Java-常用IO流操作详解

IO流基本概念

按照流动的方向，以内存为基准，分为输入input 和输出output ，即流向内存是输入流，流出内存的输出流。

Java中I/O操作主要是指使用java.io包下的内容，进行输入、输出操作。输入也叫做读取数据，输出也叫做作写出数据。

IO的分类

根据数据的流向分为：输入流和输出流。

• 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。

格局数据的类型分为：字节流和字符流。

• 字节流 ：以字节为单位，读写数据的流。
• 字符流 ：以字符为单位，读写数据的流。

基本输入输出流

	输入流	输出流
字节流	字节输入流 InputStream	字节输出流 OutputStream
字符流	字符输入流 Reader	字符输出流 Writer

字节流

一切文件数据(文本、图片、视频等)在存储时，都是以二进制数字的形式保存，都一个一个的字节，那么传输时一样如此。所以，字节流可以传输任意文件数据。在操作流的时候，我们要时刻明确，无论使用什么样的流对象，底层传输的始终为二进制数据。

字节输出流【OutputStream】

java.io.OutputStream 抽象类是表示字节输出流的所有类的超类，将指定的字节信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

public void close() ：关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。  
public void flush() ：刷新此输出流并强制任何缓冲的输出字节被写出。  
public void write(byte[] b)：将 b.length字节从指定的字节数组写入此输出流。  
public void write(byte[] b, int off, int len) ：从指定的字节数组写入 len字节，从偏移量 off开始输出到此输出流。  
public abstract void write(int b) ：将指定的字节输出流。

FileOutputStream类

OutputStream有很多子类，我们从最简单的一个子类开始。

java.io.FileOutputStream 类是文件输出流，用于将数据写出到文件。

构造方法

• public FileOutputStream(File file)：创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。

• public FileOutputStream(String name)： 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

  当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有这个文件，会创建该文件。如果有这个文件，会清空这个文件的数据。

public class FOSWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");     
      	// 字符串转换为字节数组
      	byte[] b = "字节输出流".getBytes();
      	// 写出字节数组数据
      	fos.write(b);
      	// 关闭资源
        fos.close();
    }
}
输出结果：
字节输出流

字节输入流【InputStream】

java.io.InputStream 抽象类是表示字节输入流的所有类的超类，可以读取字节信息到内存中。它定义了字节输入流的基本共性功能方法。

public void close() ：关闭此输入流并释放与此流相关联的任何系统资源。    
public abstract int read()： 从输入流读取数据的下一个字节。 
public int read(byte[] b)： 从输入流中读取一些字节数，并将它们存储到字节数组 b中 。

FileInputStream类

java.io.FileInputStream 类是文件输入流，从文件中读取字节。

构造方法

• FileInputStream(File file)： 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的 File对象 file命名。
• FileInputStream(String name)： 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的路径名 name命名。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有该文件,会抛出FileNotFoundException

读取字节：read方法，每次可以读取一个字节的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回-1，代码使用演示：

public class FISRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
      	// 使用文件名称创建流对象.
       	FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
      	// 定义变量，作为有效个数
        int len ；
        // 定义字节数组，作为装字节数据的容器   
        byte[] b = new byte[2];
        // 循环读取
        while (( len= fis.read(b))!=-1) {
        // 每次读取后,把数组的有效字节部分，变成字符串打印
            System.out.println(new String(b，0，len));//  len 每次读取的有效字节个数
        }
				// 关闭资源
        fis.close();
    }
}

输出结果：
ab
cd
e

字符流

当使用字节流读取文本文件时，可能会有一个小问题。就是遇到中文字符时，可能不会显示完整的字符，那是因为一个中文字符可能占用多个字节存储。所以Java提供一些字符流类，以字符为单位读写数据，专门用于处理文本文件。

字符输入流【Reader】

java.io.Reader抽象类是表示用于读取字符流的所有类的超类，可以读取字符信息到内存中。它定义了字符输入流的基本共性功能方法。

• public void close() ：关闭此流并释放与此流相关联的任何系统资源。
• public int read()： 从输入流读取一个字符。
• public int read(char[] cbuf)： 从输入流中读取一些字符，并将它们存储到字符数组 cbuf中 。

FileReader类

java.io.FileReader 类是读取字符文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

1. 字符编码：字节与字符的对应规则。Windows系统的中文编码默认是GBK编码表。

   idea中UTF-8

2. 字节缓冲区：一个字节数组，用来临时存储字节数据。

构造方法

• FileReader(File file)： 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的File对象。
• FileReader(String fileName)： 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的文件的名称。

读取字符数据

读取字符：read方法，每次可以读取一个字符的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回-1，循环读取，代码使用演示：

public class FRRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
      	// 使用文件名称创建流对象
       	FileReader fr = new FileReader("read.txt");
      	// 定义变量，保存数据
        int b ；
        // 循环读取
        while ((b = fr.read())!=-1) {
            System.out.println((char)b);
        }
		// 关闭资源
        fr.close();
    }
}

字符输出流【Writer】

java.io.Writer 抽象类是表示用于写出字符流的所有类的超类，将指定的字符信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

