JAVA.IO流

Java流含义

java.io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。 
流的操作只有两种：读(输入)和写(输出)。

Java流输入输出原理

Java把这些不同来源和目标的数据都统一抽象为数据流。Java语言的输入输出功能是十分强大而灵活的，美中不足的是看上去输入输出的代码并不是很简洁，因为你往往需要包装许多不同的对象。
在Java类库中，IO部分的内容是很庞大的，因为它涉及的领域很广泛:标准输入输出，文件的操作，网络上的数据流，字符串流，对象流，zip文件流。

Java流的分类

按流向分:

输入流: 程序可以从中读取数据的流。
输出流: 程序能向其中写入数据的流。

按数据传输单位分:

字节流: 以字节为单位传输数据的流 InputStream / OutputStream
字符流: 以字符为单位传输数据的流 Reader / Writer

按功能分:

节点流: 用于直接操作目标设备的流
过滤流: 是对一个已存在的流的链接和封装，通过对数据进行处理为程序提供功能强大、灵活的读写功能。

流的体系因为功能不同，但是有共性内容，不断抽取，形成继承体系。该体系一共有四个基类，而且都是抽象类.

IO流体系基类:

字节流：由InputStream和OutputStream处理
|-- 字节流（原始数据字节码），需要用户读入后进行相应的编码转换。数据单位都是字节（8位）
字符流：由Reader和Writer处理。
|-- 字符流基于自动转换而实现，读取数据时会把数据按照JVM的默认编码(双字节的Unicode)自动转换成字符。数据单位都是字节（16位）

在这两大体系中，它们的子类，都有一个共性特点：子类名后缀都是父类名，前缀名都是这个子类的功能名称。如下：

 图中黑色的为主要的对应部分，红色、紫色部分为特殊的对应流，蓝色的部分就是不对应部分。

字节流
FileInputStream和ByteArrayInputStream，他们分别实现了从文件或者内存中的字节数组读入数据到输入流。 BufferedInputStream： 提供了缓冲功能。
DataInputStream: 允许应用程序以与机器无关方式从底层输入流中读取基本 Java 数据类型。应用程序可以使用数据输出流写入稍后由数据输入流读取的数据。
PipedInputStream: 允许以管道的方式来处理流。当连接到一个PipedOutputStream后，它会读取后者输出到管道的数据。
PushbackInputStream: 允许放回已经读取的数据。
SequenceInputStream: 能对多个inputstream进行顺序处理。

FileOutputStream和ByteArrayOutputStream，前者实现了把数据流写入文件的功能，后者实现了一个输出流，其中的数据被写入一个 byte 数组。缓冲区会随着数据的不断写入而自动增长。可使用 toByteArray()和 toString() 获取数据。
BufferedOutputStream： 提供了缓冲功能的输出流，在写出完成之前要调用flush来保证数据的输出。
DataOutputStream: 数据输出流允许应用程序以适当方式将基本 Java 数据类型写入输出流中。然后，应用程序可以使用数据输入流将数据读入。
PipedOutputStream: 允许以管道的方式来处理流。可以将管道输出流连接到管道输入流来创建通信管道。管道输出流是管道的发送端。通常，数据由某个线程写入 PipedOutputStream 对象，并由其他线程从连接的 PipedInputStream 读取。
PrintStream: 为其他输出流添加了功能，使它们能够方便地打印各种数据值表示形式。我们经常用到的System.out或者System.err都是PrintStream。

字符流 
CharArrayReader: 从内存中的字符数组中读入数据，以对数据进行流式读取。
StringReader：从内存中的字符串读入数据，以对数据进行流式读取。
FileReader：从文件中读入数据。注意这里读入数据时会根据JVM的默认编码对数据进行内转换，而不能指定使用的编码。所以当文件使用的编码不是JVM默认编码时，不要使用这种方式。要正确地转码，使用InputStreamReader。
BufferedReader：提供缓冲功能，可以读取行：readLine();
LineNumberReader: 提供读取行的控制：getLineNumber()等方法。
InputStreamReader: 字节流通向字符流的桥梁：它使用指定的 charset读取字节并将其解码为字符。

