流的概念和作用
学习Java IO,不得不提到的就是JavaIO流。
流是一组有顺序的,有起点和终点的字节集合,是对数据传输的总称或抽象。即数据在两设备间的传输称为流,流的本质是数据传输,根据数据传输特性将流抽象为各种类,方便更直观的进行数据操作。
IO流的分类
根据处理数据类型的不同分为:字符流和字节流
根据数据流向不同分为:输入流和输出流
字符流和字节流
字符流的由来: 因为数据编码的不同,而有了对字符进行高效操作的流对象。本质其实就是基于字节流读取时,去查了指定的码表。字节流和字符流的区别:
(1)读写单位不同:字节流以字节(8bit)为单位,字符流以字符为单位,根据码表映射字符,一次可能读多个字节。
(2)处理对象不同:字节流能处理所有类型的数据(如图片、avi等),而字符流只能处理字符类型的数据。
(3)字节流在操作的时候本身是不会用到缓冲区的,是文件本身的直接操作的;而字符流在操作的时候下后是会用到缓冲区的,是通过缓冲区来操作文件,我们将在下面验证这一点。
结论:优先选用字节流。首先因为硬盘上的所有文件都是以字节的形式进行传输或者保存的,包括图片等内容。但是字符只是在内存中才会形成的,所以在开发中,字节流使用广泛。
输入流和输出流
对输入流只能进行读操作,对输出流只能进行写操作,程序中需要根据待传输数据的不同特性而使用不同的流。
Java流操作有关的类或接口:
Java流类图结构:
Java IO流对象
1. 输入字节流InputStream
定义和结构说明:
从输入字节流的继承图可以看出:
InputStream 是所有的输入字节流的父类,它是一个抽象类。
ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream 是三种基本的介质流,它们分别从Byte 数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据。PipedInputStream 是从与其它线程共用的管道中读取数据,与Piped 相关的知识后续单独介绍。
ObjectInputStream 和所有FilterInputStream的子类都是装饰流(装饰器模式的主角)。意思是FileInputStream类可以通过一个String路径名创建一个对象,FileInputStream(String name)。而DataInputStream必须装饰一个类才能返回一个对象,DataInputStream(InputStream in)。如下图示:
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实例操作演示:
【案例 】读取文件内容
注意:该示例中由于b字节数组长度为1024,如果文件较小,则会有大量填充空格。我们可以利用in.read(b);的返回值来设计程序,如下案例:
【案例】读取文件内容
/**
* 字节流
* 读文件内容
* */
import java.io.*;
class hello{
publicstatic void main(String[] args) throws IOException {
String fileName="D:"+File.separator+"hello.txt";
File f=newFile(fileName);
InputStream in=newFileInputStream(f);
byte[] b=newbyte[1024];
intlen=in.read(b);
in.close();
System.out.println("读入长度为:"+len);
System.out.println(newString(b,0,len));
}
}
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注意:观察上面的例子可以看出,我们预先申请了一个指定大小的空间,但是有时候这个空间可能太小,有时候可能太大,我们需要准确的大小,这样节省空间,那么我们可以这样做:
【案例】读取文件内容
/**
* 字节流
* 读文件内容,节省空间
* */
import java.io.*;
class hello{
publicstatic void main(String[] args) throws IOException {
String fileName="D:"+File.separator+"hello.txt";
File f=newFile(fileName);
InputStream in=newFileInputStream(f);
byte[] b=newbyte[(int)f.length()];
in.read(b);
System.out.println("文件长度为:"+f.length());
in.close();
System.out.println(newString(b));
}
}
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【案例】逐字节读
/**
* 字节流
* 读文件内容,节省空间
* */
import java.io.*;
class hello{
publicstatic void main(String[] args) throws IOException {
String fileName="D:"+File.separator+"hello.txt";
File f=newFile(fileName);
InputStream in=newFileInputStream(f);
byte[] b=newbyte[(int)f.length()];
for(int i = 0; i < b.length; i++) {
b[i]=(byte)in.read();
}
in.close();
System.out.println(newString(b));
}
}
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注意:上面的几个例子都是在知道文件的内容多大,然后才展开的,有时候我们不知道文件有多大,这种情况下,我们需要判断是否独到文件的末尾。
【案例】字节流读取文件
/**
* 字节流
*读文件
* */
import java.io.*;
class hello{
publicstatic void main(String[] args) throws IOException {
String fileName="D:"+File.separator+"hello.txt";
File f=newFile(fileName);
InputStream in=newFileInputStream(f);
byte[] b=newbyte[1024];
intcount =0;
inttemp=0;
while((temp=in.read())!=(-1)){
b[count++]=(byte)temp;
