Java常用数据流全面大梳理
作者：叶绿体不忘呼吸
缓冲流
为了提高数据读写的速度，Java API提供了带缓冲功能的流类，在使用这些流类时，会创建一个内部缓冲区数组，缺省使用8192个字节(8Kb)的缓冲区。
缓冲流要“套接”在相应的节点流之上，根据数据操作单位可以把缓冲流分为：
BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream
BufferedReader 和 BufferedWriter
当读取数据时，数据按块读入缓冲区，其后的读操作则直接访问缓冲区。当使用BufferedInputStream读取字节文件时，BufferedInputStream会一次性从文件中读取8192个(8Kb)，存在缓冲区中，直到缓冲区装满了，才重新从文件中读取下一个8192个字节数组。
向流中写入字节时，不会直接写到文件，先写到缓冲区中直到缓冲区写满，
BufferedOutputStream才会把缓冲区中的数据一次性写到文件里。使用方法
flush()可以强制将缓冲区的内容全部写入输出流。
关闭流的顺序和打开流的顺序相反。只要关闭最外层流即可，关闭最外层流也
会相应关闭内层节点流。
flush()方法的使用：手动将buffer中内容写入文件。使用带缓冲区的流对象的close()方法，不但会关闭流，还会在关闭流之前刷新缓冲区，相当于自动调用了flush()方法，关闭后不能再写出。
以字节流BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream示例具体操作：
import java.io.*;
/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-25-22:36
* @Description:
*/
public class BufferedTest {
public static void main(String[] args) {
FileInputStream fis = null;
FileOutputStream fos = null;
BufferedInputStream bfi = null;
BufferedOutputStream bfo = null;
try {
//1、实例化File对象，指定文件
File inFile = new File("IO\\input.jpg");
File outFile = new File("IO\\output.jpg");
//2、创建节点流（文件流）对象
fis = new FileInputStream(inFile);
fos = new FileOutputStream(outFile);
//3、创建处理节点流的缓冲流对象
bfi = new BufferedInputStream(fis);
bfo = new BufferedOutputStream(fos);
//4、通过缓冲流进行读写操作
byte[] bytes = new byte[1024];
int length = bfi.read(bytes);
while (length != -1){
bfo.write(bytes,0,length);
length = bfi.read(bytes);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//5、关闭外层流，内存流便自动关闭
try {
if (bfi != null) bfi.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
if (bfo != null) bfo.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
转换流
转换流提供了在字节流和字符流之间的转换。
InputStreamReader：将InputStream转换为Reader（字节转为字符输入）
OutputStreamWriter：将Writer转换为OutputStream（字节转为字符输出）
字节流中的数据都是字符时，转成字符流操作更高效。使用转换流来处理文件乱码问题，实现编码和解码的功能。
InputStreamReader：
实现将字节的输入流按指定字符集转换为字符的输入流。需要和InputStream“套接”。
构造器：
public InputStreamReader(InputStream in)
public InputSreamReader(InputStream in,String charsetName)
OutputStreamWriter：
实现将字符的输出流按指定字符集转换为字节的输出流。需要和OutputStream“套接”。
构造器：
public OutputStreamWriter(OutputStream out)
public OutputSreamWriter(OutputStream out,String charsetName)
import java.io.*;
/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-26-20:13
* @Description:
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
InputStreamReader isr = null;
OutputStreamWriter osw = null;
try {
//1、指明输入输出文件
File inFile = new File("IO\\hi.txt");
File outFile = new File("IO\\hello.txt");
//2、提供字节节点流
FileInputStream fis = new FileInputStream(inFile);
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(outFile);
//3、提供转换流
isr = new InputStreamReader(fis,"gbk");
osw = new OutputStreamWriter(fos,"utf-8");
//4、读写操作
char[] chars = new char[10];
int len = isr.read(chars);
while (len != -1){
osw.write(chars,0,len);
len = isr.read(chars);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//5、关闭外层流
try {
if (osw != null) osw.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
if (isr != null) isr.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
标准输入输出流
System.in和System.out分别代表了系统标准的输入和输出设备
默认输入设备是：键盘，输出设备是：显示器（控制台）
System.in的类型是InputStream
System.out的类型是PrintStream，其是OutputStream的子类
重定向：通过System类的setIn()，setOut()方法对默认设备进行改变：
public static void setIn(InputStream in)
public static void setOut(PrintStream out)
import java.io.*;
/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-26-20:13
* @Description:
