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【Java】IO流总结

2018年09月25日 ⁄ 综合 ⁄ 共 9815字 ⁄ 字号 评论关闭

IO流总结一:

IO流是处理数据之间数据传输的。

Java对数据的操作是通过流的方式。

Java中用于操作IO流的对象都放在java.io包中。

流的分类:按照操作数据分为:字符流和字节流。

         按照流向分为:输入流和输出流。

       

                输入流:                输出流:

 字符流:

Reader                         Writer

 |--BufferedReader             |-- BufferedWriter

 |--inputStreamReader          |--OutputStreamWriter

     |--FileReader                 |--FileWriter

 字节流:

InputStream                   OutputStream

|--FileInputStream               |--FileOutputStream

InputStream                   OutputStream

|--FilterInputStream             |--FilterOutputStream

  |--BufferedInputStream         |--BufferedOutputStream

在计算机中存储的都是1和0的序列。也就是二进制的有序序列,不论是文本、音乐或者是视频。

那么为什么要在流中定义字节流和字符流呢?

这个与我们的字符编码方式有关。我们都知道世界上有很多种的语言,比如:ASCII、GB2312、GBK、UTF-8和Unicode等。

如果一个文本文件使用GB2312编码的方式存储的,如果我们用Unicode的编码方式来读取,那么就会出现乱码。所以字符流是一种特殊的流,在java中就定义了专门处理字符的流对象。

当我们拿到一个API文档我们应该如何使用呢?

1,确定要使用的功能。

2,查阅API看有没有相关的功能类。

3,如果没有,就分析需要如何自定义一个出来,并且要使用到那些相关功能的类,这些类在API中有没有定义。

4,不论有或者没有需要自定义一个,我们都要先查阅相关功能类的根类,那么查阅一个API的时候我们要注意一些什么呢?

5,找到相关功能根类,先看一下它是一个类,还是接口,还是抽象类,如果是接口或者是抽象类我们就不能直接使用这个类,而要使用这个类的子类。

6,但是,我们不用急于先看它有哪些子类,我们先看一下它到底暴露了什么字段、构造函数和方法。

7,在查看暴露的信息时,我们要注意几点:

a. 如果是static修饰的,说明是静态的,我们不用new对象也可以直接使用。

b. 确定使用的方法返回数据的类型,是void呢、String呢、int呢、还是其他的。查找的时候就重点找返回这些类型的方法。(注意:如果我们使用的类是一个使用单例设计模式设计的,那么他就没有构造函数,我们就一般可以通过静态的getIstance()方法获取相应的对象,这时我们就要找返回值是对象类型的方法。)

8,如果在根类中找到了需要的方法,但是根类又不能创建对象,那么我们就看看,继承这个根类的子类有哪些,一般子类都继承了父类的方法,所以子类可以直接调用父类的方法,并且子类又定义了一些自身特别的方法。

9,找到需要的类创建对象,或者找到相关功能的对象自定义一个需要的类。

下面我们按照以上的方法来阐述IO流的学习:

字节流:

字节流的根类有:读取流(Reader)、写入流(Writer)

根类都是abstract(抽象)的,我们不能直接创建对象,但是我们可以看一看父类都定义了什么方法。

Reader:

int read()

         读取单个字符。

int read(char[] cbuf)

         将字符读入数组。

abstract  int read(char[] cbuf, int off, int len)

         将字符读入数组的某一部分。

int  read(CharBuffer target)

         试图将字符读入指定的字符缓冲区。

abstract  void close()

         关闭该流并释放与之关联的所有资源。

FileReader:Reader的子类,可以创建对象,专门用来操作字符数据流的。

Writer:

void write(char[] cbuf)

         写入字符数组。

abstract  void write(char[] cbuf, int off, int len)

         写入字符数组的某一部分。

void write(int c)

         写入单个字符。

void write(String str)

         写入字符串。

void write(String str, int off, int len)

         写入字符串的某一部分。

abstract  void close()

         关闭此流,但要先刷新它。

abstract  void flush()

         刷新该流的缓冲。

写入流(Writer)在每次调用write()方法的时候都要flush()(刷新)一次,当然Writer也不能创建对象,我们可以使用他的子类FileWriter,FileWriter是专门处理字符写入流的类。

FileReader 和 FileWriter 为我们提供了操作字符数据流的一般方法,其中比较高效的就是自定义一个数组,用这个数组作为临时存储区,每次读取一块(装满数组)数据,然后再将这一块数据写入相应的目的地。这样就提高了效率,如果每次读取一个字符然后写入一个字符,就很低效,是不可取的。

自定一个数组为我们提高了效率,但是每次使用都要写很多代码,所以开发者就将这个数组封装为了一个特殊的对象。那就是缓冲区!BufferedReader(字符读取缓冲区)和BufferedWriter(字符写入缓冲区)。他是用的是装饰设计模式,是再不改变原来已定义类的基础上增强类的功能。