}
in.close();
System.out.println(newString(b));
}
}
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注意:当读到文件末尾的时候会返回-1.正常情况下是不会返回-1的。
【案例】DataInputStream类
import java.io.DataInputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
public class DataOutputStreamDemo{
publicstatic void main(String[] args) throws IOException{
File file =new File("d:"+ File.separator +"hello.txt");
DataInputStream input =new DataInputStream(newFileInputStream(file));
char[] ch =new char[10];
intcount = 0;
chartemp;
while((temp = input.readChar()) !='C'){
ch[count++] = temp;
}
System.out.println(ch);
}
}
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【案例】PushBackInputStream回退流操作
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.PushbackInputStream;
/**
* 回退流操作
* */
public class PushBackInputStreamDemo{
publicstatic void main(String[] args) throwsIOException{
String str ="hello,rollenholt";
PushbackInputStream push =null;
ByteArrayInputStream bat =null;
bat =new ByteArrayInputStream(str.getBytes());
push =new PushbackInputStream(bat);
inttemp = 0;
while((temp = push.read()) != -1){
if(temp ==','){
push.unread(temp);
temp = push.read();
System.out.print("(回退"+(char) temp +") ");
}else{
System.out.print((char) temp);
}
}
}
}
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2. 输出字节流OutputStream
定义和结构说明:
IO 中输出字节流的继承图可见上图,可以看出:
OutputStream 是所有的输出字节流的父类,它是一个抽象类。
ByteArrayOutputStream、FileOutputStream是两种基本的介质流,它们分别向Byte 数组、和本地文件中写入数据。PipedOutputStream 是向与其它线程共用的管道中写入数据,
ObjectOutputStream 和所有FilterOutputStream的子类都是装饰流。具体例子跟InputStream是对应的。
实例操作演示:
【案例】向文件中写入字符串
/**
* 字节流
* 向文件中写入字符串
* */
import java.io.*;
class hello{
publicstatic void main(String[] args) throws IOException {
String fileName="D:"+File.separator+"hello.txt";
File f=newFile(fileName);
OutputStream out =newFileOutputStream(f);
String str="Hello World";
byte[] b=str.getBytes();
out.write(b);
out.close();
}
}
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你也可以一个字节一个字节的写入文件:
【案例】逐字节写入文件
/**
* 字节流
* 向文件中一个字节一个字节的写入字符串
* */
import java.io.*;
class hello{
publicstatic void main(String[] args) throws IOException {
String fileName="D:"+File.separator+"hello.txt";
File f=newFile(fileName);
OutputStream out =newFileOutputStream(f);
String str="Hello World!!";
byte[] b=str.getBytes();
for(int i = 0; i < b.length; i++) {
out.write(b[i]);
}
out.close();
}
}
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【案例】向文件中追加新内容
/**
* 字节流
* 向文件中追加新内容:
* */
import java.io.*;
class hello{
publicstatic void main(String[] args) throws IOException {
String fileName="D:"+File.separator+"hello.txt";
File f=newFile(fileName);
OutputStream out =newFileOutputStream(f,true);//true表示追加模式,否则为覆盖
String str="Rollen";
//String str="\r\nRollen"; 可以换行
byte[] b=str.getBytes();
for(int i = 0; i < b.length; i++) {
out.write(b[i]);
}
out.close();
}
}
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【案例】复制文件
【案例】使用内存操作流将一个大写字母转化为小写字母
/**
* 使用内存操作流将一个大写字母转化为小写字母
* */
import java.io.*;
class hello{
publicstaticvoid main(String[] args)throws IOException {
