Java IO流：（二）IO流原理及流的分类

一、IO 流概述

　　我们知道存在硬盘中数据是永久保存的，而在内存中的数据只是临时的，内存中的数据可以存入硬盘中，硬盘中的数据也也可以读入内存中。

　　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。

　　我们把这种数据的传输，可以看做一种数据的流动，按照流动的方法，以内存为基准，分为 

　　　　输入 input：流向内存是输入流，从别的地方（文件、键盘、网络、内存等）读取数据到当前程序中。

　　　　输出 output：流出内存是输出流，从程序把数据写/输出到文件、屏幕（控制台）、网络、内存等中。

　　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。

　　输入也叫做读取数据，输出也叫做写出数据。 

　　注意：

　　　（1）如果对于 File 对象，输入和输出操作只能针对文件，不能针对目录；

　　　（2）IO操作不仅仅是针对文件，可以从网络中输入和输出。

 

二、Java 中IO 流原理

　　输入input： 读取外部数据（磁盘、光盘等存储设备的数据）到程序（内存）中。

　　输出output： 将程序（内存）数据输出到磁盘、光盘等存储设备中。

　　　　

 

三、IO 的流向说明图解

　　

四、IO流的分类

　　  （1）按操作数据单位不同分为： 字节流(8 bit)，字符流(16 bit)

　　　　　　字节流：以字节（Byte）为单位，读写数据的流。

　　　　　　字符流：以字符（char）为单位，读写数据的流。

　　　　　　区别：字节流适用于读写任何类型的文件。

　　　　　　　　　字符流只能用于读/写纯文本数据，纯文本主要有（txt,html,xml,properties,yml,java,cpp等），如果都读写纯文本文件，字符流快于字节流。

　　（2）按数据流的流向不同分为： 输入流，输出流

　　　　　　输入流：把数据从其他设备上读取到 内存中的流。

　　　　　　输出流：把数据从 内存 中写出到其他设备上的流。

　　（3）按流的功能角色的不同分为： 节点流，处理流

　　　　　　节点流：和某个节点关联，如，文件流...等。

　　　　　　处理流：在节点流的基础上，加其他的处理功能，加装饰功能，如，缓冲流，序列化和反序列化等。

　　　　节点流：节点流可以从一个特定的数据源（节点）读写数据（如：文件，内存）

　　　　

 

 

　　　　处理流：处理流是“连接在已存在的流（节点流或者处理流）之上，通过对数据的处理为程序提供更为强大的读写功能。不直接连接到数据源或目的地，而是“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。

 

　　　　

 

 

 

　　

 

五、I/O 流的设计

　　1、IO流的顶级父类

　　　　（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流有四大抽象的父类（超类/基类）

　　　　　　

　　2、设计思想

　　　　Java 中 IO 体系是用到了一个装饰者设计模式。

　　　　IO 流的设计用了 “装饰者”设计模式，即 IO 流分为两大类，“被修饰” 的组件和 “装饰” 的组件。

　　　　例如：以 InputStream 为例

　　　　　　   其中 FileInputStream、ByteArrayInputStream 等是 “被装饰” 的组件，依次用来连接和读取“文件”，“内存中的字节数组”等。

　　　　　　   而 BufferedInputStream、DataInputStream、ObjectInputStream 等是用来“装饰”的组件，依次是给其他 InputStream 的 IO流提供装饰的辅助功能的，依次可以增加“提高效率的缓冲功能”、“按照Java数据类型读取数据的能力”、“读取并恢复Java对象的能力”等

　　　　对于另外的 OutputStream、Reader、Writer 系列的流设计方法也是一样的。

 

　　　　扩展：

　　　　　　装饰模式（Decorator Pattern）也称为包装模式（Wrapper Pattern），其使用一种对客户端透明的方式来动态地扩展对象的功能，它是通过继承扩展功能的替代方案之一。在现实生活中你也有很多装饰者的例子，例如：人需要各种各样的衣着，不管你穿着怎样，但是，对于你个人本质来说是不变的，充其量只是在外面加上了一些装饰，有“保暖的”、“好看的”、“防雨的”....　

 

　　3、IO流的选取

 　　　　IO 流的选取可以通过以下几个分类来简化选取过程。

　　　　 按照IO流的方向：输入流和输出流

　　　　　　 I：代表 Input

　　　　　    O：代表 Output

　　　　　　Java 的 IO 流是单向的，只能从输入流（Input、Reader）中读取（read）数据，也只能往输出流（OutputStream、Writer）中写（write/print）出数据

　　　　 按照IO流的处理数据的基本单位分：

　　　　　　字节流（XxxStream）: 直接处理二进制，一个字节一个字节处理，它适用于一切数据，包括纯文本、doc、xls、图片、音频、视频等

　　　　　　字符流（XxxReader 和 XxxWriter）: 一个字符一个字符处理，只能处理纯文本类的数据

　　　　 按照角色分：节点流、处理流

　　　　　　节点流：连接源头、目的地，即被装饰者 IO流

　　　　　　处理流：增强功能，提供性能，即装饰者 IO 流

　　　　节点流处于IO操作的第一线，所有操作必须通过他们进行；处理流是通过包装节点流来完成功能的，处理流可以增加很多层。

　　　　处理流必须依赖和包装节点流，而不能单独存在。

　　　　

 

六、IO 流体系

　　　　　　　　

 

 

文件IO流	从文件读取	FileInputStream
		FileReader
	写入到文件	FileOutputStream
		FileWriter
缓冲IO流	从其他输入流中读取	BufferedInputStream
		BufferedReader
	写入到其他输出流中	BufferedOutputStream
		BufferedWriter
转换流	从其他输入流读取，并解码	InputStreamReader
	写入到其他输出流中，并编码	OutputStreamWriter
数据流	以与机器无关方式从底层输入流中读取基本 Java 数据类型	DataInputStream
	以适当方式将基本 Java 数据类型写入输出流中	DataOutputStream
对象流	序列化	ObjectOutputStream
	反序列化	ObjectInputStream
打印流		PrintStream
		PrintWriter
其他	......

 

七、小结