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
BufferedReader bis = null;
try {
//1、提供转换流（System.in是字节流，将其转换为字符流）
System.out.println("请输入信息(退出输入e或exit):");
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
//2、提供缓冲流将输入的一行读取
bis = new BufferedReader(isr);
//3、读操作
String s = null;
while ((s = bis.readLine()) != null){
if ("e".equalsIgnoreCase(s) || "exit".equalsIgnoreCase(s)){
System.out.println("程序结束，退出程序！");
break;
}
System.out.println("==" + s.toUpperCase());
System.out.println("继续输入(退出输入e或exit):");
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//4、关闭外层流
try {
if (bis != null) bis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
打印流
实现将基本数据类型的数据格式转化为字符串输出。
打印流：PrintStream和PrintWriter
提供了一系列重载的print()和println()方法，用于多种数据类型的输出：
PrintStream和PrintWriter的输出不会抛出IOException异常，
PrintStream和PrintWriter有自动flush功能，
PrintStream打印的所有字符都使用平台的默认字符编码转换为字节
在需要写入字符而不是写入字节的情况下，应该使用PrintWriter类。
System.out返回的是PrintStream的实例。
常与System.out搭配使用，可以不在控制台输出，而是输出到指定位置：
import java.io.*;
/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-26-20:13
* @Description:
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
PrintStream ps = null;
try {
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("IO\\text.txt"));
// 创建打印输出流,设置为自动刷新模式(写入换行符或字节 '\n' 时都会刷新输出缓冲区)
ps = new PrintStream(fos, true);
if (ps != null) {// 把标准输出流(控制台输出)改成文件
System.setOut(ps);
}
for (int i = 0; i <= 255; i++) { // 输出ASCII字符
System.out.print((char) i);
if (i % 50 == 0) { // 每50个数据一行
System.out.println(); // 换行
}
}
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (ps != null) {
ps.close();
}
}
}
}
数据流
为了方便地操作Java语言的基本数据类型和String的数据，可以使用数据流。
数据流有两个类：(用于读取和写出基本数据类型、String类的数据）
DataInputStream 和 DataOutputStream
分别“套接”在 InputStream 和 OutputStream 子类的流上。
import java.io.*;
/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-26-20:13
* @Description:
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//写
DataOutputStream dos = null;
try {
dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("IO\\test.txt"));
dos.writeUTF("叶绿体");
dos.writeInt(22);
dos.writeBoolean(true);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (dos != null) dos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//读
DataInputStream dis = null;
try {
dis = new DataInputStream(new FileInputStream("IO\\test.txt"));
//注意读的顺序要和写的顺序一样
String name = dis.readUTF();
int age = dis.readInt();
boolean isMan = dis.readBoolean();
System.out.println(name + age + isMan);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (dis != null) dis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
对象流
ObjectInputStream和OjbectOutputSteam
用于存储和读取基本数据类型数据或对象的处理流。它的强大之处就是可以把Java中的对象写入到数据源中，也能把对象从数据源中还原回来。
序列化：用ObjectOutputStream类保存基本类型数据或对象的机制
反序列化：用ObjectInputStream类读取基本类型数据或对象的机制
ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修饰的成员变量。
实现Serializable或者Externalizable两个接口之一的类的对象才可序列化，关于对象序列化详见：
可序列化对象：
import java.io.Serializable;
/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-27-8:27
* @Description:
*/
class pet implements Serializable {
public static final long serialVersionUID = 999794470754667999L;
private String name;
public pet(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "pet{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
public class Person implements Serializable {
public static final long serialVersionUID = 6849794470754667999L;
private String name;
private int age;
private pet pet;
public Person(String name, int age, pet pet) {
