Java IO流

IO 即 Input / Output ，输入输出流。IO流在Java中分为输入流和输出流，而根据数据的处理方式又分为字节流和字符流。

Java IO 流的 40 多个类都是从如下 4 个 抽象类基类中派生出来的。

  • InputStream /Reader : 所有的输入流的基类，前者是字节输入流，后者是字符输入流
  • OutputStream / Writer : 所有的输出流的基类，前者是字节输出流，后者是字符输出流

字节流

InputStream(字节输入流)

InputStream 用于从源头（通常是文件）读取数据（字节信息）到内存中，java.io.InputStream 抽象类是所有字节输入流的父类。

InputStream 常用方法：

  • read() ：返回输入流中下一个字节的数据。返回的值介于 0 - 255 之间。如果未读取任何字节，代码返回 -1 ，表示文件结束。
  • read(byte b[ ] )：从输入流读取一些字节存储到数组 b 中。如果数组 b 的长度为 0 ，则不读取。如果没有可用字节读取，返回 -1。如果有可用字节读取，则最多读取的字节数等于 b.length ，返回读取的字节数。这个方法等价于 read(b , 0 , b.length)。
  • read(byte b[] , int off , int len)：在 read(byte b [ ]) 方法的基础上增加了 off 参数（偏移量）和 len参数（要读取的最大字节数）。
  • skip(long n)：忽略输入流中的 n 个字节，返回实际忽略的字节数
  • avaliable()：返回输入流中可以读取的字节数
  • close()：关闭输入流释放·相关的系统资源
    public static void main(String[] args) {try(InputStream fis = new FileInputStream("IO/input.txt")){System.out.println("number of remaining bytes: " + fis.available());int content;long skip = fis.skip(2);System.out.println("the actual number of bytes skipped: " +skip);System.out.println("the content read from file: ");while((content = fis.read()) != -1){System.out.println((char) content);}}catch (IOException e){e.printStackTrace();}}

input文件内容：

输出：

不过，一般不会单独使用 FileInputStream ，通常配合 BufferedInputStream （字符缓冲输入流）使用

  public static void main(String[] args){//新建一个 BufferedInputStream 对象try(BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream("IO/input.txt"))){// 读取文件内容byte[] content = new byte[bufferedInputStream.available()];bufferedInputStream.read(content , 0 , bufferedInputStream.available());String result = new String(content);System.out.println(result);}catch (IOException E){E.printStackTrace();}}

输出：

DataInputStream 用于读取指定类型数据，不能单独使用，必须结合其它流，比如 FileInputStream。

FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("input.txt");
//必须将fileInputStream作为构造参数才能使用
DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(fileInputStream);
//可以读取任意具体的类型数据
dataInputStream.readBoolean();
dataInputStream.readInt();
dataInputStream.readUTF();

 ObjectInputStream 用于从输入流中读取 Java 对象（反序列化），ObjectOutputStream 用于将对象写入到输出流(序列化)。

ObjectInputStream input = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.data"));
MyClass object = (MyClass) input.readObject();
input.close();

OutputStream （字节输入流）

OutputStream 用于将数据（字节信息）写入到目的地（通常是文件），java.io.OutputStream 抽象类是所有字节输出流的父类。

OutputStream 常用方法：

  • write() ：将特定字节写入到输出流。
  • write(byte b[ ] )：将数组 b 写入到输出流。这个方法等价于 write(b , 0 , b.length)。
  • write(byte b[] , int off , int len)：在 write(byte b [ ]) 方法的基础上增加了 off 参数（偏移量）和 len参数（要写入的最大字节数）。
  • flush()：刷新次输出流并强制写出所有缓冲的输出字节
  • close()：关闭输出流释放·相关的系统资源

FileOutputStream 是最常用的字节输出流对象，可直接指定文件路径，可以直接输出单字节数据，也可以输出指定的字节数组。

    public static void main(String[] args) {try(FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("IO/output.txt")){byte[] array = "hello,world".getBytes();outputStream.write(array); //将 array 写入到 output 文件，会覆盖 output 文件内容}catch (IOException e){e.printStackTrace();}}

