java.IO层次体系结构
在整个Java.io包中最重要的就是5个类和一个接口。
5个类指的是
- File
- OutputStream
- InputStream
- Writer
- Reader
一个接口指的是
- Serializable
掌握了这些IO的核心操作那么对于Java中的IO体系也就有了一个初步的认识了
Java I/O主要包括如下几个层次，包含三个部分：
1.流式部分――IO的主体部分；
2.非流式部分――主要包含一些辅助流式部分的类，如：File类、RandomAccessFile类和FileDescriptor等类；
3.其他类--文件读取部分的与安全相关的类，如：SerializablePermission类，以及与本地操作系统相关的文件系统的类，如：FileSystem类和Win32FileSystem类和WinNTFileSystem类。
Java I/O主要的类
1. File（文件特征与管理）：用于文件或者目录的描述信息，例如生成新目录，修改文件名，删除文件，判断文件所在路径等。
2. InputStream（二进制格式操作）：抽象类，基于字节的输入操作，是所有输入流的父类。定义了所有输入流都具有的共同特征。
3. OutputStream（二进制格式操作）：抽象类。基于字节的输出操作。是所有输出流的父类。定义了所有输出流都具有的共同特征。
Java中字符是采用Unicode标准，一个字符是16位，即一个字符使用两个字节来表示。为此，JAVA中引入了处理字符的流。
4. Reader（文件格式操作）：抽象类，基于字符的输入操作。
5. Writer（文件格式操作）：抽象类，基于字符的输出操作。
6. RandomAccessFile（随机文件操作）：它的功能丰富，可以从文件的任意位置进行存取（输入输出）操作。
Java.IO流类库
1. io流的四个基本类
java.io包中包含了流式I/O所需要的所有类。
在java.io包中有四个基本类：
- InputStream
- OutputStream
- Reader
- Writer类
它们分别处理字节流和字符流
| 字节流 | 字符流 | 输入流 | 输出流 |
| Inputstream | Reader | OutputStream | Writer |
Java中其他多种多样变化的流均是由它们派生出来的:
JDK1.4版本开始引入了新I/O类库，它位于java.nio包中，新I/O类库利用通道和缓冲区等来提高I/O操作的效率。
在java.io包中， java.io.InputStream 表示字节输入流， java.io.OutputStream表示字节输出流，处于java.io包最顶层。这两个类均为抽象类，也就是说它们不能被实例化，必须生成子类之后才能实现一定的功能。
io流几种分类
第一种：按I/O类型来总体分类
1. Memory 1）从/向内存数组读写数据: CharArrayReader、 CharArrayWriter、ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream
2）从/向内存字符串读写数据 StringReader、StringWriter、StringBufferInputStream
2. Pipe管道 实现管道的输入和输出（进程间通信）: PipedReader、PipedWriter、PipedInputStream、PipedOutputStream
3. File 文件流。对文件进行读、写操作 ：FileReader、FileWriter、FileInputStream、FileOutputStream
4. ObjectSerialization 对象输入、输出 ：ObjectInputStream、ObjectOutputStream
5. DataConversion数据流 按基本数据类型读、写（处理的数据是Java的基本类型（如布尔型，字节，整数和浮点数））：DataInputStream、DataOutputStream
6. Printing 包含方便的打印方法 ：PrintWriter、PrintStream
7. Buffering缓冲 在读入或写出时，对数据进行缓存，以减少I/O的次数：BufferedReader、BufferedWriter、BufferedInputStream、BufferedOutputStream
8. Filtering 滤流，在数据进行读或写时进行过滤：FilterReader、FilterWriter、FilterInputStream、FilterOutputStream过
9. Concatenation合并输入 把多个输入流连接成一个输入流 ：SequenceInputStream
10. Counting计数 在读入数据时对行记数 ：LineNumberReader、LineNumberInputStream
11. Peeking Ahead 通过缓存机制，进行预读 ：PushbackReader、PushbackInputStream
12. Converting between Bytes and Characters 按照一定的编码/解码标准将字节流转换为字符流，或进行反向转换（Stream到Reader,Writer的转换类）：InputStreamReader、OutputStreamWriter
第二种：按数据来源（去向）分类
1、File（文件）： FileInputStream, FileOutputStream, FileReader, FileWriter
2、byte[]：ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream
3、Char[]: CharArrayReader, CharArrayWriter
4、String: StringBufferInputStream, StringReader, StringWriter
5、网络数据流：InputStream, OutputStream, Reader, Writer
6. 字节流 InputStream/OutputStream
Java中IO流的体系结构如图：
非流式文件类--File类
代码如下:
public class File extends Object implements Serializable,Comparable {}
File类共提供了三个不同的构造函数，以不同的参数形式灵活地接收文件和目录名信息。
构造函数：
1）File (String pathname)
2）File (String parent , String child)
3）File (File parent , String child)
例: File f4 = new File("\\dir3");
File f5 = new File(f4,"FileTest5.txt");
2）public boolean isFile( ) 判断是文件还是目录
3）public boolean isDirectory( ) 判断是文件还是目录
4）public String getName( ) 返回文件名或目录名
5）public String getPath( ) 返回文件或目录的路径。
6）public long length( ) 获取文件的长度