补充:BufferedReader的子类LineNumberReader,增加了int getLineNumber() :获得当前行号的功能,我们可以在使用缓冲区的同时读取行号。

装饰设计模式:

当想要对已有的对象进行功能增强时,可以定义类,将已有对象传入,基于已有的功能,并提供加强功能。那么自定义的该类称为装饰类。

字符流学习完了,那么如果要学习字节流就会简单很多,我们通过查阅API知道:很多方法都似曾相识。所以,总结一下就是下面几点:

A. 字节流分为:InputStream(读取流)和OutputStream(写入流)

B. 字节流和字符流的功能基本相同,只不过传入的参数由字符流中的字节char,变成了字节中的byte。

C. 字节流也具有缓冲区:

BufferedInputStream(字节读取缓冲区)和BufferedOutputStream(字节写入缓冲区)。方法与字符缓冲区相似。

下面自定义一个BufferedInputStream:

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import java.io.*;
   
class MyBufferedInputStream
{
    private InputStream
in;
   
    private byte[]
buf = 
new byte[1024*4];
           
    private int pos
= 
0,count
= 
0;
       
    MyBufferedInputStream(InputStream
in)
    {
        this.in
= in;
    }
   
    //一次读一个字节,从缓冲区(字节数组)获取。
    public int myRead()throws IOException
    {
        //通过in对象读取硬盘上数据,并存储buf中。
        if(count==0)
        {
            count
= in.read(buf);
            if(count<0)
                return -1;
            pos
= 
0;
            byte b
= buf[pos];
   
            count--;
            pos++;
            return b&255;
        }
        else if(count>0)
        {
            byte b
= buf[pos];
   
            count--;
            pos++;
            return b&0xff;
        }
        return -1;
    }
    public void myClose()throws IOException
    {
        in.close();
    }
}

结论:

字节流的读一个字节的read方法为什么返回值类型不是byte,而是int。

因为有可能会读到连续8个二进制1的情况,8个二进制1对应的十进制是-1.

那么就会数据还没有读完,就结束的情况。因为我们判断读取结束是通过结尾标记-1来确定的。

所以,为了避免这种情况将读到的字节进行int类型的提升。

并在保留原字节数据的情况前面了补了24个0,变成了int类型的数值。

而在写入数据时,只写该int类型数据的最低8位。

明白了BufferedReader类中特有方法readLine的原理后,

可以自定义一个类中包含一个功能和readLine一致的方法。

来模拟一下BufferedReader

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import java.io.*;
class MyBufferedReader extends Reader
{
       
    private Reader
r;
    MyBufferedReader(Reader
r)
    {
        this.r
= r;
    }
   
    //可以一次读一行数据的方法。
    public String
myReadLine()
throws IOException
    {
        //定义一个临时容器。原BufferReader封装的是字符数组。
        //为了演示方便。定义一个StringBuilder容器。因为最终还是要将数据变成字符串。
        StringBuilder
sb = 
new StringBuilder();
        int ch
= 
0;
        while((ch=r.read())!=-1)
        {
            if(ch=='r')
                continue;
            if(ch=='n')
                return sb.toString();
            else
                sb.append((char)ch);
        }
   
        if(sb.length()!=0)
            return sb.toString();
        return null;       
    }
   
    /*
    覆盖Reader类中的抽象方法。
   
    */
    public
int read(char[] cbuf, int off, int len) throws IOException
    {
        return
r.read(cbuf,off,len) ;
    }
   
    public
void close()throws IOException
    {
        r.close();
    }
    public
void myClose()throws IOException
    {
        r.close();
    }
}
   
class 
MyBufferedReaderDemo
{
    public
static void main(String[] args) throws IOException
    {
        FileReader
fr = new FileReader("buf.txt");
   
        MyBufferedReader
myBuf = new MyBufferedReader(fr);
   
        String
line = null;
   
        while((line=myBuf.myReadLine())!=null)
        {
            System.out.println(line);
        }
   
        myBuf.myClose();
    }
}
   
import
java.io.*;
   
class
MyLineNumberReader extends MyBufferedReader
{
    private
int lineNumber;
    MyLineNumberReader(Reader
r)
    {
        super(r);
    }
   
    public
String myReadLine()throws IOException
    {
   
        lineNumber++;
        return
super.myReadLine();
    }
    public
void setLineNumber(int lineNumber)
    {
        this.lineNumber
= lineNumber;
    }
    public
int getLineNumber()
    {
        return
lineNumber;
    }
}
   