this.name = name;
this.age = age;
this.pet = pet;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", pet=" + pet +
'}';
}
}
序列化（ObjectOutputStream）：
import java.io.*;
/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-26-20:13
* @Description:
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
ObjectOutputStream oos = null;
try {
oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("IO\\test.txt"));
oos.writeUTF(new String("你好世界！"));
oos.flush();
oos.writeObject(new Person("Lily",20,new pet("Xinxin")));
oos.flush();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (oos != null) oos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
反序列化（ObjectInputStream）：
import java.io.*;
/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-26-20:13
* @Description:
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
ObjectInputStream ois = null;
try {
ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("IO\\test.txt"));
String s = ois.readUTF();
Person o = (Person) ois.readObject();
System.out.println(o.toString());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (ois != null) {
try {
ois.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
随机存取文件流
RandomAccessFile声明在java.io包下，但直接继承于java.lang.Object类。并且它实现了DataInput、DataOutput这两个接口，也就意味着这个类既可以读也可以写。
RandomAccessFile类支持 “随机访问” 的方式，程序可以直接跳到文件的任意地方来读写文件：①支持只访问文件的部分内容②可以向已存在的文件后追加内容③若文件不存在，则创建④若文件存在，则从指针位置开始覆盖内容，而不是覆盖文件。
RandomAccessFile对象包含一个记录指针，用以标示当前读写处的位置，RandomAccessFile类对象可以自由移动记录指针：
long getFilePointer()：获取文件记录指针的当前位置
void seek(long pos)：将文件记录指针定位到 pos 位置
构造器：
public RandomAccessFile(File file, String mode)
public RandomAccessFile(String name, String mode)
创建 RandomAccessFile 类实例需要指定一个 mode 参数，该参数指定 RandomAccessFile 的访问模式：
如果模式为只读r。则不会创建文件，而是会去读取一个已经存在的文件，如果读取的文件不存在则会出现异常。 如果模式为rw读写。如果文件不存在则会去创建文件，如果存在则不会创建。
import java.io.*;
/**
* @Author: Yeman
* @Date: 2021-09-26-20:13
* @Description:
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
RandomAccessFile r1 = null;
RandomAccessFile rw = null;
try {
r1 = new RandomAccessFile("IO\\input.jpg", "r");
rw = new RandomAccessFile("IO\\output.jpg", "rw");
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = r1.read(bytes);
while (len != -1){
rw.write(bytes,0,len);
len = r1.read(bytes);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (rw != null) rw.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
if (r1 != null) r1.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
Java NIO
Java NIO (New IO，Non-Blocking IO)是从Java 1.4版本开始引入的一套新的IO API，可以替代标准的Java IO API。NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同，NIO支持面向缓冲区的(IO是面向流的)、基于通道的IO操作，NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作。
Java API中提供了两套NIO，一套是针对标准输入输出NIO，另一套就是网络编程NIO。
随着 JDK 7 的发布，Java对NIO进行了极大的扩展，增强了对文件处理和文件系统特性的支持，以至于我们称他们为 NIO.2。因为 NIO 提供的一些功能，NIO已经成为文件处理中越来越重要的部分。
早期的Java只提供了一个File类来访问文件系统，但File类的功能比较有限，所提供的方法性能也不高。而且，大多数方法在出错时仅返回失败，并不会提供异常信息。
NIO. 2为了弥补这种不足，引入了Path接口，代表一个平台无关的平台路径，描述了目录结构中文件的位置。Path可以看成是File类的升级版本，实际引用的资源也可以不存在。
在以前IO操作都是这样写的：
import java.io.File;
File file = new File("index.html");
但在Java7 中，可以这样写：
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
Path path = Paths.get("index.html");
同时，NIO.2在java.nio.file包下还提供了Files、Paths工具类，Files包含了大量静态的工具方法来操作文件；Paths则包含了两个返回Path的静态工厂方法。
Paths 类提供的静态 get() 方法用来获取 Path 对象：
static Path get(String first, String … more) : 用于将多个字符串串连成路径
static Path get(URI uri): 返回指定uri对应的Path路径
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