java开发技术IO流原理及流的分类

发布时间:2021年11月24日作者:atguigu浏览次数:264

1、Java IO流原理

I/O是Input/Output的缩写, I/O技术是非常实用的技术,用于处理设备之间的数据传输。如读/写文件,网络通讯等。

Java程序中,对于数据的输入/输出操作以”流(stream)” 的方式进行。java.io包下提供了各种“流”类和接口,用以获取不同种类的数据,并通过标准的方法输入或输出数据。

IO流原理及流的分类

 

IO流原理及流的分类

 

2、流的分类

按操作数据单位不同分为:字节流(8 bit),字符流(16 bit)

按数据流的流向不同分为:输入流,输出流

按流的角色的不同分为:节点流,处理流

IO流原理及流的分类

 

1. Java的IO流共涉及40多个类,实际上非常规则,都是从如下4个抽象基类派生的。

2. 由这四个类派生出来的子类名称都是以其父类名作为子类名后缀。

IO流原理及流的分类

 

IO流原理及流的分类

 

节点流和处理流

1.节点流可以从一个特定的数据源读写数据

IO流原理及流的分类

 

2. 处理流是“连接”在已存在的流(节点流或处理流)之上,通过对数据的处理为程序提供更为强大的读写功能。

IO流原理及流的分类

 

IO流原理及流的分类

 

InputStream & Reader

InputStream 和 Reader 是所有输入流的基类。

InputStream(典型实现:FileInputStream)

Ø int read()

Ø int read(byte[] b)

Ø int read(byte[] b, int off, int len)

Reader(典型实现:FileReader)

Ø int read()

Ø int read(char [] c)

Ø int read(char [] c, int off, int len)

l 程序中打开的文件 IO 资源不属于内存里的资源,垃圾回收机制无法回收该资源,所以应该显式关闭文件 IO 资源。

3、节点流(文件流)

读取文件

1.建立一个流对象,将已存在的一个文件加载进流。

Ø FileReader fr = new FileReader(“Test.txt”);

2.创建一个临时存放数据的数组。

Ø char[] ch = new char[1024];

3.调用流对象的读取方法将流中的数据读入到数组中。

Ø fr.read(ch);

FileReader fr = null;
try{
fr = new FileReader("c:\\test.txt");
char[] buf = new char[1024];
int len= 0;
while((len=fr.read(buf))!=-1){
System.out.println(new String(buf ,0,len));}
}catch (IOException e){
System.out.println("read-Exception :"+e.toString());}
finally{
if(fr!=null){
try{
fr.close();
}catch (IOException e){
System.out.println("close-Exception :"+e.toString());
} } }

写入文件

1.创建流对象,建立数据存放文件

Ø FileWriter fw = new FileWriter(“Test.txt”);

2.调用流对象的写入方法,将数据写入流

Ø fw.write(“text”);

3.关闭流资源,并将流中的数据清空到文件中。

Ø fw.close();

FileWriter fw = null;
try{
fw = new FileWriter("Test.txt");
fw.write("text");
}
catch (IOException e){
System.out.println(e.toString());
}
finally{
If(fw!=null)
try{
fw.close();
}
catch (IOException e){
System.out.println(e.toString());} }

注 意

定义文件路径时,注意:可以用“/”或者“\\”。

在写入一个文件时,如果目录下有同名文件将被覆盖。

在读取文件时,必须保证该文件已存在,否则出异常

4、缓冲流

为了提高数据读写的速度,Java API提供了带缓冲功能的流类,在使用这些流类时,会创建一个内部缓冲区数组

根据数据操作单位可以把缓冲流分为:

Ø BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream

Ø BufferedReader 和 BufferedWriter

缓冲流要“套接”在相应的节点流之上,对读写的数据提供了缓冲的功能,提高了读写的效率,同时增加了一些新的方法。

对于输出的缓冲流,写出的数据会先在内存中缓存,使用flush()将会使内存中的数据立刻写出。

BufferedReader br = null;
BufferedWriter bw = null;
try {
//step1:创建缓冲流对象:它是过滤流,是对节点流的包装
br = new BufferedReader(new FileReader("d:\\IOTest\\source.txt"));
bw = new BufferedWriter(new FileWriter("d:\\IOTest\\destBF.txt"));
String str = null;
while ((str = br.readLine()) != null) { //一次读取字符文本文件的一行字符
bw.write(str); //一次写入一行字符串
bw.newLine(); //写入行分隔符
bw.flush(); //step2:刷新缓冲区
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// step3: 关闭IO流对象

try {
if (bw != null) {
bw.close(); //关闭过滤流时,会自动关闭它所包装的底层节点流
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
if (br != null) {
br.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

5、转换流

转换流

转换流提供了在字节流和字符流之间的转换

Java API提供了两个转换流:

Ø InputStreamReader和OutputStreamWriter

字节流中的数据都是字符时,转成字符流操作更高效。

InputStreamReader

用于将字节流中读取到的字节按指定字符集解码成字符。需要和InputStream“套接”。

构造方法

Ø public InputStreamReader(InputStream in)

