Java常用数据流全面大梳理

时间:2022-11-11 07:41:03

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,缺省使用8192个字节(8Kb)的缓冲区。

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缓冲流要“套接”在相应的节点流之上,根据数据操作单位可以把缓冲流分为:
BufferedInputStreamBufferedOutputStream
BufferedReaderBufferedWriter

当读取数据时,数据按块读入缓冲区,其后的读操作则直接访问缓冲区。当使用BufferedInputStream读取字节文件时,BufferedInputStream会一次性从文件中读取8192个(8Kb),存在缓冲区中,直到缓冲区装满了,才重新从文件中读取下一个8192个字节数组。

向流中写入字节时,不会直接写到文件,先写到缓冲区中直到缓冲区写满,
BufferedOutputStream才会把缓冲区中的数据一次性写到文件里。使用方法
flush()可以强制将缓冲区的内容全部写入输出流。

关闭流的顺序和打开流的顺序相反。只要关闭最外层流即可,关闭最外层流也
会相应关闭内层节点流。

flush()方法的使用:手动将buffer中内容写入文件。使用带缓冲区的流对象的close()方法,不但会关闭流,还会在关闭流之前刷新缓冲区,相当于自动调用了flush()方法,关闭后不能再写出。

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以字节流BufferedInputStreamBufferedOutputStream示例具体操作:

import java.io.*;

/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-25-22:36
* @Description:
*/
public class BufferedTest {
  public static void main(String[] args) {
      FileInputStream fis = null;
      FileOutputStream fos = null;
      BufferedInputStream bfi = null;
      BufferedOutputStream bfo = null;
      try {
          //1、实例化File对象,指定文件
          File inFile = new File("IO\\input.jpg");
          File outFile = new File("IO\\output.jpg");
          //2、创建节点流(文件流)对象
          fis = new FileInputStream(inFile);
          fos = new FileOutputStream(outFile);
          //3、创建处理节点流的缓冲流对象
          bfi = new BufferedInputStream(fis);
          bfo = new BufferedOutputStream(fos);
          //4、通过缓冲流进行读写操作
          byte[] bytes = new byte[1024];
          int length = bfi.read(bytes);
          while (length != -1){
              bfo.write(bytes,0,length);
              length = bfi.read(bytes);
          }
      } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
      } finally {
          //5、关闭外层流,内存流便自动关闭
          try {
              if (bfi != null) bfi.close();
          } catch (IOException e) {
              e.printStackTrace();
          }
          try {
              if (bfo != null) bfo.close();
          } catch (IOException e) {
              e.printStackTrace();
          }
      }
  }
}

 

转换流

转换流提供了在字节流和字符流之间的转换。

InputStreamReader:将InputStream转换为Reader(字节转为字符输入)
OutputStreamWriter:将Writer转换为OutputStream(字节转为字符输出)

字节流中的数据都是字符时,转成字符流操作更高效。使用转换流来处理文件乱码问题,实现编码和解码的功能。

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InputStreamReader:
实现将字节的输入流按指定字符集转换为字符的输入流。需要和InputStream“套接”。
构造器:
public InputStreamReader(InputStream in)
public InputSreamReader(InputStream in,String charsetName)

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OutputStreamWriter:
实现将字符的输出流按指定字符集转换为字节的输出流。需要和OutputStream“套接”。
构造器:
public OutputStreamWriter(OutputStream out)
public OutputSreamWriter(OutputStream out,String charsetName)

import java.io.*;

/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-26-20:13
* @Description:
*/
public class Test {
  public static void main(String[] args) {
      InputStreamReader isr = null;
      OutputStreamWriter osw = null;
      try {
          //1、指明输入输出文件
          File inFile = new File("IO\\hi.txt");
          File outFile = new File("IO\\hello.txt");
          //2、提供字节节点流
          FileInputStream fis = new FileInputStream(inFile);
          FileOutputStream fos = new FileOutputStream(outFile);
          //3、提供转换流
          isr = new InputStreamReader(fis,"gbk");
          osw = new OutputStreamWriter(fos,"utf-8");
          //4、读写操作
          char[] chars = new char[10];
          int len = isr.read(chars);
          while (len != -1){
              osw.write(chars,0,len);
              len = isr.read(chars);
          }
      } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
      } finally {
          //5、关闭外层流
          try {
              if (osw != null) osw.close();
          } catch (IOException e) {
              e.printStackTrace();
          }
          try {
              if (isr != null) isr.close();
          } catch (IOException e) {
              e.printStackTrace();
          }
      }
  }
}