/*
class
MyLineNumberReader
{
    private
Reader r;
    private
int lineNumber;
    MyLineNumberReader(Reader
r)
    {
        this.r
= r;
    }
   
    public
String myReadLine()throws IOException
    {
   
        lineNumber++;
        StringBuilder
sb = new StringBuilder();
   
        int
ch = 0;
   
        while((ch=r.read())!=-1)
        {
            if(ch=='r')
                continue;
            if(ch=='n')
                return
sb.toString();
            else
                sb.append((char)ch);
        }
        if(sb.length()!=0)
            return
sb.toString();
        return
null;
    }
    public
void setLineNumber(int lineNumber)
    {
        this.lineNumber
= lineNumber;
    }
    public
int getLineNumber()
    {
        return
lineNumber;
    }
   
    public
void myClose()throws IOException
    {
        r.close();
    }
}
*/
class  MyLineNumberReaderDemo
{
    public static void main(String[]
args) 
throws IOException
    {
        FileReader
fr = 
new FileReader("copyTextByBuf.java");
   
        MyLineNumberReader
mylnr = 
new MyLineNumberReader(fr);
   
        String
line = 
null;
        mylnr.setLineNumber(100);
        while((line=mylnr.myReadLine())!=null)
        {
            System.out.println(mylnr.getLineNumber()+"::"+line);
        }
   
        mylnr.myClose();
    }
}

io流有很多实例,那么在实际操作中如何确定使用哪个io流的实例呢?

1,

源:键盘录入。

目的:控制台。

2,需求:想把键盘录入的数据存储到一个文件中。

源:键盘。

目的:文件。

3,需求:想要将一个文件的数据打印在控制台上。

源:文件。

目的:控制台。

流操作的基本规律:

最痛苦的就是流对象有很多,不知道该用哪一个。

通过三个明确来完成。

1,明确源和目的。

源:输入流。InputStream  Reader

目的:输出流。OutputStream  Writer

2,操作的数据是否是纯文本。

是:字符流。

不是:字节流。

3,当体系明确后,在明确要使用哪个具体的对象。

通过设备来进行区分:

源设备:内存,硬盘。键盘

目的设备:内存,硬盘,控制台。

1,将一个文本文件中数据存储到另一个文件中。复制文件。

源:因为是源,所以使用读取流。InputStream Reader

是不是操作文本文件。

是!这时就可以选择Reader

这样体系就明确了。

接下来明确要使用该体系中的哪个对象。

明确设备:硬盘。上一个文件。

Reader体系中可以操作文件的对象是 FileReader

是否需要提高效率:是!。加入Reader体系中缓冲区 BufferedReader.

FileReader fr = new FileReader("a.txt");

BufferedReader bufr = new BufferedReader(fr);

目的:OutputStream Writer

是否是纯文本。

是!Writer

设备:硬盘,一个文件。

Writer体系中可以操作文件的对象FileWriter

是否需要提高效率:是!。加入Writer体系中缓冲区 BufferedWriter

FileWriter fw = new FileWriter("b.txt");

BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(fw);

练习:将一个图片文件中数据存储到另一个文件中。复制文件。要按照以上格式自己完成三个明确。

---------------------------------------

2,需求:将键盘录入的数据保存到一个文件中。

这个需求中有源和目的都存在。

那么分别分析

源:InputStream Reader

是不是纯文本?是!Reader

设备:键盘。对应的对象是System.in.

不是选择Reader吗?System.in对应的不是字节流吗?

为了操作键盘的文本数据方便。转成字符流按照字符串操作是最方便的。

所以既然明确了Reader,那么就将System.in转换成Reader

用了Reader体系中转换流,InputStreamReader

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);

需要提高效率吗?需要!BufferedReader

BufferedReader bufr = new BufferedReader(isr);

目的:OutputStream  Writer

是否是存文本?是!Writer

设备:硬盘。一个文件。使用 FileWriter

FileWriter fw = new FileWriter("c.txt");

需要提高效率吗?需要。

BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(fw);

**************

扩展一下,想要把录入的数据按照指定的编码表(utf-8),将数据存到文件中。

目的:OutputStream  Writer

是否是存文本?是!Writer

设备:硬盘。一个文件。使用 FileWriter

但是FileWriter是使用的默认编码表。GBK.

但是存储时,需要加入指定编码表utf-8。而指定的编码表只有转换流可以指定。

所以要使用的对象是OutputStreamWriter

而该转换流对象要接收一个字节输出流。而且还可以操作的文件的字节输出流。FileOutputStream

OutputStreamWriter osw =

new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("d.txt"),"UTF-8");

需要高效吗?需要。

BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(osw);

所以,记住。转换流什么使用。字符和字节之间的桥梁,通常,涉及到字符编码转换时,

需要用到转换流。

练习:将一个文本数据打印在控制台上。要按照以上格式自己完成三个明确。

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class  TransStreamDemo2
{
    public static void main(String[]
args) 
throws IOException
    {
        System.setIn(new FileInputStream("PersonDemo.java"));
        System.setOut(new PrintStream("zzz.txt"));
        //键盘的最常见写法。
        BufferedReader
bufr =
                new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        BufferedWriter
bufw =
  new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
        String
line = 
null;
        while((line=bufr.readLine())!=null)
        {
            if("over".equals(line))
                break;
            bufw.write(line.toUpperCase());
            bufw.newLine();
            bufw.flush();
        }
        bufr.close();
    }
}

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