结果：

类似于 FileInputStream ，FileOutputStream 通常也会配合 BufferedOutputStream（字节缓冲输出流）来使用。

    public static void main(String[] args) {try(BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("IO/output.txt"))){byte[] out = "hello,world".getBytes();bufferedOutputStream.write(out);}catch (IOException e){e.printStackTrace();}}

DataOutputStream 用于写入指定类型数据，不能单独使用，必须结合其它流，比如 FileOutputStream 。

// 输出流
FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("out.txt");
DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(fileOutputStream);
// 输出任意数据类型
dataOutputStream.writeBoolean(true);
dataOutputStream.writeByte(1);

ObjectOutputStream 用于从输入流中读取 Java 对象（ObjectOutputStream ,反序列化），ObjectOutputStream 将对象写入到输出流(ObjectOutputStream ，序列化)

ObjectOutputStream output = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("file.txt")
Person person = new Person("tom", 16);
output.writeObject(person);

字符流

虽然文件读写或者网络发送接收的信息最小存储单元是字节，但是字符流是由Java 虚拟机将字节转换得到的，这个过程比较耗时，如果不知道编码类型还很容易出现乱码。

将上面的 FileInputStream 代码示例中的 input.txt 文件内容改成中文：

输出：

因此，IO流提供了一个直接操作字符的接口，方便平时对字符的流操作。比如音频文件、图片等媒体文件用字节流比较好，如果涉及到字符的话使用字符流比较好。

Reader（字符输入流）

Reader 用于从源头（通常是文件）读取数据（字符信息）到内存中，java.io.Reader 抽象类是所有字符输入流的父类。

Reader 用于读取文本，InputStream 用于读原始字节。

Reader 常用方法：

  • read() ：从输入流读取一个字符
  • read(char[ ] cbuf)：从输入流读取一些字符存储到数组 cbuf 中。这个方法等价于 read(cbuf, 0 , cbuf.length)。
  • read(char[] cbuf , int off , int len)：在 read(char[] cbuf) 方法的基础上增加了 off 参数（偏移量）和 len参数（要读取的最大字节数）。
  • skip(long n)：忽略输入流中的 n 个字符，返回实际忽略的字节数
  • close()：关闭输入流释放相关的系统资源
// 字节流转换为字符流的桥梁
public class InputStreamReader extends Reader {
}
// 用于读取字符文件
public class FileReader extends InputStreamReader {
}

FileReader 是继承于 InputStreamReader的

    public static void main(String[] args) {try (FileReader fileReader = new FileReader("IO/input.txt");) {int content;long skip = fileReader.skip(3);System.out.println("The actual number of bytes skipped:" + skip);System.out.print("The content read from file:");while ((content = fileReader.read()) != -1) {System.out.print((char) content);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}

input文件：

输出：

Writer（字符输出流）

Writer用于将数据（字符信息）写入到目的地（通常是文件），java.io.Writer 抽象类是所有字符输出流的父类

Writer常用方法：

  • write(int c ) ：写入单个字符
  • write(char[] b )：将数组 b 写入到输出流。这个方法等价于 write(b , 0 , b.length)。
  • write(char[] b , int off , int len)：在 write(char[] b) 方法的基础上增加了 off 参数（偏移量）和 len参数（要写入的最大字符数）。
  • write(String s)：将字符串 s 写入到输出流。这个方法等价于 write(s , 0 , s.length())。
  • write(String s, int off , int len)：在 write(String s) 方法的基础上增加了 off 参数（偏移量）和 len参数（要写入的最大字符数）。
  • append(char c )：将指定的字符附加到指定的 Writer 对象并返回该 Writer 对象。
  • flush()：刷新次输出流并强制写出所有缓冲的输出字符
  • close()：关闭输出流释放·相关的系统资源
// 字符流转换为字节流的桥梁
public class OutputStreamWriter extends Writer {
}
// 用于写入字符到文件
public class FileWriter extends OutputStreamWriter {
}

FileWriter 继承于 OutputStreamWriter.

