IO流详解

一、IO流概述

1.原理

2.流的分类

3.流的体系，蓝底框为重点掌握的

二、IO流操作

1.节点流-字符流

(1）.FileReader读入数据的基本操作

点击查看代码

package com.Tang.io;

import org.junit.Test;

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class IOTest {
    @Test
    public void test() {
        FileReader fr = null;
        //为了保证流资源一定可以执行关闭操作，需要使用try-catch-finally
        //读入的文件一定要存在，否则就会报FileNotFoundException。
        try {
            //将Hello工程下的hello.txt文件内容读入程序中，并输出到控制台
            //1.实例化File类对象，指明要操作的文件
            File file = new File("hello.txt");
            //2.提供具体的流
            fr = new FileReader(file);
            //3.数据的读入
            //read()：返回读入的一个字符，如果达到文件末尾，返回-1；否则返回字符的Ascall值
            int data = fr.read();
            while(data != -1){
                System.out.print((char)data);//读取文件第一个字符
                data = fr.read();//读取文件下一个字符
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4.流的关闭操作
            try {
                if(fr != null)
                    fr.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }


    }
}

运行结果图

①.FileReader对read（）操作升级：使用read的重载方法

代码中for循环处如果写为i < cubf.length会出现一下问题 

点击查看代码

//对read()操作升级：使用read的重载方法
    @Test
    public void test1(){
        FileReader fr = null;
        try {
            //1.File类的实例化
            File file = new File("hello.txt");
            //2.FileReader流的实例化
            fr = new FileReader(file);
            //3.读入的操作
            //read(char[] cbuf):返回每次读入cbuf数组中的字符的个数，当读到文件末尾时返回-1
            char[] cbuf = new char[5];//相当于一个容量池，每次能从文件能读出的最大字符数
            int len;
            while((len = fr.read(cbuf) )!= -1){
                //方式一：
                //错误写法
//                for (int i = 0; i <cbuf.length ; i++) {
//                    System.out.print(cbuf[i]);
//                }
                //正确写法：每次读到几个字符就输出几个
//                for (int i = 0; i <len; i++) {
//                    System.out.print(cbuf[i]);
//                }
                //方式二：
                // 将数组转化为字符，因为每一次读到的字符都是在上一次数组上的覆盖
                //因此每次只需取出从数组开始位置到所能读到的字符的即可结束
                String str = new String(cbuf,0,len);
                System.out.print(str);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fr != null){
                try {
                    fr.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }
//        fr.read(cbuf);

    }

运行结果图

(2）FileWriter写出数据的操作

点击查看代码

 /*
    1.输出操作，对应的File可以不存在，并不会报异常
    2.
         File对应的硬盘中的文件如果不存在：在输出的过程中，会自动创建此文件
         File对应的硬盘中的文件如果存在：
             如果流使用的构造器是FileWriter(file,false) / FileWriter(false):对原有文件的覆盖
             如果流使用的构造器是FileWriter(file,true) /:不会对原有文件覆盖，而是在原有文件基础上追加内容
     */

@Test
    public void test2()  {
        FileWriter fw = null;
        try {
            //1.提供File类的对象，指明写出到的文件
            File file = new File("hello1.txt");
            //2.提供FileWriter的对象，用于数据的写出
            fw = new FileWriter(file);
            //3.写出的操作
            fw.write("I have a dream\n");
            fw.write("you need to hava a dream");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4.流资源的关闭
            if(fw != null){
                try {
                    fw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }

    }

运行结果图

(3）.使用FileReader和FileWriter实现文本文件的复制

①一开始就按下方图片的代码去写，然后选中除关闭流的以外的代码按快捷键ctrl + alt + t生成 try - catch - finally然后将关闭流的代码放入finally中并单独生成 try - catch 

点击查看代码

 @Test
    public void test3(){
        FileReader fr = null;
        FileWriter fw = null;
        try {
            //1.创建File类的对象，指明读入和写出的文件
            File file = new File("hello.txt");
            File file1 = new File("hello2.txt");
            //2.创建输入流和输出流的对象
            fr = new FileReader(file);
            fw = new FileWriter(file1);
            //3.数据的读入和写出操作
            char[] cbuf = new char[5];
            int len;
            while((len = fr.read(cbuf)) != -1){//从hello.txt文本中读入到cbuf数组len个字符
                //每次将读入到的len个字符写出到hello2.txt中
                fw.write(cbuf,0,len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4.关闭流资源
            try {
                if(fw !=null)
                    fw.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                try {
                    if(fr != null)
                    fr.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }
    }

