java IO流

一、什么是流？

流就是字节序列的抽象概念，能被连续读取数据的数据源和能被连续写入数据的接收端就是流，流机制是Java及C++中的一个重要机制，通过流我们可以自由地控制文件、内存、IO设备等数据的流向。而IO流就是用于处理设备上的数据，如：硬盘、内存、键盘录入等。IO流根据处理类型的不同可分为字节流和字符流，根据流向的不同可分为输入流和输出流。

二、字节流和字符流的区别：

字符流，因为文件编码的不同，就有了对字符进行高效操作的字符流对象，它的原理就是基于字节流读取字节时去查了指定的码表。它和字节流的区别有两点：1.在读取数据的时候，字节流读到一个字节就返回一个字节，字符流使用了字节流读到一个或多个字节（一个中文对应的字节数是两个，在UTF-8码表中是3个字节）时，先去查指定的编码表，再将查到的字符返回；2.字节流可以处理所有类型的数据，如jpg、avi、mp3、wav等等，而字符流只能处理字符数据。所以可以根据处理的文件不同考虑使用字节流还是字符流，如果是纯文本数据可以优先考虑字符流，否则使用字节流。

 三、IO体系，所具备的基本功能就是读和写：

1.字符流 

|-- Reader（读）

|-- Writer（写）

Reader

|--InputStreamReader

|--FileReader：用于处理文件的字符读取流对象

Writer

|--OutputStreamWriter

|--FileWriter：用于处理文件的字符写入流对象

其实很容易就可以看出来，IO体系中的子类名后缀绝大部分是父类名称，而前缀则是体现子类特有功能的名称。

Reader中常见的方法： 

|--int read()

读取一个字符，并返回读到的这个字符，读到流的末尾则返回-1。

|--int read(char[])

将读到的字符存入指定的数组中，返回的是读到的字符个数，

读到流的末尾则返回-1。

|--close()

读取字符其实用的是window系统的功能，就希望使用完毕后，

进行资源的释放。

 FileReader除了自己的构造函数外没有特有的方法：

 |--用于读取文本文件的流对象。

|--用于关联文本文件。

|--构造函数FileReader(String fileName)

 在读取流对象初始化时，必须要指定一个被读取的文件，

 如果该文件不存在则会发生FileNotFoundException异常。

 Writer中常见的方法：

 |--write()

 将一个字符写入到流中。

 |--write(char[])

 将一个字符数组写入到流中。

 |--writer(String)

 将一个字符写入到流中。

 |--flush()

 刷新流，将流中的数据刷新到目的地中，流还存在。

 |--close()

 关闭资源，在关闭钱会先调用flush()， 刷新流中的数据到目的地。

 FileWriter，除了自己的构造函数外没有特有的方法：

 |--该类的特点

|--用于处理文本文件

|--没有默认的编码表

|--有临时缓冲

|--构造函数，在写入流对象初始化时，必须要有一个存储数据的目的地。

|--FileWriter(String fileName)，该构造器是干什么用的呢？

|--调用系统资源

|--在指定位置创建一个文件，如果该文件已经存在则被覆盖。

|--FileWriter(String filename,Boolean append)，这构造器的作用是？

 当传入的boolean类型的值为true时，会在指定文件末尾处进行数据的续写。

  清单1，将文本数据保存到文件中代码   

private static void test1(){ 
    FileWriter fw=null; 
    try { 
        //初始化FileWriter对象，指定文件名已经存储路径 
        fw=new FileWriter("D:/test.txt"); 
        fw.write("将字符串写入流"); 
        //将流中的数据刷新到目的地，流还在 
        fw.flush(); 
        fw.write("将字符串写入流"); 
    } catch (IOException e) { 
        e.printStackTrace(); 
    }finally{ 
        if(fw!=null){ 
            try { 
                fw.close(); 
            } catch (IOException e1) { 
                e1.printStackTrace(); 
            }            
        } 
    } 
}    

清单2，读取一个已有文本文件，并将文本内容打印出来代码   

private static void test2(){ 
    FileReader fr=null; 
    try { 
        //初始化FileReader对象，指定文件路径 
        fr=new FileReader("D:/test.txt"); 
        int ch=0; 
        while((ch=fr.read())!=-1){ 
            //每次读取一个字符，直到读到末尾-1为止 
            System.out.println((char)ch); 
        } 
    } catch (IOException e) { 
        e.printStackTrace(); 
    }finally{ 
        if(fr!=null){ 
            try { 
                fr.close(); 
            } catch (IOException e1) { 
                e1.printStackTrace(); 
            }             
        } 
    } 
} 