Ø public InputSreamReader(InputStream in,String charsetName)

如: Reader isr = new

InputStreamReader(System.in,”gb2312”);

OutputStreamWriter

用于将要写入到字节流中的字符按指定字符集编码成字节。需要和OutputStream“套接”。

构造方法

Ø public OutputStreamWriter(OutputStream out)

Ø public OutputSreamWriter(OutputStream out,String charsetName)

IO流原理及流的分类

 

public void testMyInput() throws Exception{
FileInputStream fis = new FileInputStream("dbcp.txt");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("dbcp5.txt");
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis,"GBK");
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos,"GBK");
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);
String str = null;
while((str = br.readLine()) != null){
bw.write(str);
bw.newLine();
bw.flush();
}
bw.close();
br.close();
}

补充:字符编码

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。

常见的编码表

Ø ASCII:美国标准信息交换码。

ü 用一个字节的7位可以表示。

Ø ISO8859-1:拉丁码表。欧洲码表

ü 用一个字节的8位表示。

Ø GB2312:中国的中文编码表。

Ø GBK:中国的中文编码表升级,融合了更多的中文文字符号。

Ø Unicode:国际标准码,融合了多种文字。

ü 所有文字都用两个字节来表示,Java语言使用的就是unicode

ü UTF-8:最多用三个字节来表示一个字符

编码:字符串à字节数组

解码:字节数组à字符串

转换流的编码应用

Ø 可以将字符按指定编码格式存储。

Ø 可以对文本数据按指定编码格式来解读。

Ø 指定编码表的动作由构造函数完成。

6、标准输入/输出流

标准输入/输出流

System.in和System.out分别代表了系统标准的输入和输出设备

默认输入设备是键盘,输出设备是显示器

System.in的类型是InputStream

System.out的类型是PrintStream,其是OutputStream的子类FilterOutputStream 的子类

通过System类的setIn,setOut方法对默认设备进行改变。

Ø public static void setIn(InputStream in)

Ø public static void setOut(PrintStream out)

例 题

从键盘输入字符串,要求将读取到的整行字符串转成大写输出。然后继续进行输入操作,直至当输入“e”或者“exit”时,退出程序。

System.out.println("请输入信息(退出输入e或exit):");
// 把"标准"输入流(键盘输入)这个字节流包装成字符流,再包装成缓冲流
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String s = null;
try {
// 读取用户输入的一行数据 --> 阻塞程序
while ((s = br.readLine()) != null) {
if (s.equalsIgnoreCase("e") || s.equalsIgnoreCase("exit")) {
System.out.println("安全退出!!");
break;
}
// 将读取到的整行字符串转成大写输出
System.out.println("-->:" + s.toUpperCase());
System.out.println("继续输入信息");
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (br != null) {
br.close(); // 关闭过滤流时,会自动关闭它包装的底层节点流
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

7、打印流

实现将基本数据类型的数据格式转化为字符串输出

打印流:PrintStream和PrintWriter

Ø 提供了一系列重载的print和println方法,用于多种数据类型的输出

Ø PrintStream和PrintWriter的输出不会抛出异常

Ø PrintStream和PrintWriter有自动flush功能

Ø System.out返回的是PrintStream的实例

FileOutputStream fos = null;
try {
fos = new FileOutputStream(new File("D:\\IO\\text.txt"));
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} // 创建打印输出流,设置为自动刷新模式(写入换行符或字节 '\n' 时都会刷新输出缓冲区)
PrintStream ps = new PrintStream(fos, true);
if (ps != null) { // 把标准输出流(控制台输出)改成文件
System.setOut(ps);
}
for (int i = 0; i <= 255; i++) { // 输出ASCII字符
System.out.print((char) i);
if (i % 50 == 0) { // 每50个数据一行
System.out.println(); // 换行
}
}
ps.close();

8、数据流

为了方便地操作Java语言的基本数据类型的数据,可以使用数据流。

数据流有两个类:(用于读取和写出基本数据类型的数据)

Ø DataInputStream 和 DataOutputStream

Ø 分别“套接”在 InputStream 和 OutputStream 节点流上

DataInputStream中的方法

boolean readBoolean() byte readByte()

char readChar() float readFloat()

double readDouble() short readShort()

long readLong() int readInt()

String readUTF() void readFully(byte[] b)

DataOutputStream中的方法

将上述的方法的read改为相应的write即可。

DataOutputStream dos = null;
try { // 创建连接到指定文件的数据输出流对象
dos=newDataOutputStream(new FileOutputStream("d:\\IOTest\\destData.dat"));
dos.writeUTF("ab中国"); // 写UTF字符串
dos.writeBoolean(false); // 写入布尔值
dos.writeLong(1234567890L); // 写入长整数
System.out.println("写文件成功!");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally { // 关闭流对象
try {
if (dos != null) {
// 关闭过滤流时,会自动关闭它包装的底层节点流
dos.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

