转换流详解

在Java中，处理文本数据时，我们经常需要将字节流转换为字符流，或者将字符流转换为字节流。这种转换通常用于读取文本文件或将数据从网络传输到应用程序。Java提供了两种主要的转换流：InputStreamReader 和 OutputStreamWriter。

1 转换流的作用

InputStreamReader：将字节输入流转换为字符输入流。
OutputStreamWriter：将字符输出流转换为字节输出流。

这两种转换流使用指定的字符集（如UTF-8、GBK、ISO-8859-1等）在字节流和字符流之间进行转换。

2 编码与解码

在计算机中，数据通常以二进制形式存储和传输。编码是将原始数据（如文本、图像、视频、音频等）转换为二进制形式的过程，而解码则是将二进制数据转换回原始数据的过程。常见的编码和解码方式包括：

ASCII编码：用于表示英文字母、数字和符号。
Unicode编码：支持多种语言和字符集，常见的编码方式有UTF-8、UTF-16等。
Base64编码：将二进制数据转换为ASCII字符，常用于网络传输。
图像编码：如JPEG、PNG、GIF等，用于图像的存储和传输。
视频编码：如H.264、AVC、MPEG-4等，用于视频的存储和传输。

简单来说：

编码：字符（能看懂的）–> 字节（看不懂的）
解码：字节（看不懂的）–> 字符（能看懂的）

以下是一个简单的编码和解码示例：

String str = "沉默王二";
String charsetName = "UTF-8";// 编码
byte[] bytes = str.getBytes(Charset.forName(charsetName));
System.out.println("编码: " + bytes);// 解码
String decodedStr = new String(bytes, Charset.forName(charsetName));
System.out.println("解码: " + decodedStr);

在这个示例中，首先定义了一个字符串变量 str 和一个字符集名称 charsetName。然后，使用 Charset.forName() 方法获取指定字符集的 Charset 对象。接着，使用字符串的 getBytes() 方法将字符串编码为指定字符集的字节数组。最后，使用 new String() 方法将字节数组解码为字符串。

需要注意的是，编码和解码过程中必须使用相同的字符集，以确保数据的正确转换。

3 字符集

字符集（Charset）是一组字符的集合，每个字符都有一个唯一的编码值，称为码点。常见的字符集包括：

ASCII字符集：包含128个字符，每个字符使用7位二进制编码。
Unicode字符集：包含世界上几乎所有的字符，支持多种语言和字符集。常见的编码方式有UTF-8、UTF-16等。
GBK字符集：包含GB2312字符集中的字符，并扩展了许多其他汉字字符和符号。

4 乱码问题

当使用不同的编码方式读取或写入文件时，可能会出现乱码问题。例如，将字符串按GBK编码保存到文件中，然后使用UTF-8编码读取文件，就会出现乱码。

以下是一个乱码问题的示例：

String s = "沉默王二！";try {// 将字符串按GBK编码方式保存到文件中OutputStreamWriter out = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("logs/test_utf8.txt"), "GBK");out.write(s);out.close();FileReader fileReader = new FileReader("logs/test_utf8.txt");int read;while ((read = fileReader.read()) != -1) {System.out.print((char)read);}fileReader.close();
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

在这个示例中，文件中的GBK编码字符在使用UTF-8编码方式解析时无法正确解析，从而导致乱码。

5 使用转换流解决乱码问题

为了解决乱码问题，我们可以使用InputStreamReader和OutputStreamWriter进行字节流和字符流之间的转换。

5.1 `InputStreamReader`

InputStreamReader是Reader类的子类，用于将字节流转换为字符流。它支持指定的字符集编码方式。

构造方法：

InputStreamReader(InputStream in)：使用默认字符集创建字符流。
InputStreamReader(InputStream in, String charsetName)：使用指定字符集创建字符流。

常用方法：

read()：从输入流中读取一个字符的数据。
read(char[] cbuf, int off, int len)：从输入流中读取len个字符的数据到指定的字符数组 cbuf 中，从 off 位置开始存放。
ready()：返回此流是否已准备好读取。
close()：关闭输入流。

示例：

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt"));
InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt") , "GBK");

解决乱码问题的示例：

String s = "沉默王二！";try {// 将字符串按GBK编码方式保存到文件中OutputStreamWriter outUtf8 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("logs/test_utf8.txt"), "GBK");outUtf8.write(s);outUtf8.close();// 将字节流转换为字符流，使用GBK编码方式InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("logs/test_utf8.txt"), "GBK");// 读取字符流int c;while ((c = isr.read()) != -1) {System.out.print((char) c);}isr.close();
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

在这个示例中，我们使用InputStreamReader将字节流转换为字符流，并指定GBK编码方式，从而避免了乱码问题。

5.2 `OutputStreamWriter`

OutputStreamWriter是Writer类的子类，用于将字符流转换为字节流。它支持指定的字符集编码方式。

构造方法：

OutputStreamWriter(OutputStream in)：使用默认字符集创建字符流。
OutputStreamWriter(OutputStream in, String charsetName)：使用指定字符集创建字符流。

常用方法：

write(int c)：向输出流中写入一个字符的数据。
write(char[] cbuf, int off, int len)：向输出流中写入指定字符数组 cbuf 中的 len 个字符，从 off 位置开始。
flush()：将缓冲区的数据写入输出流中。
close()：关闭输出流。

示例：

OutputStreamWriter isr = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("a.txt"));
OutputStreamWriter isr2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("b.txt") , "GBK");

提高读写效率的示例：

try {// 从文件读取字节流，使用UTF-8编码方式FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt");// 将字节流转换为字符流，使用UTF-8编码方式InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis, "UTF-8");// 使用缓冲流包装字符流，提高读取效率BufferedReader br = new BufferedReader(isr);// 创建输出流，使用UTF-8编码方式FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt");// 将输出流包装为转换流，使用UTF-8编码方式OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos, "UTF-8");// 使用缓冲流包装转换流，提高写入效率BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);// 读取输入文件的每一行，写入到输出文件中String line;while ((line = br.readLine()) != null) {bw.write(line);bw.newLine(); // 每行结束后写入一个换行符}// 关闭流br.close();bw.close();
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}