 

标准输入输出流

System.inSystem.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(控制台)

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

重定向:通过System类的setIn()setOut()方法对默认设备进行改变:
public static void setIn(InputStream in)
public static void setOut(PrintStream out)

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import java.io.*;

/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-26-20:13
* @Description:
*/
public class Test {
  public static void main(String[] args) {
      BufferedReader bis = null;
      try {
          //1、提供转换流(System.in是字节流,将其转换为字符流)
          System.out.println("请输入信息(退出输入e或exit):");
          InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
          //2、提供缓冲流将输入的一行读取
          bis = new BufferedReader(isr);
          //3、读操作
          String s = null;
          while ((s = bis.readLine()) != null){
              if ("e".equalsIgnoreCase(s) || "exit".equalsIgnoreCase(s)){
                  System.out.println("程序结束,退出程序!");
                  break;
              }
              System.out.println("==" + s.toUpperCase());
              System.out.println("继续输入(退出输入e或exit):");
          }
      } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
      } finally {
          //4、关闭外层流
          try {
              if (bis != null) bis.close();
          } catch (IOException e) {
              e.printStackTrace();
          }
      }
  }
}

 

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:PrintStreamPrintWriter
提供了一系列重载的print()println()方法,用于多种数据类型的输出:
PrintStream和PrintWriter的输出不会抛出IOException异常,
PrintStream和PrintWriter有自动flush功能,
PrintStream打印的所有字符都使用平台的默认字符编码转换为字节
在需要写入字符而不是写入字节的情况下,应该使用PrintWriter类。

System.out返回的是PrintStream的实例。

常与System.out搭配使用,可以不在控制台输出,而是输出到指定位置:

import java.io.*;

/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-26-20:13
* @Description:
*/
public class Test {
  public static void main(String[] args) {
      PrintStream ps = null;
      try {
          FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("IO\\text.txt"));
// 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)
          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
              }
          }
      } catch (FileNotFoundException e) {
          e.printStackTrace();
      } finally {
          if (ps != null) {
              ps.close();
          }
      }

  }
}

 

数据流

为了方便地操作Java语言的基本数据类型和String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、String类的数据)
DataInputStreamDataOutputStream
分别“套接”在 InputStream 和 OutputStream 子类的流上。

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import java.io.*;

/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-26-20:13
* @Description:
*/
public class Test {
  public static void main(String[] args) {

      //写
      DataOutputStream dos = null;
      try {
          dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("IO\\test.txt"));
          dos.writeUTF("叶绿体");
          dos.writeInt(22);
          dos.writeBoolean(true);
      } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
      } finally {
          try {
              if (dos != null) dos.close();
          } catch (IOException e) {
              e.printStackTrace();
          }
      }

      //读
      DataInputStream dis = null;
      try {
          dis = new DataInputStream(new FileInputStream("IO\\test.txt"));
          //注意读的顺序要和写的顺序一样
          String name = dis.readUTF();
          int age = dis.readInt();
          boolean isMan = dis.readBoolean();
          System.out.println(name + age + isMan);
      } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
      } finally {
          try {
              if (dis != null) dis.close();
          } catch (IOException e) {
              e.printStackTrace();
          }
      }
  }
}

 

对象流

ObjectInputStreamOjbectOutputSteam

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

ObjectOutputStreamObjectInputStream不能序列化statictransient修饰的成员变量。

实现Serializable或者Externalizable两个接口之一的类的对象才可序列化,关于对象序列化详见:

可序列化对象:

import java.io.Serializable;

/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-27-8:27
* @Description:
*/

class pet implements Serializable {
  public static final long serialVersionUID = 999794470754667999L;
  private String name;

  public pet(String name) {
      this.name = name;
  }

  @Override
  public String toString() {
      return "pet{" +
              "name='" + name + '\'' +
              '}';
  }
}

public class Person implements Serializable {
  public static final long serialVersionUID = 6849794470754667999L;
  private String name;
  private int age;
  private pet pet;

  public Person(String name, int age, pet pet) {
      this.name = name;
      this.age = age;
      this.pet = pet;
  }

  @Override
  public String toString() {
      return "Person{" +
              "name='" + name + '\'' +
              ", age=" + age +
              ", pet=" + pet +
              '}';
  }
}

序列化(ObjectOutputStream):

import java.io.*;