9、对象流

对象流

ObjectInputStream和OjbectOutputSteam

Ø 用于存储和读取基本数据类型数据或对象的处理流。它的强大之处就是可以把Java中的对象写入到数据源中,也能把对象从数据源中还原回来。

序列化:用ObjectOutputStream类保存基本类型数据或对象的机制

反序列化:用ObjectInputStream类读取基本类型数据或对象的机制

Ø ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修饰的成员变量

对象的序列化

对象序列化机制允许把内存中的Java对象转换成平台无关的二进制流,从而允许把这种二进制流持久地保存在磁盘上,或通过网络将这种二进制流传输到另一个网络节点。当其它程序获取了这种二进制流,就可以恢复成原来的Java对象

序列化的好处在于可将任何实现了Serializable接口的对象转化为字节数据,使其在保存和传输时可被还原

序列化是 RMI(Remote Method Invoke – 远程方法调用)过程的参数和返回值都是必须实现的机制,而 RMI 是 JavaEE 的基础。因此序列化机制是 JavaEE 平台的基础

如果需要让某个对象支持序列化机制,则必须让其类是可序列化的,为了让某个类是可序列化的,该类必须实现如下两个接口之一:

Ø Serializable

Ø Externalizable

凡是实现Serializable接口的类都有一个表示序列化版本标识符的静态变量:

Ø private static final long serialVersionUID;

Ø serialVersionUID用来表明类的不同版本间的兼容性

Ø 如果类没有显示定义这个静态变量,它的值是Java运行时环境根据类的内部细节自动生成的。若类的源代码作了修改,serialVersionUID 可能发生变化。故建议,显示声明

显示定义serialVersionUID的用途

Ø 希望类的不同版本对序列化兼容,因此需确保类的不同版本具有相同的serialVersionUID

Ø 不希望类的不同版本对序列化兼容,因此需确保类的不同版本具有不同的serialVersionUID

使用对象流序列化对象

若某个类实现了 Serializable 接口,该类的对象就是可序列化的:

Ø 创建一个 ObjectOutputStream

Ø 调用 ObjectOutputStream 对象的 writeObject(对象) 方法输出可序列化对象。注意写出一次,操作flush()

反序列化

Ø 创建一个 ObjectInputStream

Ø 调用 readObject() 方法读取流中的对象

强调:如果某个类的字段不是基本数据类型或 String 类型,而是另一个引用类型,那么这个引用类型必须是可序列化的,否则拥有该类型的 Field 的类也不能序列化

ObjectOutputStream oos =
new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("test3.txt"));
Person p = new Person("韩梅梅", 18, "中华大街", new Pet());
oos.writeObject(p);
oos.flush();
oos.close();
// 反序列化:将磁盘中的对象数据源读出。
ObjectInputStream ois =
new ObjectInputStream(new FileInputStream("test3.txt"));
Person p1 = (Person) ois.readObject();
System.out.println(p1.toString());
ois.close();

10、随机存取文件流

RandomAccessFile 类

RandomAccessFile 类支持 “随机访问” 的方式,程序可以直接跳到文件的任意地方来读、写文件

Ø 支持只访问文件的部分内容

Ø 可以向已存在的文件后追加内容

RandomAccessFile 对象包含一个记录指针,用以标示当前读写处的位置。RandomAccessFile 类对象可以自由移动记录指针:

Ø long getFilePointer():获取文件记录指针的当前位置

Ø void seek(long pos):将文件记录指针定位到 pos 位置

读取文件内容

RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(“test.txt”, “rw”); raf.seek(5);
byte [] b = new byte[1024];
int off = 0;
int len = 5;
raf.read(b, off, len);

String str = new String(b, 0, len);
System.out.println(str);

raf.close();

写入文件内容

RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("test.txt", "rw");
raf.seek(5);

//先读出来
String temp = raf.readLine();

raf.seek(5);
raf.write("xyz".getBytes());
raf.write(temp.getBytes());

raf.close();

11、流的基本应用小节

流是用来处理数据的。

处理数据时,一定要先明确数据源,与数据目的地

Ø 数据源可以是文件,可以是键盘。

Ø 数据目的地可以是文件、显示器或者其他设备。

而流只是在帮助数据进行传输,并对传输的数据进行处理,比如过滤处理、转换处理等。

字节流-缓冲流(重点)

Ø 输入流
InputStream-FileInputStream-BufferedInputStream

Ø 输出流
OutputStream-FileOutputStream-BufferedOutputStream

字符流-缓冲流(重点)

Ø 输入流
Reader-FileReader-BufferedReader

Ø 输出流
Writer-FileWriter-BufferedWriter

转换流

Ø InputSteamReader和OutputStreamWriter

对象流ObjectInputStream和ObjectOutputStream(难点)

Ø 序列化

Ø 反序列化

随机存取流RandomAccessFile(掌握读取、写入)


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