String str="ROLLENHOLT";
ByteArrayInputStream input=newByteArrayInputStream(str.getBytes());
ByteArrayOutputStream output=newByteArrayOutputStream();
inttemp=0;
while((temp=input.read())!=-1){
charch=(char)temp;
output.write(Character.toLowerCase(ch));
}
String outStr=output.toString();
input.close();
output.close();
System.out.println(outStr);
}
}
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【案例】验证管道流:进程间通信
【案例】DataOutputStream类示例
【案例】ZipOutputStream类
先看一下ZipOutputStream类的继承关系
java.lang.Object
java.io.OutputStream
java.io.FilterOutputStream
java.util.zip.DeflaterOutputStream
java.util.zip.ZipOutputStream
【案例】ZipOutputStream类压缩多个文件
【案例】ZipFile类展示
【案例】解压缩文件(压缩文件中只有一个文件的情况)
【案例】ZipInputStream类解压缩一个压缩文件中包含多个文件的情况
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.util.zip.ZipEntry;
import java.util.zip.ZipFile;
import java.util.zip.ZipInputStream;
/**
* 解压缩一个压缩文件中包含多个文件的情况
* */
public class ZipFileDemo3{
publicstatic void main(String[] args) throws IOException{
File file =new File("d:"+File.separator + "zipFile.zip");
File outFile =null;
ZipFile zipFile =new ZipFile(file);
ZipInputStream zipInput =new ZipInputStream(newFileInputStream(file));
ZipEntry entry =null;
InputStream input =null;
OutputStream output =null;
while((entry = zipInput.getNextEntry()) !=null){
System.out.println("解压缩"+ entry.getName() + "文件");
outFile =new File("d:"+ File.separator + entry.getName());
if(!outFile.getParentFile().exists()){
outFile.getParentFile().mkdir();
}
if(!outFile.exists()){
outFile.createNewFile();
}
input = zipFile.getInputStream(entry);
output =new FileOutputStream(outFile);
inttemp = 0;
while((temp = input.read()) != -1){
output.write(temp);
}
input.close();
output.close();
}
}
}
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3.字节流的输入与输出的对应图示
图中蓝色的为主要的对应部分,红色的部分就是不对应部分。紫色的虚线部分代表这些流一般要搭配使用。从上面的图中可以看出Java IO 中的字节流是极其对称的。哲学上讲“存在及合理”,现在我们看看这些字节流中不太对称的几个类吧!
4.几个特殊的输入流类分析
LineNumberInputStream
主要完成从流中读取数据时,会得到相应的行号,至于什么时候分行、在哪里分行是由改类主动确定的,并不是在原始中有这样一个行号。在输出部分没有对应的部分,我们完全可以自己建立一个LineNumberOutputStream,在最初写入时会有一个基准的行号,以后每次遇到换行时会在下一行添加一个行号,看起来也是可以的。好像更不入流了。
PushbackInputStream
其功能是查看最后一个字节,不满意就放入缓冲区。主要用在编译器的语法、词法分析部分。输出部分的BufferedOutputStream 几乎实现相近的功能。
StringBufferInputStream
已经被Deprecated,本身就不应该出现在InputStream部分,主要因为String 应该属于字符流的范围。已经被废弃了,当然输出部分也没有必要需要它了!还允许它存在只是为了保持版本的向下兼容而已。
SequenceInputStream
可以认为是一个工具类,将两个或者多个输入流当成一个输入流依次读取。完全可以从IO 包中去除,还完全不影响IO 包的结构,却让其更“纯洁”――纯洁的Decorator 模式。
【案例】将两个文本文件合并为另外一个文本文件
PrintStream
也可以认为是一个辅助工具。主要可以向其他输出流,或者FileInputStream 写入数据,本身内部实现还是带缓冲的。本质上是对其它流的综合运用的一个工具而已。一样可以踢出IO 包!System.err和System.out 就是PrintStream 的实例!
【案例】使用PrintStream进行输出
【案例】使用PrintStream进行格式化输出
【案例】使用OutputStream向屏幕上输出内容
【案例】输入输出重定向
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.PrintStream;
/**
* 为System.out.println()重定向输出
* */
public class systemDemo{
publicstatic void main(String[] args){
// 此刻直接输出到屏幕
System.out.println("hello");
File file =new File("d:"+ File.separator +"hello.txt");
try{
System.setOut(newPrintStream(newFileOutputStream(file)));