/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-26-20:13
* @Description:
*/
public class Test {
  public static void main(String[] args) {
      ObjectOutputStream oos = null;
      try {
          oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("IO\\test.txt"));
          oos.writeUTF(new String("你好世界!"));
          oos.flush();
          oos.writeObject(new Person("Lily",20,new pet("Xinxin")));
          oos.flush();
      } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
      } finally {
          try {
              if (oos != null) oos.close();
          } catch (IOException e) {
              e.printStackTrace();
          }
      }
  }
}

反序列化(ObjectInputStream):

import java.io.*;

/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-26-20:13
* @Description:
*/
public class Test {
  public static void main(String[] args) {
      ObjectInputStream ois = null;
      try {
          ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("IO\\test.txt"));
          String s = ois.readUTF();
          Person o = (Person) ois.readObject();
          System.out.println(o.toString());
      } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
      } catch (ClassNotFoundException e) {
          e.printStackTrace();
      } finally {
          if (ois != null) {
              try {
                  ois.close();
              } catch (IOException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
          }
      }
  }
}

 

随机存取文件流

RandomAccessFile声明在java.io包下,但直接继承于java.lang.Object类。并且它实现了DataInputDataOutput这两个接口,也就意味着这个类既可以读也可以写。

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:①支持只访问文件的部分内容②可以向已存在的文件后追加内容③若文件不存在,则创建④若文件存在,则从指针位置开始覆盖内容,而不是覆盖文件。

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*移动记录指针:
long getFilePointer():获取文件记录指针的当前位置
void seek(long pos):将文件记录指针定位到 pos 位置

构造器:

public RandomAccessFile(File file, String mode)
public RandomAccessFile(String name, String mode)
创建 RandomAccessFile 类实例需要指定一个 mode 参数,该参数指定 RandomAccessFile 的访问模式:

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如果模式为只读r。则不会创建文件,而是会去读取一个已经存在的文件,如果读取的文件不存在则会出现异常。 如果模式为rw读写。如果文件不存在则会去创建文件,如果存在则不会创建。

import java.io.*;

/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-26-20:13
* @Description:
*/
public class Test {
  public static void main(String[] args) {
      RandomAccessFile r1 = null;
      RandomAccessFile rw = null;
      try {
          r1 = new RandomAccessFile("IO\\input.jpg", "r");
          rw = new RandomAccessFile("IO\\output.jpg", "rw");

          byte[] bytes = new byte[1024];
          int len = r1.read(bytes);
          while (len != -1){
              rw.write(bytes,0,len);
              len = r1.read(bytes);
          }
      } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
      } finally {
          try {
              if (rw != null) rw.close();
          } catch (IOException e) {
              e.printStackTrace();
          }
          try {
              if (r1 != null) r1.close();
          } catch (IOException e) {
              e.printStackTrace();
          }
      }

  }
}

 

Java NIO

Java NIO (New IO,Non-Blocking IO)是从Java 1.4版本开始引入的一套新的IO API,可以替代标准的Java IO API。NIO与原来的IO有同样的作用和目的,但是使用的方式完全不同,NIO支持面向缓冲区的(IO是面向流的)、基于通道的IO操作,NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作。

Java API中提供了两套NIO,一套是针对标准输入输出NIO,另一套就是网络编程NIO。

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随着 JDK 7 的发布,Java对NIO进行了极大的扩展,增强了对文件处理和文件系统特性的支持,以至于我们称他们为 NIO.2。因为 NIO 提供的一些功能,NIO已经成为文件处理中越来越重要的部分。

早期的Java只提供了一个File类来访问文件系统,但File类的功能比较有限,所提供的方法性能也不高。而且,大多数方法在出错时仅返回失败,并不会提供异常信息。
NIO. 2为了弥补这种不足,引入了Path接口,代表一个平台无关的平台路径,描述了目录结构中文件的位置。Path可以看成是File类的升级版本,实际引用的资源也可以不存在。

在以前IO操作都是这样写的:

import java.io.File;
File file = new File("index.html");

但在Java7 中,可以这样写:

import java.nio.file.Path; 
import java.nio.file.Paths; 
Path path = Paths.get("index.html");

同时,NIO.2在java.nio.file包下还提供了Files、Paths工具类,Files包含了大量静态的工具方法来操作文件;Paths则包含了两个返回Path的静态工厂方法。

Paths 类提供的静态 get() 方法用来获取 Path 对象:
static Path get(String first, String … more) : 用于将多个字符串串连成路径
static Path get(URI uri): 返回指定uri对应的Path路径

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