第15章-输入/输出 --- 理解Java的IO流

（一）理解Java的IO流

　　　　JAVA的IO流是实现输入/输出的基础，它可以方便地实现数据的输入/输出操作，在Java中把不同的输入/输出（键盘、文件、网络连接等）抽象表述为"流"(Stream),通过流的方式允许Java程序使用相同的方式来访问不同的输入/输出源。

　　　　Stream是从起源(source)到接收(sink)的有序数据

 

（二）流的分类

　　　　1.输入流和输出流

　　　　　　按照流的流向来分，可以分为输入流和输出流：

　　　　　　a.  输入流:只能从中读取数据，而不能向其写入数据。

　　　　　　b.  输出流:只能向其写入数据，而不能从中读取数据。

 

　　　　此处的输入、输出涉及一个方向问题，如下图所示的数据流向：数据从内存到硬盘，通常称为输出流--也就是说，这里的输入、输出都是从程序运行所在内存的角度来划分的。

　　　　　

　　对于下面所示的数据流向，数据从服务器通过网络流向客户端，在这种情况下，Server端的内存负责将数据输出到网络里，因此Server端的程序使用输出流；Client端的内存负责从网络里读取数据，因此Client端的程序应该使用输入流。

 

　　　　

　　　　2.字节流和字符流

　　　　字节流和字符流的用法几乎完全一样，区别在于字节流和字符流所操作的数据单元不同--字节流操作的数据单元是8位字节，而字符流操作的数据单元是16位的字符

 

　　　　字节流主要有InputStream和OutputStream作为基类，而字符流则组要由Reader和Writer作为基类。

 

　　　　3.节点流和处理流

　　　　按照流的角色来分，可以分为节点流和处理流：

　　　　可以从/从一个特定的IO设备（如磁盘、网络）读/写数据的流，称为节点流，节点流也被称为低级流（Low Level Stream）。

　　　　下图显示了节点流示意图：

　　　　

　　　　从上图可以看出，当使用节点流进行输入/输出时，程序直接连接到实际的数据源，和时间的输入/输出节点连接。

 

　　　　　　处理流则用于对一个已存在的流进行连接或封装，通过封装后的流来实现数据读/写功能，处理流也被称为高级流。

　　　　下图显示了处理流示意图：

　　　　　　

　　　　从上图可以看出，当使用处理流进行输入/输出时，程序并不会直接连接到实际的数据源，没有和实际的输入/输出节点连接。使用处理流的一个明显好处是，只要使用相同的处理流，程序就可以采用完全相同的输入/输出代码来访问不同的数据源，随着处理流所包装节点流的变化，程序实际所访问的数据源也相应的发生变化。

 

（三）流的概念模型

　　　　　　Java的IO流共涉及40多个类，这些类看上去很凌乱，但实际上非常规则，而且彼此之间存在非常紧密的联系。Java的IO流的40多个类都是从如下4个抽象类派生的：

　　　　（1）InputStream/Reader：所有输入流的基类，前者是字节输入流，后者是字符输入流。

　　　　（2）OutputStream/Writer：所有输出流的基类，前者是字节输出流，后者是字符输出流。

 

　　　　　　对于InputStream和Reader而言，它们把输入设备抽象成一个"水管"，这个水管里的每一个"水滴"一次排序：

　　　　　如下图：

　　　　　　

　　　　从上图可以看出，字节流和字符流的处理方式其实非常相似，只是它们处理的输入/输出单位不同而已。输入流使用隐式的记录指针来表示当前正准备从哪个"水滴"开始读取，每当程序从InputStream或Reader里取出一个或多个"水滴"后，记录指针自动向后移动；除此之外，InputStream和Reader里都提供了一些方法来控制记录指针的移动。

 

 

　　　　对于OutputStream和Writer而言，它们同样把输出设备抽象成一个"水管",只是这个水管里没有任何水滴，如下图：

　　　　

 

　　　　如上图，当执行输出时，程序相当于依次把"水滴"放入到输出流的水管中，输出流同样采用隐式的记录指针来标识当前水滴即将放入的位置，每当程序向OutputStream或Writer里输出一个或多个水滴后，记录指针自动向后移动。

 

　　　　上面两幅图显示了Java IO流的基本概念模型，除此之外，Java的处理流模型则体现了Java输入/输出流设计的灵活性。

　　　　处理流的功能主要体现在以下两个方面：

　　　　（1）性能的提高：主要以增加缓冲的方式来提供输入/输出的效率。

　　　　（2）操作的便捷：处理流可能提供了一系列便捷的方法来一次输入/输出大批量的内容，而不是输入/输出一个或多个“水滴”。