• void write(int c) 写入单个字符。
• 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,off数组的开始索引,len写的字符个数。
• 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,off字符串的开始索引,len写的字符个数。
• void flush() 刷新该流的缓冲。
• void close() 关闭此流，但要先刷新它。

FileWriter类

java.io.FileWriter 类是写出字符到文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

构造方法

• FileWriter(File file)： 创建一个新的 FileWriter，给定要读取的File对象。
• FileWriter(String fileName)： 创建一个新的 FileWriter，给定要读取的文件的名称。

写出字符：write(int b) 方法，每次可以写出一个字符数据，代码使用演示：

public class FWWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");     
      	// 写出数据
      	fw.write(97); // 写出第1个字符
      	fw.write('b'); // 写出第2个字符
      	fw.write('C'); // 写出第3个字符
      	fw.write(30000); // 写出第4个字符，中文编码表中30000对应一个汉字。
      
      	/*
        【注意】关闭资源时,与FileOutputStream不同。
      	 如果不关闭,数据只是保存到缓冲区，并未保存到文件。
        */
        // fw.close();
    }
}
输出结果：
abC田

缓冲流

概述

缓冲流,也叫高效流，是对4个基本的FileXxx 流的增强，所以也是4个流，按照数据类型分类：

• 字节缓冲流：BufferedInputStream，BufferedOutputStream
• 字符缓冲流：BufferedReader，BufferedWriter

缓冲流的基本原理，是在创建流对象时，会创建一个内置的默认大小的缓冲区数组，通过缓冲区读写，减少系统IO次数，从而提高读写的效率。

字节缓冲流

构造方法

• public BufferedInputStream(InputStream in) ：创建一个 新的缓冲输入流。
• public BufferedOutputStream(OutputStream out)： 创建一个新的缓冲输出流。

构造举例，代码如下：

// 创建字节缓冲输入流
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("bis.txt"));
// 创建字节缓冲输出流
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("bos.txt"));

字节缓冲流，代码如下：

public class BufferedDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        // 记录开始时间
      	long start = System.currentTimeMillis();
		// 创建流对象
        try (
        	BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe"));
	     		BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
        ){
        // 读写数据
            int b;
            while ((b = bis.read()) != -1) {
                bos.write(b);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
		// 记录结束时间
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("缓冲流复制时间:"+(end - start)+" 毫秒");
    }
}

缓冲流复制时间:8016 毫秒

字符缓冲流

构造方法

• public BufferedReader(Reader in) ：创建一个 新的缓冲输入流。
• public BufferedWriter(Writer out)： 创建一个新的缓冲输出流。

构造举例，代码如下：

// 创建字符缓冲输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("br.txt"));
// 创建字符缓冲输出流
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("bw.txt"));

特有方法

字符缓冲流的基本方法与普通字符流调用方式一致，不再阐述，我们来看它们具备的特有方法。

• BufferedReader：public String readLine(): 读一行文字。
• BufferedWriter：public void newLine(): 写一行行分隔符,由系统属性定义符号。

readLine方法演示，代码如下：

public class BufferedReaderDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
      	 // 创建流对象
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt"));
		// 定义字符串,保存读取的一行文字
        String line  = null;
      	// 循环读取,读取到最后返回null
        while ((line = br.readLine())!=null) {
            System.out.print(line);
            System.out.println("------");
        }
		// 释放资源
        br.close();
    }
}

转换流

InputStreamReader类

转换流java.io.InputStreamReader，是Reader的子类，是从字节流到字符流的桥梁。它读取字节，并使用指定的字符集将其解码为字符。它的字符集可以由名称指定，也可以接受平台的默认字符集。

构造方法

• InputStreamReader(InputStream in): 创建一个使用默认字符集的字符流。
• InputStreamReader(InputStream in, String charsetName): 创建一个指定字符集的字符流。

构造举例，代码如下：

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt"));
InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt") , "GBK");

指定编码读取

public class ReaderDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
      	// 定义文件路径,文件为gbk编码
        String FileName = "E:\\file_gbk.txt";
      	// 创建流对象,默认UTF8编码
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName));
      	// 创建流对象,指定GBK编码
        InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName) , "GBK");
		// 定义变量,保存字符
        int read;
      	// 使用默认编码字符流读取,乱码
        while ((read = isr.read()) != -1) {
            System.out.print((char)read); // ��Һ�
        }
        isr.close();
      
      	// 使用指定编码字符流读取,正常解析
        while ((read = isr2.read()) != -1) {
            System.out.print((char)read);// 大家好
        }
        isr2.close();
    }
}

OutputStreamWriter类

转换流java.io.OutputStreamWriter ，是Writer的子类，是从字符流到字节流的桥梁。使用指定的字符集将字符编码为字节。它的字符集可以由名称指定，也可以接受平台的默认字符集。

构造方法

• OutputStreamWriter(OutputStream in): 创建一个使用默认字符集的字符流。
• OutputStreamWriter(OutputStream in, String charsetName): 创建一个指定字符集的字符流。

构造举例，代码如下：

OutputStreamWriter isr = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt"));
OutputStreamWriter isr2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt") , "GBK");