运行结果图

注意:字符流不能处理图片文件的测试

2.节点流-字节流

(1）FileInputStream的使用

①字节流处理文本文件

点击查看代码

/*
    结论：
    1.对于文本文件(.txt , .java , .c , .cpp)使用字符流处理
    2.对于非文本文件(.jpg, .mp3, .mp4, .doc, .ppt ......)使用字节流处理
     */
    @Test
    public void test4(){
        //使用字节流FileInputStream处理文本文件，可能出现乱码
        FileInputStream fis = null;
        try {
            //1.造文件
            File file = new File("hello.txt");
            //2.造流
            fis = new FileInputStream(file);
            //3.读数据
            byte[] bytes = new byte[5];
            int len;//记录每次读取的字节的个数
            while((len=fis.read(bytes)) != -1){
                String str = new String(bytes,0,len);
                System.out.println(str);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {//4.关闭数据
            try {
                if(fis != null)
                    fis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }

②字节流处理非文本文件

点击查看代码

//实现对图片的复制
    @Test
    public void test5() {
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            File file = new File("QQ20210927-0.jpg");
            File file1 = new File("QQ20210927-1.jpg");

            fis = new FileInputStream(file);
            fos = new FileOutputStream(file1);
            byte[] bytes = new byte[5];
            int len ;
            while((len = fis.read(bytes))!=-1){
                fos.write(bytes,0,len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fis != null){
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(fos != null){
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }


    }

运行结果图

(2）FileInputStream和FileOutputStream复制文件的方法测试

点击查看代码

//指定路径下的文件复制
    public void copyFile(String srcPath,String destPath){
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            File file = new File(srcPath);
            File file1 = new File(destPath);

            fis = new FileInputStream(file);
            fos = new FileOutputStream(file1);
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len ;
            while((len = fis.read(bytes))!=-1){
                fos.write(bytes,0,len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fis != null){
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(fos != null){
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    @Test
    public void test6(){
        long start = System.currentTimeMillis();
        String srcPath = "/Users/twq/Downloads/01.mp4";
        String destPath = "/Users/twq/Downloads/03.mp4";
        copyFile(srcPath,destPath);
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("复制操作花费的时间为："+(end - start));
    }

运行结果图

3.缓冲流-字节流

（1）实现非文本文件的复制

点击查看代码

/*
    实现非文本文件的复制
     */
    @Test
    public void test7() {
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        BufferedInputStream bis = null;
        BufferedOutputStream bos = null;
        try {
            //1.造文件
            File file = new File("QQ20210927-0.jpg");
            File file1 = new File("QQ20210927-2.jpg");
            //2.造流
            //2.1造节点流
            fis = new FileInputStream(file);
            fos = new FileOutputStream(file1);
            //2.2造缓冲流:处理流是包装在节点流之上的
            bis = new BufferedInputStream(fis);
            bos = new BufferedOutputStream(fos);
            //3.复制的细节：读取、写入
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len;
            while((len = bis.read(bytes))!= -1){
                bos.write(bytes,0,len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(bis != null){
                try {
                    bis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(bos != null){
                try {
                    bos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        //4.资源关闭
        //要求：先关闭外层的流，在关闭内层的流
        //关闭外层流的同时，内层流也会自动进行关闭，关于内层流的关闭我们可以省略
//        fos.close();
//        fis.close();
    }