7）public String[ ] list ( ) 将目录中所有文件名保存在字符串数组中返回。
1） public boolean renameTo( File newFile ); 重命名文件
2） public void delete( ); 删除文件
3） public boolean mkdir( ); 创建目录
import java.io.File; import java.io.IOException; public class TestFile { public static void main(String args[]) throws IOException { File dir = new File("\\root"); File f1 = new File(dir, "fileOne.txt"); File f2 = new File(dir, "fileTwo.java"); // 文件对象创建后，指定的文件或目录不一定物理上存在 if (!dir.exists()) dir.mkdir(); if (!f1.exists()) f1.createNewFile(); if (!f2.exists()) f2.createNewFile(); System.out.println("f1's AbsolutePath= " + f1.getAbsolutePath()); System.out.println("f1 Canread=" + f1.canRead()); System.out.println("f1's len= " + f1.length()); String[] FL; int count = 0; FL = dir.list(); for (int i = 0; i < FL.length; i++) { count++; System.out.println(FL[i] + "is in \\root"); } System.out.println("there are" + count + "file in //root"); } }
(1) exists()测试磁盘中指定的文件或目录是否存在
(2) mkdir()创建文件对象指定的目录（单层目录）
(3) createNewFile()创建文件对象指定的文件
文件字节流的操作
InputStream 为字节输入流，它本身为一个抽象类，必须依靠其子类实现各种功能，此抽象类是表示字节输入流的所有类的超类。 继承自InputStream 的流都是向程序中输入数据的，且数据单位为字节（8bit）；
InputStream是输入字节数据用的类，所以InputStream类提供了3种重载的read方法.Inputstream类中的常用方法：
（1） public abstract int read( )：读取一个byte的数据，返回值是高位补0的int类型值。若返回值=-1说明没有读取到任何字节读取工作结束。
（2） public int read(byte b[ ])：读取b.length个字节的数据放到b数组中。返回值是读取的字节数。该方法实际上是调用下一个方法实现的
（3） public int read(byte b[ ], int off, int len)：从输入流中最多读取len个字节的数据，存放到偏移量为off的b数组中。
（4） public int available( )：返回输入流中可以读取的字节数。注意：若输入阻塞，当前线程将被挂起，如果InputStream对象调用这个方法的话，它只会返回0，这个方法必须由继承InputStream类的子类对象调用才有用，
（5） public long skip(long n)：忽略输入流中的n个字节，返回值是实际忽略的字节数, 跳过一些字节来读取
（6） public int close( ) ：我们在使用完后，必须对我们打开的流进行关闭.
主要的子类： 
1） FileInputStream把一个文件作为InputStream，实现对文件的读取操作
2） ByteArrayInputStream：把内存中的一个缓冲区作为InputStream使用
3） StringBufferInputStream：把一个String对象作为InputStream
4） PipedInputStream：实现了pipe的概念，主要在线程中使用
5） SequenceInputStream：把多个InputStream合并为一个InputStream
1. public void write(byte b[ ])：将参数b中的字节写到输出流。
2. public void write(byte b[ ], int off, int len) ：将参数b的从偏移量off开始的len个字节写到输出流。
3. public abstract void write(int b) ：先将int转换为byte类型，把低字节写入到输出流中。
4. public void flush( ) : 将数据缓冲区中数据全部输出，并清空缓冲区。
5. public void close( ) : 关闭输出流并释放与流相关的系统资源。
主要的子类： 
1) ByteArrayOutputStream：把信息存入内存中的一个缓冲区中
2) FileOutputStream：把信息存入文件中
3) PipedOutputStream：实现了pipe的概念，主要在线程中使用
4) SequenceOutputStream：把多个OutStream合并为一个OutStream
流结束的判断：方法read()的返回值为-1时；readLine()的返回值为null时。
3. 文件输入流： FileInputStream类FileInputStream可以使用read()方法一次读入一个字节，并以int类型返回，或者是使用read()方法时读入至一个byte数组，byte数组的元素有多少个，就读入多少个字节。在将整个文件读取完成或写入完毕的过程中，这么一个byte数组通常被当作缓冲区，因为这么一个byte数组通常扮演承接数据的中间角色。
作用：以文件作为数据输入源的数据流。或者说是打开文件，从文件读数据到内存的类。
使用方法(1)
File fin=new File("d:/abc.txt"); FileInputStream in=new FileInputStream( fin);
使用方法(2)
FileInputStream in=new FileInputStream(“d: /abc.txt”);
程序举例：
将InputFromFile.java的程序的内容显示在显示器上
import java.io.IOException; import java.io.FileInputStream; public class TestFile { public static void main(String args[]) throws IOException { try{ FileInputStream rf=new FileInputStream("InputFromFile.java"); int n=512; byte buffer[]=new byte[n]; while((rf.read(buffer,0,n)!=-1)&&(n>0)){ System.out.println(new String(buffer) ); } System.out.println(); rf.close(); } catch(IOException IOe){ System.out.println(IOe.toString()); } } }
