字符流

使用字节流该如何正确地读出中文：

try (FileInputStream inputStream = new FileInputStream("a.txt")) {
    byte[] bytes = new byte[1024];
    int len;
    while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {
        System.out.print(new String(bytes, 0, len));
    }
}

public String(byte bytes[], int offset, int length) {
    checkBounds(bytes, offset, length);
    // 该构造方法有解码功能
    this.value = StringCoding.decode(bytes, offset, length);
}

// StringCoding.decode() 方法调用的 defaultCharset() 方法
public static Charset defaultCharset() {
    if (defaultCharset == null) {
        synchronized (Charset.class) {
            if (cs != null)
                defaultCharset = cs;
            else
                // 默认编码是UTF-8
                defaultCharset = forName("UTF-8");
        }
    }
    return defaultCharset;
}
static char[] decode(byte[] ba, int off, int len) {
    String csn = Charset.defaultCharset().name();
    try {
        // use charset name decode() variant which provides caching.
        return decode(csn, ba, off, len);
    } catch (UnsupportedEncodingException x) {
        warnUnsupportedCharset(csn);
    }
}

在 Java 中，常用的字符编码有 ASCII、ISO-8859-1、UTF-8、UTF-16 等。其中，ASCII 和 ISO-8859-1 只能表示部分字符，而 UTF-8 和 UTF-16 可以表示所有的 Unicode 字符，包括中文字符。

当我们使用 new String(byte bytes[], int offset, int length) 将字节流转换为字符串时，Java 会根据 UTF-8 的规则将每 3 个字节解码为一个中文字符，从而正确地解码出中文。

尽管字节流也有办法解决乱码问题，但不够直接，于是就有了字符流，专门用于处理文本文件（音频、图片、视频等为非文本文件）。

从另一角度来说：字符流 = 字节流 + 编码表

字符输入流 Reader

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java.io.Reader是字符输入流的超类（父类），它定义了字符输入流的一些共性方法：

• 1、close()：关闭此流并释放与此流相关的系统资源。
• 2、read()：从输入流读取一个字符。
• 3、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 是 Reader 的子类，用于从文件中读取字符数据。它的主要特点如下：

• 可以通过构造方法指定要读取的文件路径。
• 每次可以读取一个或多个字符。
• 可以读取 Unicode 字符集中的字符，通过指定字符编码来实现字符集的转换。

FileReader 构造方法

• FileReader(File file)：创建一个新的 FileReader，参数为File对象。
• FileReader(String fileName)：创建一个新的 FileReader，参数为文件名。

// 使用File对象创建流对象
File file = new File("a.txt");
FileReader fr = new FileReader(file);
 
// 使用文件名称创建流对象
FileReader fr = new FileReader("b.txt");

FileReader 读取字符数据

读取字符：read方法

每次可以读取一个字符，返回读取的字符（转为 int 类型），当读取到文件末尾时，返回-1。

// 使用文件名称创建流对象
FileReader fr = new FileReader("abc.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();

读取指定长度的字符：read(char[] cbuf, int off, int len)

将其存储到字符数组中。其中，cbuf 表示存储读取结果的字符数组，off 表示存储结果的起始位置，len 表示要读取的字符数。

File textFile = new File("docs/约定.md");
// 给一个 FileReader 的示例
// try-with-resources FileReader
try(FileReader reader = new FileReader(textFile);) {
    // read(char[] cbuf)
    char[] buffer = new char[1024];
    int len;
    while ((len = reader.read(buffer, 0, buffer.length)) != -1) {
        System.out.print(new String(buffer, 0, len));
    }
}

FileReader 实现了 AutoCloseable 接口，因此可以使用 try-with-resources 语句自动关闭资源，避免了手动关闭资源的繁琐操作。

字符输出流 Writer

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java.io.Writer 是字符输出流类的超类（父类），可以将指定的字符信息写入到目的地，来看它定义的一些共性方法：