运行结果图

（2）缓冲流相较于节点流的优势

点击查看代码

/*
    实现非文本文件的复制
     */
    @Test
    public void test7() {
        long start = System.currentTimeMillis();
        String srcPath = "/Users/twq/Downloads/01.mp4";
        String destPath = "/Users/twq/Downloads/02.mp4";
        copyFileBuffer(srcPath,destPath);
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("缓冲流复制操作花费的时间为："+(end - start));
    }
    //指定路径下的文件复制
    public void copyFileBuffer(String srcPath,String destPath){
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        BufferedInputStream bis = null;
        BufferedOutputStream bos = null;
        try {
            //1.造文件
            File file = new File(srcPath);
            File file1 = new File(destPath);
            //2.造流
            //2.1造节点流
            fis = new FileInputStream(file);
            fos = new FileOutputStream(file1);
            //2.2造缓冲流:处理流是包装在节点流之上的
            bis = new BufferedInputStream(fis);
            bos = new BufferedOutputStream(fos);
            //3.复制的细节：读取、写入
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len;
            while((len = bis.read(bytes))!= -1){
                bos.write(bytes,0,len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(bis != null){
                try {
                    bis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(bos != null){
                try {
                    bos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        //4.资源关闭
        //要求：先关闭外层的流，在关闭内层的流
        //关闭外层流的同时，内层流也会自动进行关闭，关于内层流的关闭我们可以省略
//        fos.close();
//        fis.close();

    }

运行结果图

缓冲流能提高读写速度的原因：内部提供了一个缓冲区

4.缓冲流-字符流

使用BufferReader和BufferWriter实现文本文件的复制

点击查看代码

//使用BufferReader和BufferWriter实现文本文件的复制
    @Test
    public void test8() {
        BufferedReader br = null;
        BufferedWriter bw = null;
        try {
            //创建文件和相应的流
            br = new BufferedReader(new FileReader(new File("hello.txt")));
            bw = new BufferedWriter(new FileWriter(new File("hello3.txt")));
            //读
            char[] chars = new char[1024];
            int len ;
            while((len = br.read(chars))!= -1){
                bw.write(chars,0,len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(br != null){
                try {
                    br.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(bw != null){
                try {
                    bw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }


    }

5.图片的加解密

相同的代码在运行一次就可以进行解密，主要是因为两次相同的异或之后可以得到运来的数据

6.转换流

（1）InputStreamReader和OutputStreamWriter都属于字符流，作用都是提供字节流与字符流之间的转换

①InputStreamReader：将一个字节的输入流转换为字符的输入流

点击查看代码

@Test
    public  void test() {
        InputStreamReader isr = null;
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream("hello.txt");
//        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis);//使用系统默认的字符集
            //参数2指明了字符集，具体使用那个字符集，取决于文件hello.txt保存时使用的字符集
            isr = new InputStreamReader(fis,"UTF-8");
            char[] chars = new char[20];
            int len ;
            while((len = isr.read(chars))!= -1){
                String s = new String(chars, 0, len);
                System.out.println(s);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(isr != null){
                try {
                    isr.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }


    }

运行结果图：

②OutputStreamWriter：将一个字符的输出流转为字节的输出流
（2）综合使用InputStreamReader和OutputStreamWriter

点击查看代码

@Test
    public  void test1(){
        InputStreamReader isr = null;
        OutputStreamWriter osw = null;
        try {
            File file = new File("hello.txt");
            File file1 = new File("hello4.txt");

            FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file1);

            isr = new InputStreamReader(fis);
            osw = new OutputStreamWriter(fos,"gbk");

            char[] chars = new char[20];
            int len;
            while((len = isr.read(chars)) != -1){
                osw.write(chars,0,len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(isr != null){
                try {
                    isr.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(osw != null){
                try {
                    osw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }


    }

运行结果图

7.数据流

（1）DataInputStream 和 DataOutputStream作用：拥有读取或写出基本数据类型的变量或字符串

点击查看代码

    将文件中存储的基本数据类型变量和字符串读取到内存中，保存在变量中
    注意点：读取不同类型的数据要与当初写入文件时，保存的数据的顺序一致！
     */
    @Test
    public  void test3()  {
        DataInputStream dis = null;
        try {
            dis = new DataInputStream(new FileInputStream("data.txt"));

            String name = dis.readUTF();
            int age = dis.readInt();
            boolean isMale = dis.readBoolean();

            System.out.println("name = " + name);
            System.out.println("age = " + age);
            System.out.println("isMale = " + isMale);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(dis != null){
                try {
                    dis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    @Test
    public  void test2() {
        DataOutputStream dos = null;
        try {
            dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("data.txt"));

            dos.writeUTF("唐昊");
            dos.flush();//刷新操作，将内存中的数据写入文件
            dos.writeInt(23);
            dos.flush();
            dos.writeBoolean(true);
            dos.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(dos != null){
                try {
                    dos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