FileOutputStream类用来处理以文件作为数据输出目的数据流；一个表示文件名的字符串，也可以是File或FileDescriptor对象。
创建一个文件流对象有两种方法：
方式1：
File f=new File (“d:/myjava/write.txt "); FileOutputStream out= new FileOutputStream (f);
方式2：
FileOutputStream out=new FileOutputStream(“d:/myjava/write.txt ");
方式3：构造函数将 FileDescriptor()对象作为其参数。
FileDescriptor() fd=new FileDescriptor(); FileOutputStream f2=new FileOutputStream(fd);
方式4：构造函数将文件名作为其第一参数，将布尔值作为第二参数。
FileOutputStream f=new FileOutputStream("d:/abc.txt",true);
注意：（1）文件中写数据时，若文件已经存在，则覆盖存在的文件；（2）的读/写操作结束时，应调用close方法关闭流。
import java.io.IOException; import java.io.FileOutputStream; public class TestFile { public static void main(String args[]) throws IOException { try { System.out.println("please Input from Keyboard"); int count, n = 512; byte buffer[] = new byte[n]; count = System.in.read(buffer); FileOutputStream wf = new FileOutputStream("d:/myjava/write.txt"); wf.write(buffer, 0, count); wf.close(); // 当流写操作结束时，调用close方法关闭流。 System.out.println("Save to the write.txt"); } catch (IOException IOe) { System.out.println("File Write Error!"); } } }
import java.io.File; import java.io.IOException; import java.io.FileOutputStream; import java.io.FileInputStream; public class TestFile { public static void main(String args[]) throws IOException { try { File inFile = new File("copy.java"); File outFile = new File("copy2.java"); FileInputStream finS = new FileInputStream(inFile); FileOutputStream foutS = new FileOutputStream(outFile); int c; while ((c = finS.read()) != -1) { foutS.write(c); } finS.close(); foutS.close(); } catch (IOException e) { System.err.println("FileStreamsTest: " + e); } } }
计算机访问外部设备非常耗时。访问外存的频率越高，造成CPU闲置的概率就越大。为了减少访问外存的次数，应该在一次对外设的访问中，读写更多的数据。为此，除了程序和流节点间交换数据必需的读写机制外，还应该增加缓冲机制。缓冲流就是每一个数据流分配一个缓冲区，一个缓冲区就是一个临时存储数据的内存。这样可以减少访问硬盘的次数,提高传输效率。
BufferedInputStream:当向缓冲流写入数据时候，数据先写到缓冲区，待缓冲区写满后，系统一次性将数据发送给输出设备。
BufferedOutputStream :当从向缓冲流读取数据时候，系统先从缓冲区读出数据，待缓冲区为空时，系统再从输入设备读取数据到缓冲区。
将BufferedInputStream与FileInputStream相接
FileInputStream in=new FileInputStream( “file1.txt ” ); BufferedInputStream bin=new BufferedInputStream( in);
2）将内存写入文件：
将BufferedOutputStream与 FileOutputStream相接】
FileOutputStreamout=new FileOutputStream(“file1.txt”); BufferedOutputStream bin=new BufferedInputStream(out);
3）键盘输入流读到内存
InputStreamReader sin=new InputStreamReader (System.in) ； BufferedReader bin=new BufferedReader(sin);
import java.io.*; public class ReadWriteToFile { public static void main(String args[]) throws IOException { InputStreamReader sin = new InputStreamReader(System.in); BufferedReader bin = new BufferedReader(sin); FileWriter out = new FileWriter("myfile.txt"); BufferedWriter bout = new BufferedWriter(out); String s; while ((s = bin.readLine()).length() > 0) { bout.write(s, 0, s.length()); } } }
从键盘读入字符，并写入到文件中BufferedReader类的方法：String readLine()
作用：读一行字符串，以回车符为结束。
BufferedWriter类的方法：bout.write(String s,offset,len)
作用：从缓冲区将字符串s从offset开始，len长度的字符串写到某处。
文件字符流操作
Java中字符是采用Unicode标准，一个字符是16位，即一个字符使用两个字节来表示。为此，JAVA中引入了处理字符的流。
1）. Reader抽象类
用于读取字符流的抽象类。子类必须实现的方法只有 read(char[], int, int) 和 close()。但是，多数子类将重写此处定义的一些方法，以提供更高的效率和/或其他功能。 