• 1、write(int c) 写入单个字符。
• 2、write(char[] cbuf) 写入字符数组。
• 3、write(char[] cbuf, int off, int len) 写入字符数组的一部分，off为开始索引，len为字符个数。
• 4、write(String str) 写入字符串。
• 5、write(String str, int off, int len) 写入字符串的某一部分，off 指定要写入的子串在 str 中的起始位置，len 指定要写入的子串的长度。
• 6、flush() 刷新该流的缓冲。
• 7、close() 关闭此流，但要先刷新它。

java.io.FileWriter 类是 Writer 的子类，用来将字符写入到文件。

FileWriter 构造方法

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

// 第一种：使用File对象创建流对象
File file = new File("a.txt");
FileWriter fw = new FileWriter(file);
 
// 第二种：使用文件名称创建流对象
FileWriter fw = new FileWriter("b.txt");

FileWriter 写入数据

写入字符：write(int b) 方法

FileWriter fw = null;
try {
    fw = new FileWriter("output.txt");
    fw.write(72); // 写入字符'H'的ASCII码
    fw.write(101); // 写入字符'e'的ASCII码
    fw.write(108); // 写入字符'l'的ASCII码
    fw.write(108); // 写入字符'l'的ASCII码
    fw.write(111); // 写入字符'o'的ASCII码
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    try {
        if (fw != null) {
            fw.close();
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

写入字符数组：write(char[] cbuf) 方法

FileWriter fw = null;
try {
    fw = new FileWriter("output.txt");
    char[] chars = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
    fw.write(chars); // 将字符数组写入文件
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    try {
        if (fw != null) {
            fw.close();
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

写入指定字符数组：write(char[] cbuf, int off, int len) 方法

fw = new FileWriter("output.txt");
    char[] chars = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ',', ' ', 'W', 'o', 'r', 'l', 'd', '!'};
fw.write(chars, 0, 5); // 将字符数组的前 5 个字符写入文件

写入字符串：write(String str) 方法

fw = new FileWriter("output.txt");
String str = "xx";
fw.write(str); // 将字符串写入文件

写入指定字符串：write(String str, int off, int len) 方法

String str = "xxxxxxx";
try (FileWriter fw = new FileWriter("output.txt")) {
    fw.write(str, 0, 5); // 将字符串的前 5 个字符写入文件
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

关闭 close 和刷新 flush

因为 FileWriter 内置了缓冲区 ByteBuffer，所以如果不关闭输出流，就无法把字符写入到文件中。

flush ：刷新缓冲区，流对象可以继续使用。

close ：先刷新缓冲区，然后通知系统释放资源。流对象不可以再被使用了。

文本文件复制

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建输入流对象
        FileReader fr = new FileReader("aa.txt");// 文件不存在会抛出java.io.FileNotFoundException
        // 创建输出流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("copyaa.txt");
        /*创建输出流做的工作：
         *      1、调用系统资源创建了一个文件
         *      2、创建输出流对象
         *      3、把输出流对象指向文件
         * */
        // 文本文件复制，一次读一个字符
        copyMethod1(fr, fw);
        // 文本文件复制，一次读一个字符数组
        copyMethod2(fr, fw);
 
        fr.close();
        fw.close();
    }
 
    public static void copyMethod1(FileReader fr, FileWriter fw) throws IOException {
        int ch;
        while ((ch = fr.read()) != -1) {//读数据
            fw.write(ch);//写数据
        }
        fw.flush();
    }
 
    public static void copyMethod2(FileReader fr, FileWriter fw) throws IOException {
        char[] chs = new char[1024];
        int len = 0;
        while ((len = fr.read(chs)) != -1) {//读数据
            fw.write(chs, 0, len);//写数据
        }
        fw.flush();
    }
}

IO 异常的处理

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在学习的过程中可能习惯把异常抛出，而实际开发中建议使用try...catch...finally 代码块，处理异常部分，格式代码如下：

// 声明变量
FileWriter fw = null;
try {
    //创建流对象
    fw = new FileWriter("fw.txt");
    // 写出数据
    fw.write("xxx"); 
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    try {
        if (fw != null) {
            fw.close();
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

或者直接使用 try-with-resources 的方式：

try (FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt")) {
    // 写出数据
    fw.write("xxx"); 
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

try-with-resources 会在 try 块执行完毕后自动关闭 FileWriter 对象 fw，不需要手动关闭流。如果在 try 块中发生了异常，也会自动关闭流并抛出异常。因此，使用 try-with-resources 可以让代码更加简洁、安全和易读。