}catch(FileNotFoundException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("这些内容在文件中才能看到哦!");
}
}
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【案例】使用System.err重定向
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.PrintStream;
/**
*System.err重定向这个例子也提示我们可以使用这种方法保存错误信息
* */
public class systemErr{
publicstatic void main(String[] args){
File file =new File("d:"+ File.separator +"hello.txt");
System.err.println("这些在控制台输出");
try{
System.setErr(newPrintStream(newFileOutputStream(file)));
}catch(FileNotFoundException e){
e.printStackTrace();
}
System.err.println("这些在文件中才能看到哦!");
}
}
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【案例】System.in重定向
5.字符输入流Reader
定义和说明:
在上面的继承关系图中可以看出:
Reader 是所有的输入字符流的父类,它是一个抽象类。
CharReader、StringReader是两种基本的介质流,它们分别将Char 数组、String中读取数据。PipedReader是从与其它线程共用的管道中读取数据。
BufferedReader 很明显就是一个装饰器,它和其子类负责装饰其它Reader 对象。
FilterReader 是所有自定义具体装饰流的父类,其子类PushbackReader 对Reader 对象进行装饰,会增加一个行号。
InputStreamReader 是一个连接字节流和字符流的桥梁,它将字节流转变为字符流。FileReader可以说是一个达到此功能、常用的工具类,在其源代码中明显使用了将FileInputStream 转变为Reader 的方法。我们可以从这个类中得到一定的技巧。Reader 中各个类的用途和使用方法基本和InputStream 中的类使用一致。后面会有Reader 与InputStream 的对应关系。
实例操作演示:
【案例】从文件中读取内容
注意:当然最好采用循环读取的方式,因为我们有时候不知道文件到底有多大。
【案例】以循环方式从文件中读取内容
【案例】BufferedReader的小例子
注意:BufferedReader只能接受字符流的缓冲区,因为每一个中文需要占据两个字节,所以需要将System.in这个字节输入流变为字符输入流,采用:
BufferedReader buf = new BufferedReader(newInputStreamReader(System.in));
下面是一个实例:
【案例】Scanner类实例
【案例】Scanner类从文件中读出内容
6.字符输出流Writer
定义和说明:
在上面的关系图中可以看出:
Writer 是所有的输出字符流的父类,它是一个抽象类。
CharArrayWriter、StringWriter 是两种基本的介质流,它们分别向Char 数组、String 中写入数据。
PipedWriter 是向与其它线程共用的管道中写入数据,
BufferedWriter 是一个装饰器为Writer 提供缓冲功能。
PrintWriter 和PrintStream 极其类似,功能和使用也非常相似。
OutputStreamWriter 是OutputStream 到Writer 转换的桥梁,它的子类FileWriter 其实就是一个实现此功能的具体类(具体可以研究一SourceCode)。功能和使用和OutputStream 极其类似,后面会有它们的对应图。
实例操作演示:
【案例】向文件中写入数据
注意:这个例子上之前的例子没什么区别,只是你可以直接输入字符串,而不需要你将字符串转化为字节数组。当你如果想问文件中追加内容的时候,可以使用将上面的声明out的哪一行换为:
Writer out =new FileWriter(f,true);
这样,当你运行程序的时候,会发现文件内容变为:hellohello如果想在文件中换行的话,需要使用“\r\n”比如将str变为String str="\r\nhello";这样文件追加的str的内容就会换行了。
7.字符流的输入与输出的对应
8.字符流与字节流转换
转换流的特点:
(1)其是字符流和字节流之间的桥梁
(2)可对读取到的字节数据经过指定编码转换成字符
(3)可对读取到的字符数据经过指定编码转换成字节
何时使用转换流?
当字节和字符之间有转换动作时;
流操作的数据需要编码或解码时。
具体的对象体现:
InputStreamReader:字节到字符的桥梁
OutputStreamWriter:字符到字节的桥梁
这两个流对象是字符体系中的成员,它们有转换作用,本身又是字符流,所以在构造的时候需要传入字节流对象进来。
字节流和字符流转换实例:
【案例】将字节输出流转化为字符输出流
【案例】将字节输入流转换为字符输入流
9.File类
File类是对文件系统中文件以及文件夹进行封装的对象,可以通过对象的思想来操作文件和文件夹。 File类保存文件或目录的各种元数据信息,包括文件名、文件长度、最后修改时间、是否可读、获取当前文件的路径名,判断指定文件是否存在、获得当前目录中的文件列表,创建、删除文件和目录等方法。
【案例 】创建一个文件
【案例2】File类的两个常量
此处多说几句:有些同学可能认为,我直接在windows下使用\进行分割不行吗?当然是可以的。但是在linux下就不是\了。所以,要想使得我们的代码跨平台,更加健壮,所以,大家都采用这两个常量吧,其实也多写不了几行。
【案例3】File类中的常量改写案例1的代码:
【案例4】删除一个文件(或者文件夹)
【案例5】创建一个文件夹
【案例6】列出目录下的所有文件
注意使用list返回的是String数组,。而且列出的不是完整路径,如果想列出完整路径的话,需要使用listFiles.它返回的是File的数组。
【案例7】列出指定目录的全部文件(包括隐藏文件):
【案例8】判断一个指定的路径是否为目录
【案例9】递归搜索指定目录的全部内容,包括文件和文件夹
所有发生在我们身上的事件都是一个经过仔细包装的礼物。只要我们愿意面对它有时候有点丑恶的包装,带着耐心和勇气一点一点的拆开包装的话,我们会惊喜的看到里面珍藏的礼物。
----遇见未知的自己