)

2、解码：字节数组变成字符串

        1）默认字符集： 

              byte[]  --->  String ：new String(byte[])

        2）指定字符集： 

              byte[]   --->  String ：newString(byte[],charsetName)

四、对于编码和解码的字符集转换注意事项

        1、如果编码失败，解码就没意义了。

        2、如果编码成功，解码出来的是乱码，，则需对乱码通过再次编码（用解错码的编码表），然后再通过正确的编码表解码。针对于IOS8859-1是通用的。

        3、如果用的是GBK编码，UTF-8解码，此时通过再次编码后解码的方式，就不能成功了，因为UTF-8也支持中文，在UTF-8解的时候，会将对应的字节数改变，所以不会成功。

        如使用了错误的解码表：

 

        4、特别注意：对于中文的”联通“，这两个字比较特别，它的二进制位正好是和在UTF-8中两个字节打头的相同，所以在文本文件中，如果单独写“联通”或者和满足UTF-8编码格式的字符一起保存时，记事本就会用UTF-8来进行解码动作，这样显示的就会是乱码。

练习：

/*
有五个学生，每个学生有3门课的成绩，从键盘输入以上数据（包括姓名，三门课成绩），
输入的格式：如：张三，30,40,60
计算出总成绩，并把学生的信息和计算出的总分数高低顺序存放在磁盘文件“stuinfo.txt”中。

1、描述学生类
2、定义一个可操作学生对象的工具类。

思想：
1、通过获取键盘录入一行数据，并将该行中的信息取出封装成学生对象。
2、因为学生有很多，那么就需要存储，使用到集合。因为要对学生的总分排序。所以可以使用TreeSet。
3，将集合的信息写入到一个文件中。
*/

import java.io.*;
import java.util.*;
//学生类
class Student implements Comparable<Student>
{
    private String name;
    private int sx,yy,yw,sum;
    Student(String name,int sx,int yw,int yy)
    {
        this.name=name;
        this.sx=sx;
        this.yw=yw;
        this.yy=yy;
        sum=sx+yw+yw;
    }

    //获取总成绩
    public int getSum()
    {
        return sum;
    }

    //获取姓名
    public String getName()
    {
        return name;
    }

    //复写compareTo方法
    public int compareTo(Student s)
    {
        int num=new Integer(this.sum).compareTo(new Integer(s.sum));
        if(num==0)
            return this.name.compareTo(s.name);
        return num;
    }

    //复写hashCode
    public int hashCode()
    {
        return name.hashCode()+sum*33;
    }

    //复写equals
    public boolean equals(Object obj)
    {
        if(!(obj instanceof Student))
            throw new ClassCastException("类型不匹配");
        Student s=(Student)obj;
        return this.name.equals(s.name)&&this.sum==s.sum;
    }

    //复写toString
    public String toString()
    {
        return "Student["+name+","+sx+","+yw+","+yw+"]";
    }
}

//学生工具类
class StudentTools
{
    //从键盘读取学生信息方法,以学生自身排序方式存入集合中
    public static Set<Student> getStudentInfo_1()throws IOException
    {
         return getStudentInfo_2(null);
    }

    //从键盘读取学生信息方法，以比较器排序方式存入集合中
    public static Set<Student> getStudentInfo_2(Comparator<Student> cmp)throws IOException
    {
        //键盘录入
        BufferedReader bis=
            new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String info=null;

        //定义一个集合，用来存储学生对象
        Set<Student> set=null;//---------
        if(cmp==null)
            set=new TreeSet<Student>();
        else
            set=new TreeSet<Student>(cmp);

        //读取数据
        while((info=bis.readLine())!=null)
        {

            if("over".equals(info))//--------------
                break;

            String[] in=info.split(",");
            //将学生对象存入集合中
            set.add(new Student(in[0],Integer.parseInt(in[1]),
                                    Integer.parseInt(in[2]),
                                    Integer.parseInt(in[3])));
        }
        bis.close();//关流

        return set;
    }

    //把学生信息按照指定属性写入指定文件中
    public static void writeToFile(Set<Student> set,File file)throws IOException
    {
        //关联文件
        BufferedWriter bw=new BufferedWriter(new FileWriter(file));

        //遍历
        for (Student stu : set)
        {
            //将学生信息写入指定文件中
            bw.write(stu.toString()+"	");
            bw.write(stu.getSum()+"");
            bw.newLine();//换行---
            bw.flush();//刷新----

        }

        bw.close();//关流
    }
}


class  StudentInfoTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        //定义一个翻转自身比较性的比较器
        Comparator<Student> cmp=Collections.reverseOrder();
        try
        {
            //指定文件
            File file =new File("stdinfo.txt");

            //调用学生工具类的获取信息方法，将信息存入集合中
            Set<Student> set=StudentTools.getStudentInfo_2(cmp);

            //Set<Student> set=StudentTools.getStudentInfo_1();

            //将学生信息写入指定文件中
            StudentTools.writeToFile(set,file);
        }
        catch (IOException e)
        {
            throw new RuntimeException("学生信息获取写入失败");
        }
    }
}