1) FileReader :与FileInputStream对应
主要用来读取字符文件，使用缺省的字符编码，有三种构造函数：
(1）将文件名作为字符串 ：
FileReader f=new FileReader(“c:/temp.txt”);
(2）构造函数将File对象作为其参数。
File f=new file(“c:/temp.txt”); FileReader f1=new FileReader(f);
(3) 构造函数将FileDescriptor对象作为参数
FileDescriptor() fd=new FileDescriptor() FileReader f2=new FileReader(fd);
(1) 用指定字符数组作为参数：CharArrayReader(char[])
(2) 将字符数组作为输入流:CharArrayReader(char[], int, int)
读取字符串，构造函数如下： public StringReader(String s);
2) CharArrayReader：与ByteArrayInputStream对应
3) StringReader : 与StringBufferInputStream对应
4) InputStreamReader
从输入流读取字节，在将它们转换成字符:Public inputstreamReader(inputstream is);
5) FilterReader: 允许过滤字符流
protected filterReader(Reader r);
6) BufferReader :接受Reader对象作为参数，并对其添加字符缓冲器，使用readline()方法可以读取一行。
Public BufferReader(Reader r);
主要方法：
(1) public int read() throws IOException; //读取一个字符，返回值为读取的字符
(2) public int read(char cbuf[]) throws IOException; /*读取一系列字符到数组cbuf[]中，返回值为实际读取的字符的数量*/
(3) public abstract int read(char cbuf[],int off,int len) throws IOException;
/*读取len个字符，从数组cbuf[]的下标off处开始存放，返回值为实际读取的字符数量，该方法必须由子类实现*/
2） Writer抽象类
写入字符流的抽象类。子类必须实现的方法仅有 write(char[], int, int)、flush() 和 close()。但是，多数子类将重写此处定义的一些方法，以提供更高的效率和/或其他功能。 其子类如下：
1） FileWrite: 与FileOutputStream对应
将字符类型数据写入文件，使用缺省字符编码和缓冲器大小。
Public FileWrite(file f);
2) chararrayWrite:与ByteArrayOutputStream对应 ,将字符缓冲器用作输出。
Public CharArrayWrite();
3) PrintWrite:生成格式化输出
public PrintWriter(outputstream os);
4) filterWriter:用于写入过滤字符流
protected FilterWriter(Writer w);
5) PipedWriter：与PipedOutputStream对应
6) StringWriter：无与之对应的以字节为导向的stream
主要方法：
(1) public void write(int c) throws IOException； //将整型值c的低16位写入输出流
(2) public void write(char cbuf[]) throws IOException； //将字符数组cbuf[]写入输出流
(3) public abstract void write(char cbuf[],int off,int len) throws IOException； //将字符数组cbuf[]中的从索引为off的位置处开始的len个字符写入输出流
(4) public void write(String str) throws IOException； //将字符串str中的字符写入输出流
(5) public void write(String str,int off,int len) throws IOException； //将字符串str 中从索引off开始处的len个字符写入输出流
(6) flush( ) //刷空输出流，并输出所有被缓存的字节。
(7)close() 关闭流 public abstract void close() throws IOException
InputStream与Reader差别 OutputStream与Writer差别
Reader与Writer处理的是字符流，在处理字符流时涉及了字符编码的转换问题
import java.io.*; public class EncodeTest { private static void readBuff(byte [] buff) throws IOException { ByteArrayInputStream in =new ByteArrayInputStream(buff); int data; while((data=in.read())!=-1) System.out.print(data+" "); System.out.println(); in.close(); } public static void main(String args[]) throws IOException { System.out.println("内存中采用unicode字符编码：" ); char c='好'; int lowBit=c&0xFF; int highBit=(c&0xFF00)>>8; System.out.println(""+lowBit+" "+highBit); String s="好"; System.out.println("本地操作系统默认字符编码："); readBuff(s.getBytes()); System.out.println("采用GBK字符编码："); readBuff(s.getBytes("GBK")); System.out.println("采用UTF-8字符编码："); readBuff(s.getBytes("UTF-8")); } }
Reader类能够将输入流中采用其他编码类型的字符转换为Unicode字符，然后在内存中为其分配内存
Writer类能够将内存中的Unicode字符转换为其他编码类型的字符，再写到输出流中。
文件IOException异常类
1.public class EOFException ：
非正常到达文件尾或输入流尾时，抛出这种类型的异常。
2.public class FileNotFoundException：
当文件找不到时，抛出的异常。
3.public class InterruptedIOException：
当I/O操作被中断时，抛出这种类型的异常。