    public static void main(String[] args) {try (Writer output = new FileWriter("IO/output.txt")) {output.write("你好，世界");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}

输出结果：

字节缓冲流

IO 操作是很消耗性能的，缓冲流将数据加载至缓冲区，一次性读取/写入多个字节，从而避免频繁的 IO 操作，提高流的传输效率。

BufferedInputStream （字节缓冲输入流）

BufferedInputStream 从源头（通常是文件）读取数据（字节信息）到内存的过程中不会一个字节一个字节的读取，而是会先将读取到的字节存放在缓存区，并从内部缓冲区中单独读取字节。这样大幅减少了 IO 次数，提高了读取效率。

// 新建一个 BufferedInputStream 对象
BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream("input.txt"));

 BufferedInputStream 内部维护了一个缓冲区，这个缓冲区实际就是一个字节数组。

BufferedOutputStream （字节缓冲输出流）

BufferedOutputStream 将数据（字节信息）写入到目的地（通常是文件）的过程中不会一个字节一个字节的写入，而是会先将要写入的字节存放在缓存区，并从内部缓冲区中单独写入字节。这样大幅减少了 IO 次数，提高了读取效率

try (BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("output.txt"))) {byte[] array = "JavaGuide".getBytes();bos.write(array);
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

类似于 BufferedInputStream ，BufferedOutputStream 内部也维护了一个缓冲区，并且，这个缓存区的大小也是 8192 字节。

字符缓冲流

BufferedReader （字符缓冲输入流）和 BufferedWriter（字符缓冲输出流）类似于 BufferedInputStream（字节缓冲输入流）和BufferedOutputStream（字节缓冲输入流），内部都维护了一个字节数组作为缓冲区。不过，前者主要是用来操作字符信息。

打印流

System.out.println("hello,world")

System.out 实际是用于获取一个 PrintStream 对象，print 方法实际调用的是 PrintStream 对象的 write 方法。

PrintStream 属于字节打印流，与之对应的是 PrintWriter（字符打印流）。PrintStream 是 OutputStream 的子类，PrintWriter 是 Writer 的子类。

public class PrintStream extends FilterOutputStreamimplements Appendable, Closeable {
}
public class PrintWriter extends Writer {
}

随机访问流

随机访问流，指的是支持随意跳转到文件的任意位置进行读写的 RandomAccessFile。

RandomAccessFile 的构造方法如下，我们可以指定 mode （读写模式）。

// openAndDelete 参数默认为 false 表示打开文件并且这个文件不会被删除
public RandomAccessFile(File file, String mode)throws FileNotFoundException {this(file, mode, false);
}
// 私有方法
private RandomAccessFile(File file, String mode, boolean openAndDelete)  throws FileNotFoundException{// 省略大部分代码
}

读写模式主要有以下四种：

  • r：只读模式
  • rw：读写模式
  • rws：相对于 rw，rws 同步更新对“文件的内容”或“元数据”的修改到外部存储设备
  • rwd：相对于 rw，rwd 同步更新对“文件的内容”的修改到外部存储设备

文件内容指的是文件中实际保存的数据，元数据则是用来描述文件属性：比如文件的大小信息、创建和修改时间。

output文件：

执行：

 public static void main(String[] args) {try(RandomAccessFile accessFile = new RandomAccessFile(new File("IO/output.txt"),"rw")){System.out.println("当前文件的读写偏移量：" + accessFile.getFilePointer());accessFile.seek(accessFile.length());System.out.println("seek设置后的文件读写偏移量：" + accessFile.getFilePointer());accessFile.write(new byte[]{'H','E','L','L','O'});}catch (IOException e){e.printStackTrace();}}

结果：

RandomAccessFile 的 write 方法在写入对象时，如果对应的位置已经有数据的话，会将其覆盖掉，如果没有的话则写入数据。

RandomAccessFile 比较常见的一个应用就是实现大文件的断点续传。简单来说就是上传文件中途暂停或失败（比如遇到网络问题）之后，不需要重新上传，只需要上传那些未成功上传的文件分片即可。

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