运行结果图

注意：需要先运行向文件里写的操作，才能继续运行读的操作，并且读的顺序必须与写的顺序一致，否则就会报EOFException异常

8.对象流

(1)ObjectInputStream和ObjectOutputStream：用于存储和读取基本数据类型数据或对象的处理流

①序列化与反序列化

点击查看代码

/*
    反序列化：将磁盘文件的对象还原为内存中的一个Java对象
    使用ObjectInputStream来实现
     */
    @Test
    public  void test6(){
        ObjectInputStream ois = null;
        try {
            ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("Object.txt"));
            Object o = ois.readObject();
            String str = (String)o;
            Person p =(Person) ois.readObject();
            System.out.println(str);
            System.out.println(p);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(ois != null){
                try {
                    ois.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }

    }
    /*
    序列化过程：将内存中的Java对象保存到磁盘中或通过网络传输出去
    使用ObjectOutputStream实现
     */
    @Test
    public  void test5(){
        ObjectOutputStream oos = null;
        try {
            oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("Object.txt"));
            oos.writeObject(new String("北京天安门"));
            oos.flush();//刷新操作
            //要想一个Java对象时可序列化的，需要满足相应的要求，见Person.java
            oos.writeObject(new Person("王名",23));
            oos.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(oos != null){
                try {
                    oos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

②自定义类的序列化与反序列化

Person类代码如下

点击查看代码

package com.Tang.io;

import java.io.Serializable;
/*
Person需要满足如下的要求，方可序列化
  1.需要实现接口：Seriallizabe
  2.当前类提供一个全局常量：serialVersionUID
  3.除了当前Person类需要实现Serializable接口之外，还必须保证其内部所有属性也必须是可序列化的（默认情况下：基本数据类型可序列化
 */

public class Person implements Serializable {
    public static final long serialVersionUID = 3476465475L;
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
    }

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

运行结果图：

注：代码的运行得先运行序列化的代码然后再运行反序列化的代码

③public static final long serialVersionUID ：这个id如果没有写的话，就进行的序列化操作(没有进行反序列化）,然后对类进行一些修改之后，在进行反序列化就会报错，起初定义好序列化id是为了反序列化能根据此id进行无差错的反序列化

9.RandomAccessFile的使用

（1）实现非文本文件的复制

点击查看代码

/*
    RandomAccessFile的使用
    1.RandomAccessFile直接继承与Java.lang.object类，实现了DataInput和DataOutput接口
    2.RandomAccessFile既可以作为一个输入流，又可以作为一个输出流

     */
    @Test
    public  void test7(){
        RandomAccessFile raf = null;
        RandomAccessFile rw = null;
        try {
            raf = new RandomAccessFile(new File("hello.txt"), "r");
            rw = new RandomAccessFile(new File("hello1.txt"), "rw");
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len;
            while((len = raf.read(bytes))!= -1){
                rw.write(bytes,0,len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(raf != null){
                try {
                    raf.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(rw != null){
                try {
                    rw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

（2）单独作为输出流时

点击查看代码

/*
    如果RandomAccessFile作为输出流时，写出到的文件如果不存在，则在执行过程中自动创建
    如果写到的文件存在，则会对原有文件从头开始覆盖
     */
    @Test
    public  void test8(){
        RandomAccessFile raf = null;
        try {
            raf = new RandomAccessFile(new File("hello.txt"),"rw");
            raf.write("xyz".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(raf != null){
                try {
                    raf.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }

运行之前hello.txt文件里的内容如下图

上述代码运行之后hello.txt 中的内容如下

（3）实现在文件指定位置插入数据

点击查看代码

@Test
    public  void test8(){
        RandomAccessFile raf = null;
        try {
            raf = new RandomAccessFile(new File("hello.txt"),"rw");

            raf.seek(3);//将指针调到角标为3的位置
            //保存指针3后面的所有数据到StringBuilder中
            StringBuilder builder = new StringBuilder((int) new File("hello.txt").length());
            byte[] bytes = new byte[20];
            int len;
            while((len = raf.read(bytes))!= -1){
                builder.append(new String(bytes,0,len));
            }
            //调回指针写入"xyz"
            raf.seek(3);
            raf.write("xyz".getBytes());
            //将StringBuilder 中的数据写入到文件中
            raf.write(builder.toString().getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(raf != null){
                try {
                    raf.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }

代码运行前hello.txt中的内容如下

运行代码在文件内容角标为3的位置插入xyz之后结果如下