指定编码写出

public class OutputDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
      	// 定义文件路径
        String FileName = "E:\\out.txt";
      	// 创建流对象,默认UTF8编码
        OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName));
        // 写出数据
      	osw.write("你好"); // 保存为6个字节
        osw.close();
      	
		// 定义文件路径
		String FileName2 = "E:\\out2.txt";
     	// 创建流对象,指定GBK编码
        OutputStreamWriter osw2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName2),"GBK");
        // 写出数据
      	osw2.write("你好");// 保存为4个字节
        osw2.close();
    }
}

转换流理解图解

转换流是字节与字符间的桥梁！

序列化

概述

Java 提供了一种对象序列化的机制。用一个字节序列可以表示一个对象，该字节序列包含该对象的数据、对象的类型和对象中存储的属性等信息。字节序列写出到文件之后，相当于文件中持久保存了一个对象的信息。

反之，该字节序列还可以从文件中读取回来，重构对象，对它进行反序列化。对象的数据、对象的类型和对象中存储的数据信息，都可以用来在内存中创建对象。看图理解序列化：

ObjectOutputStream类

java.io.ObjectOutputStream 类，将Java对象的原始数据类型写出到文件,实现对象的持久存储。

构造方法

• public ObjectOutputStream(OutputStream out) ： 创建一个指定OutputStream的ObjectOutputStream。

构造举例，代码如下：

FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream("employee.txt");
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fileOut);

序列化操作

1. 一个对象要想序列化，必须满足两个条件:

• 该类必须实现java.io.Serializable 接口，Serializable 是一个标记接口，不实现此接口的类将不会使任何状态序列化或反序列化，会抛出NotSerializableException 。
• 该类的所有属性必须是可序列化的。如果有一个属性不需要可序列化的，则该属性必须注明是瞬态的，使用transient 关键字修饰。

public class Employee implements java.io.Serializable {
    public String name;
    public String address;
    public transient int age; // transient瞬态修饰成员,不会被序列化
    public void addressCheck() {
      	System.out.println("Address  check : " + name + " -- " + address);
    }
}

2.写出对象方法

• public final void writeObject (Object obj) : 将指定的对象写出。

public class SerializeDemo{
   	public static void main(String [] args)   {
    	Employee e = new Employee();
    	e.name = "zhangsan";
    	e.address = "beiqinglu";
    	e.age = 20; 
    	try {
      		// 创建序列化流对象
          ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("employee.txt"));
        	// 写出对象
        	out.writeObject(e);
        	// 释放资源
        	out.close();
        	fileOut.close();
        	System.out.println("Serialized data is saved"); // 姓名，地址被序列化，年龄没有被序列化。
        } catch(IOException i)   {
            i.printStackTrace();
        }
   	}
}
输出结果：
Serialized data is saved

ObjectInputStream类

ObjectInputStream反序列化流，将之前使用ObjectOutputStream序列化的原始数据恢复为对象。

构造方法

• public ObjectInputStream(InputStream in) ： 创建一个指定InputStream的ObjectInputStream。

反序列化操作1

如果能找到一个对象的class文件，我们可以进行反序列化操作，调用ObjectInputStream读取对象的方法：

• public final Object readObject () : 读取一个对象。

public class DeserializeDemo {
   public static void main(String [] args)   {
        Employee e = null;
        try {		
             // 创建反序列化流
             FileInputStream fileIn = new FileInputStream("employee.txt");
             ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fileIn);
             // 读取一个对象
             e = (Employee) in.readObject();
             // 释放资源
             in.close();
             fileIn.close();
        }catch(IOException i) {
             // 捕获其他异常
             i.printStackTrace();
             return;
        }catch(ClassNotFoundException c)  {
        	// 捕获类找不到异常
             System.out.println("Employee class not found");
             c.printStackTrace();
             return;
        }
        // 无异常,直接打印输出
        System.out.println("Name: " + e.name);	// zhangsan
        System.out.println("Address: " + e.address); // beiqinglu
        System.out.println("age: " + e.age); // 0
    }
}

对于JVM可以反序列化对象，它必须是能够找到class文件的类。如果找不到该类的class文件，则抛出一个 ClassNotFoundException 异常。

反序列化操作2

另外，当JVM反序列化对象时，能找到class文件，但是class文件在序列化对象之后发生了修改，那么反序列化操作也会失败，抛出一个InvalidClassException异常。发生这个异常的原因如下：

• 该类的序列版本号与从流中读取的类描述符的版本号不匹配
• 该类包含未知数据类型
• 该类没有可访问的无参数构造方法

Serializable 接口给需要序列化的类，提供了一个序列版本号。serialVersionUID 该版本号的目的在于验证序列化的对象和对应类是否版本匹配。

public class Employee implements java.io.Serializable {
     // 加入序列版本号
     private static final long serialVersionUID = 1L;
     public String name;
     public String address;
     // 添加新的属性 ,重新编译, 可以反序列化,该属性赋为默认值.
     public int eid; 

     public void addressCheck() {
         System.out.println("Address  check : " + name + " -- " + address);
     }
}