 这样每读到一个字符就打印出来，效率很不高，能不能按指定大小读取完后再打印出来呢？答案是当然可以的。

清单3，读取一个已有文本文件，读完1kb再将其读到的内容打印出来代码   

private static void test3(){ 
    FileReader fr=null; 
    try { 
        //初始化FileReader对象，指定文件路径 
        fr=new FileReader("D:/test.txt"); 
        char[] buf=new char[1024]; 
        int len=0; 
        while((len=fr.read(buf))!=-1){ 
            //每次读取1kb大小的字符，直到读到末尾-1为止 
            System.out.println(new String(buf,0,len)); 
        } 
    } catch (IOException e) { 
        e.printStackTrace(); 
    }finally{ 
        if(fr!=null){ 
            try { 
                fr.close(); 
            } catch (IOException e1) { 
                e1.printStackTrace(); 
            }             
        } 
    } 
} 

  字符流的缓冲区：

 |--缓冲区的出现提高了对流的操作效率。

原理：其实就是将数组进行封装。 

|--对应的对象

|--BufferedWriter

特有方法newLine()，跨平台的换行符。

|--BufferedReader 

特有方法readLine()，一次读一行，到行标记时，将行标记

之前的字符数据作为字符串返回，读到末尾返回null。

|--说明

 在使用缓冲区对象时，要明确，缓冲的存在是为了增强流 的功能而存在，所以在建立缓冲区对象时，要先有流对象 

存在。其实缓冲区内部就是在使用流对象的方法，只不过 加入了数组对数据进行了临时存储，为了提高操作数据的 效率。 

|--代码上的体现

|--写入缓冲区对象

 根据前面所说的建立缓冲区时要先有流对象，并将其作为参数传递给缓冲区的构造函数

BufferedWriter bufw=new BufferedWriter(new FileWriter(“test.txt”));

 bufw.write(“将数据写入缓冲区”);

 bufw.flush();//将缓冲区的数据刷新到目的地

 bufw.close();//其实关闭的是被包装在内部的流对象

 |--读取缓冲区对象

 BufferedReader bufr=new BufferedReader(new FileReader(“test.txt”));

 String line=null;

 while((line=bufr.readLine())!=null){

 //每次读取一行，取出的数据不包含回车符

 system.out.println(line);

 }

 bufr.close();

清单4，使用缓冲区对文本文件进行拷贝代码   

private static void test4(){ 
    BufferedReader bufr=null; 
    BufferedWriter bufw=null; 
    try {          
        bufr=new BufferedReader(new FileReader("D:/a.txt")); 
        bufw=new BufferedWriter(new FileWriter("D:/b.txt")); 
        String line=null; 
        while((line=bufr.readLine())!=null){ 
            bufw.write(line);//每次将一行写入缓冲区 
            bufw.flush();//刷新到目的地 
        } 
    } catch (IOException e) { 
        e.printStackTrace(); 
    }finally{ 
        try { 
            if(bufw!=null){ 
                bufw.close(); 
            } 
            if(bufr!=null){ 
                bufr.close(); 
            } 
        } catch (IOException e1) { 
            e1.printStackTrace(); 
        } 
    } 
}  

  仔细看可以发现，程序里面的FileReader对象和FileWriter对象直接new出来且没有调用close()，因为缓冲对象调用了这两个方法，前面说了，缓冲对象调用的flush()和close()其实就是关闭被包装在其内部的流对象。关闭流的先后顺序也要注意，如果流之间有依赖关系，则被依赖的流要后关闭。readLine()方法原理：其实缓冲区中的该方法，用的还是与缓冲区关联的流对象的read方法，只不过，每一次读到一个字符先不进行具体操作，先进行临时存储，当读到回车标记时，将临时容器中存储的数据一次性返回。我们可以根据这个原理来自己编写一个缓冲区对象。

清单5，编写一个自己的bufferedreader代码   

public class MyBufferedReader { 
    private Reader reader; 
    public MyBufferedReader(Reader reader){ 
        this.reader=reader; 
    }     
    public String readLine() throws IOException{ 
        StringBuilder sb=new StringBuilder(); 
        int ch=0; 
        while((ch=reader.read())!=-1){ 
            if(ch=='\r'){//空格则继续 
                continue; 
            }else if(ch=='\n'){//每次返回一行 
                return sb.toString(); 
            }else{ 
                sb.append((char)ch); 
            } 
        } 
        return sb.toString(); 
    } 
        public void close() throws IOException{ 
        //缓冲对象的关闭方法其实就是调用流本身的close() 
        reader.close(); 
    } 
}  

