理解Java之IO流
流是一种抽象概念，它代表了数据的无结构化传递。用来进行输入输出操作的流就称为IO流。
一、IO流结构
1、流的分类方式
按流向分：
从文件/网络/内存等(数据源)到程序是输入流；从程序到文件/网络/内存等(数据源)是输出流
按数据处理单位分：
以字节为单位传输数据的流，以Stream结尾的是字节流；以字符为单位传输数据的流，以Reader结尾的是输入字符流，以Writer结尾的都是输出字符流。
按功能(层次)分：
用于直接操作目标设备的流是节点流；处理流(也叫过滤流)是对一个已存在的流的连接和封装，通过对数据的处理为程序提供更为强大、灵活的读写功能。
2、IO流的结构
如下图所示：
注意：
所有的字节输入流类都是InputStream的子类；所有的字节符输入流类都是Reader的子类；所有的字节节输出流类都是OutputStream的子类；所有的字节符输出流类都是Writer的子类，且他们都为抽象类。
3、IO流四大抽象类
InputStream的基本方法：
public abstract int read() throws IOException {}//从输入流中读取数据的下一个字节, 返回读到的字节值.若遇到流的末尾,返回-1
public int read(byte[] b) throws IOException {}//从输入流中读取 b.length 个字节的数据并存储到缓冲区数组b中.返回的是实际读到的字节总数
public int read(byte[] b, int off, int len) throws IOException {}//读取 len 个字节的数据,并从数组b的off位置开始写入到这个数组中
public void close() throws IOException {}//关闭此输入流并释放与此流关联的所有系统资源
public int available() throws IOException {}//返回此输入流下一个方法调用可以不受阻塞地从此输入流读取（或跳过）的估计字节数
public long skip(long n) throws IOException {}//跳过和丢弃此输入流中数据的 n 个字节，返回实现路过的字节数。
OutputStream的基本方法：
public abstract void write(int b) throws IOException {}//将指定的字节写入此输出流。
public void write(byte[] b) throws IOException {}// 将 b.length 个字节从指定的 byte 数组写入此输出流。
public void write(byte[] b, int off, int len) throws IOException {}//将指定 byte 数组中从偏移量 off 开始的 len 个字节写入此输出流。
public void flush() throws IOException {}//刷新此输出流并强制写出所有缓冲的输出字节。
pulbic void close() throws IOException {}//关闭此输出流并释放与此流有关的所有系统资源。
Reader的基本方法：
public int read() throws IOException {}//读取单个字符，返回作为整数读取的字符，如果已到达流的末尾返回-1
public int read(char[] cbuf) throws IOException {}//将字符读入数组，返回读取的字符数
public abstract int read(char[] cbuf, int off, int len) throws IOException {}//读取 len 个字符的数据，并从数组cbuf的off位置开始写入到这个数组中
public abstract void close() throws IOException {}//关闭该流并释放与之关联的所有资源
public long skip(long n) throws IOException {}//跳过n个字符。
public int available() //还可以有多少能读到的字节数
Writer的基本方法：
public void write(int c) throws IOException {} //写入单个字符
public void write(char[] cbuf) throws IOException {} //写入字符数组
public abstract void write(char[] cbuf, int off, int len) throws IOException {} //写入字符数组的某一部分
public void write(String str) throws IOException {} //写入字符串
public void write(String str, int off, int len) throws IOException {}//写字符串的某一部分
public abstract void close() throws IOException {} //关闭此流，但要先刷新它
public abstract void flush() throws IOException {} //刷新该流的缓冲，将缓冲的数据全写到目的地
二、IO流的具体使用
1、FileInputStream 和 FileOutputStream
public static void fileInputStreamTest() {
File f1 = new File("D:\\in.txt");
File f2 = new File("D:\\out.txt");
try {
FileInputStream fi = new FileInputStream(f1);
FileOutputStream fo = new FileOutputStream(f2);
byte[] buf = new byte[521];
int len = 0;
while((len = fi.read(buf)) != -1){
fo.write(buf, 0, len);
}
fo.flush();
fo.close();
fi.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
2、PipedOutputStream和PipedintputStream
Java里的管道输入流PipedInputStream与管道输出流PipedOutputStream实现了类似管道的功能，用于不同线程之间的相互通信。
Java的管道输入与输出实际上使用的是一个循环缓冲数组来实现，这个数组默认大小为1024字节。输入流PipedInputStream从这个循环缓冲数组中读数据，输出流PipedOutputStream往这个循环缓冲数组中写入数据。当这个缓冲数组已满的时候，输出流PipedOutputStream所在的线程将阻塞；当这个缓冲数组首次为空的时候，输入流PipedInputStream所在的线程将阻塞。Java在它的jdk文档中提到不要在一个线程中同时使用PipeInpuStream和PipeOutputStream，这会造成死锁。
public class WriteThread implements Runnable{
private PipedOutputStream pout;
WriteThread(PipedOutputStream pout){
this.pout= pout;
}
@Override
public void run() {
try {
System.out.println("W:开始将数据写入:但等个5秒让我们观察...");
Thread.sleep(5000); //释放cpu执行权5秒
pout.write("writePiped 数据...".getBytes()); //管道输出流
pout.close();
} catch(Exception e) {
throw new RuntimeException("W:WriteThread写入失败...");
}
}
}
public class ReadThread implements Runnable{
private PipedInputStream pin;
ReadThread(PipedInputStream pin) {
this.pin=pin;
}
@Override
public void run() { //由于必须要覆盖run方法,所以这里不能抛,只能try
try {
System.out.println("R:读取前没有数据,阻塞中...等待数据传过来再输出到控制台...");
byte[] buf = new byte[1024];
int len = pin.read(buf); //read阻塞
System.out.println("R:读取数据成功,阻塞解除...");
String s= new String(buf,0,len);
System.out.println(s); //将读取的数据流用字符串以字符串打印出来
pin.close();
} catch(Exception e) {
throw new RuntimeException("R:管道读取流失败!");
}
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) throws IOException {
PipedInputStream pin = new PipedInputStream();
PipedOutputStream pout = new PipedOutputStream();
pin.connect(pout); //输入流与输出流连接
ReadThread readTh = new ReadThread(pin);
WriteThread writeTh = new WriteThread(pout);
new Thread(readTh).start();
new Thread(writeTh).start();
}
}
3、BufferedInputStream和BufferedOutputStream
FileInputStream和FileOutputStream 在使用时，我们介绍了可以用byte数组作为数据读入的缓存区，以读文件为列，读取硬盘的速度远远低于读取内存的数据，为了减少对硬盘的读取，通常从文件中一次读取一定长度的数据，把数据存入缓存中，在写入的时候也是一次写入一定长度的数据，这样可以增加文件的读取效率。我们在使用FileInputStream的时候是用byte数组来做了缓存，而BufferedInputStream and BufferedOutputStream已经为我们增加了这个缓存功能。
public static void fileBufferTest() {
File f1 = new File("D:\\in.txt");
File f2 = new File("D:\\out.txt");
try {
BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream(f1));
BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(f2));
byte[] data = new byte[1];
while(bufferedInputStream.read(data)!=-1) {
bufferedOutputStream.write(data);
}
//将缓冲区中的数据全部写出
bufferedOutputStream.flush();
bufferedInputStream.close();
bufferedOutputStream.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
4、读写对象ObjectInputStream和ObjectOutputStream
public class ObjectStream {
public static void main(String[] args) {
ObjectStream.objectStreamTest();
}
public static void objectStreamTest() {
Demo newObject;
try {
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(new File("D:/123.obj")));
oos.writeObject(new Demo());
oos.flush();
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("D:/123.obj")));
newObject = (Demo)ois.readObject();
System.out.println(newObject.num);
ois.close();
oos.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
class Demo implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 1L;
int num = 30;
}
5、SequenceInputStream
合并流，将与之相连接的流集组合成一个输入流并从第一个输入流开始读取， 直到到达文件末尾，接着从第二个输入流读取，依次类推，直到到达包含的最后一个输入流的文件末尾为止。 合并流的作用是将多个源合并合一个源。可接收枚举类所封闭的多个字节流对象。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
doSequence();
}
private static void doSequence() {
SequenceInputStream sis = null; // 创建一个合并流的对象
BufferedOutputStream bos = null; // 创建输出流。
try {
// 构建流集合
Vector<InputStream> vector = new Vector<InputStream>();
vector.addElement(new FileInputStream("D:/in.txt"));
vector.addElement(new FileInputStream("D:/out.txt"));
Enumeration<InputStream> e = vector.elements();
sis = new SequenceInputStream(e);
bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("/Users/zhengchao/cctv/File_OUT.txt"));
// 读写数据
byte[] buf = new byte[1024];
int len = 0;
while ((len = sis.read(buf)) != -1) {
bos.write(buf, 0, len);
bos.flush();
}
} catch (Exception e1) {
e1.printStackTrace();
} finally {
try {
if (sis != null)
sis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
if (bos != null)
bos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
6、FileReader与FileWriter
public static void fileReaderTest() {
File f1 = new File("D:\\in.txt");
File f2 = new File("D:\\out.txt");
try {
FileReader fr = new FileReader(f1);
FileWriter fw = new FileWriter(f2);
char[] ch = new char[512];
int len = 0;
while((len = fr.read(ch)) != -1){
fw.write(ch, 0, ch.length);
}
fw.flush();
fw.close();
fr.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
7、BufferedReader和BufferedWriter
public static void fileBufferReaderWriteTest() {
File f1 = new File("D:\\in.txt");
File f2 = new File("D:\\out.txt");
try {
BufferedReader br=new BufferedReader(new FileReader(f1));
BufferedWriter bw=new BufferedWriter(new FileWriter(f2));
String s=br.readLine();
while(null!=s) {
bw.write(s);
//由于BufferedReader的readLine()是不读入换行符的，所以写入换行时须用newLine()方法
bw.newLine();
s=br.readLine();
}
br.close();
bw.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
注：在使用过程中应注意将编码格式设置为UTF-8，否则文件写入会乱码。
以上只是IO流的部分类，用于对IO流相关知识进行查阅，后面再实际的工作中也会根据实际需求不断添加。
参考自：
https://blog.csdn.net/zhengchao1991/article/details/53033137
https://blog.csdn.net/SilenceOO/article/details/50995062
https://blog.csdn.net/Yue_Chen/article/details/72772445