  测试时把清单4的BufferedReader对象替换成MyBufferedReader对象即可。

清单6，测试mybufferedreader代码   

private static void test4(){ 
    MyBufferedReader bufr=null; 
    BufferedWriter bufw=null; 
    try {         
        bufr=new MyBufferedReader(new FileReader("D:/a.txt")); 
        bufw=new BufferedWriter(new FileWriter("D:/b.txt")); 
        String line=null; 
        while((line=bufr.readLine())!=null){ 
            bufw.write(line);//每次将一行写入缓冲区 
            bufw.flush();//刷新到目的地 
        } 
    } catch (IOException e) { 
        e.printStackTrace(); 
    }finally{ 
        try { 
            if(bufw!=null){ 
               bufw.close(); 
            } 
            if(bufr!=null){ 
               bufr.close(); 
            } 
        } catch (IOException e1) { 
            e1.printStackTrace(); 
        } 
    } 
} 

BufferedInputStream和BufferedOutputStream

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Arrays;
/*
 * BufferedInputStream和BufferedOutputStream，为输入输出流添加缓冲
 */
public class Test10 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        test2();
    }
    public static void test1() throws IOException {
        // 定义文件输入输出流
        FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\Java\\hello.txt");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:\\Java\\world.txt");
        // 为流添加缓冲
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos, 1024);
        int data = bis.read();
        while (data != -1) {
            System.out.println((char) data);
            bos.write(data);
            data = bis.read();
        }
        bos.flush();
        bos.close();
        bis.close();
        fos.close();
        fis.close();
    }
    public static void test2() throws IOException {
        // 定义一个文件输出流
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:\\Java\\itany.txt");
        // 为文件输出流添加缓冲
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);
        bos.write("欢迎来到南京网博！".getBytes());
        bos.flush();
        fos.close();
        bos.close();
        System.out.println("写入文件成功!");

        /*
         * 字符的编码和解码
         * gbk：一个汉字占两个字节
         * utf-8：一个汉字占三个字节
         */
        String str="欢迎来到Java世界！";
        System.out.println("原数据："+str);

        //编码：将字符串转换为字节数组
        byte[] buffer=str.getBytes("gbk");//使用utf-8进行编码
        System.out.println("字节数组："+Arrays.toString(buffer));
        System.out.println("数组长度："+buffer.length);

        //解码：将字节数组转换为字符串
        String str2=new String(buffer, "gbk");
        System.out.println("解码后的数据："+str2);
    }
}

FileInputStream、FileOutputStream和BufferedInputStream、BufferedOutputStream性能对比

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

/*
 * FileInputStream、FileOutputStream和BufferedInputStream、BufferedOutputStream性能对比
 * 
 * 每次读取一个字节时由于FileInputStream每次都从硬盘读取数据，所以效率很低
 * 但如果FileInputStream读取数据时使用字节数据作为缓冲，则效率也会较高
 * 注：建议使用BufferedInputStream、BufferedOutputStream
 */
public class Test11 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        File src=new File("D:\\Java\\site-1.6.5.zip");
        File dest=new File("D:\\Java\\backup.zip");

        long time1=System.currentTimeMillis();
        copy1(src, dest);
        long time2=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("使用FileInputStream花费的时间："+(time2-time1));

        long time3=System.currentTimeMillis();
        copy2(src, dest);
        long time4=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("使用BufferedInputStream花费的时间："+(time4-time3));
    }

    // 使用FileInputStream、FileOutputStream复制文件
    public static void copy1(File src, File dest) throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream(src);
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dest);
        int data = fis.read();
        while (data != -1) {
            fos.write(data);
            data = fis.read();
        }
        fos.flush();
        fos.close();
        fis.close();
    }

    // 使用BufferedInputStream、BufferedOutputStream复制文件
    public static void copy2(File src, File dest) throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream(src);
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dest);
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);
        int data = bis.read();
        while (data != -1) {
            bos.write(data);
            data = bis.read();
        }
        bos.flush();
        bos.close();
        bis.close();
    }
}

 其实我们自己写的这个缓存对象就是对Reader对象进行了功能的增强，Reader对象每次只能返回一个字符，而增强了功能之后该类就可以每次返回一行字符，也就是设计模式中所说的装饰模式。