CharArrayWriter：把内存中的字符数组写入输出流，输出流的缓冲区会自动增加大小。输出流的数据可以通过一些方法重新获取。
StringWriter: 一个字符流，可以用其回收在字符串缓冲区中的输出来构造字符串。
FileWriter：把数据写入文件。
BufferedWriter：提供缓冲功能。
OutputStreamWriter：字符流通向字节流的桥梁：可使用指定的 charset将要写入流中的字符编码成字节。
PrintWriter: 向文本输出流打印对象的格式化表示形式。

字节流例子

import java.io.*;class MyBufferedInputStream{private InputStream in;private byte[] buf = new byte[1024*4];private int pos = 0,count = 0;MyBufferedInputStream(InputStream in){this.in = in;}//一次读一个字节，从缓冲区(字节数组)获取。public int myRead()throws IOException{//通过in对象读取硬盘上数据，并存储buf中。if(count==0){count = in.read(buf);if(count<0)return -1;pos = 0;byte b = buf[pos];count--;pos++;return b&255;}else if(count>0){byte b = buf[pos];count--;pos++;return b&0xff;}return -1;}public void myClose()throws IOException{in.close();}}/*11111111-111111110000000000101001001010100101010010101001010byte: -1  --->  int : -1;00000000 00000000 00000000 11111111  25511111111 11111111 11111111 1111111111111111  -->提升了一个int类型 那不还是-1吗？是-1的原因是因为在8个1前面补的是1导致的。那么我只要在前面补0，即可以保留原字节数据不变，又可以避免-1的出现。怎么补0呢？ 11111111 11111111 11111111 11111111                        &00000000 00000000 00000000 11111111 ------------------------------------ 00000000 00000000 00000000 11111111 0000-00011111-11100000000011111-1111  -1结论：字节流的读一个字节的read方法为什么返回值类型不是byte，而是int。因为有可能会读到连续8个二进制1的情况，8个二进制1对应的十进制是-1.那么就会数据还没有读完，就结束的情况。因为我们判断读取结束是通过结尾标记-1来确定的。所以，为了避免这种情况将读到的字节进行int类型的提升。并在保留原字节数据的情况前面了补了24个0，变成了int类型的数值。而在写入数据时，只写该int类型数据的最低8位。*/

字符流例子

/*明白了BufferedReader类中特有方法readLine的原理后，可以自定义一个类中包含一个功能和readLine一致的方法。来模拟一下BufferedReader*/import java.io.*;class MyBufferedReader extends Reader{private Reader r;MyBufferedReader(Reader r){this.r = r;}//可以一次读一行数据的方法。public String myReadLine()throws IOException{//定义一个临时容器。原BufferReader封装的是字符数组。//为了演示方便。定义一个StringBuilder容器。因为最终还是要将数据变成字符串。StringBuilder sb = new StringBuilder();int ch = 0;while((ch=r.read())!=-1){if(ch=='\r')continue;if(ch=='\n')return sb.toString();elsesb.append((char)ch);}if(sb.length()!=0)return sb.toString();return null;}/*覆盖Reader类中的抽象方法。*/public int read(char[] cbuf, int off, int len) throws IOException{return r.read(cbuf,off,len) ;}public void close()throws IOException{r.close();}public void myClose()throws IOException{r.close();}}class  MyBufferedReaderDemo{public static void main(String[] args) throws IOException{FileReader fr = new FileReader("buf.txt");MyBufferedReader myBuf = new MyBufferedReader(fr);String line = null;while((line=myBuf.myReadLine())!=null){System.out.println(line);}myBuf.myClose();}}

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？

1. 当字节和字符之间有转换动作时；
2. 流操作的数据需要编码或解码时。

具体的对象体现：

1. InputStreamReader:字节到字符的桥梁
2. 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。

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。  

import java.io.*;class  MyBufferedReaderTest{public static void main(String[] args) throws IOException{//创建一个读取流对象和文件相关联。FileReader fr = new FileReader("buf.txt");//为了提高效率。加入缓冲技术。将字符读取流对象作为参数传递给缓冲对象的构造函数。BufferedReader bufr = new BufferedReader(fr);String line = null;while((line=bufr.readLine())!=null){System.out.print(line);}bufr.close();//***********************************************//创建一个字符写入流对象。FileWriter fw = new FileWriter("buf.txt");//为了提高字符写入流效率。加入了缓冲技术。//只要将需要被提高效率的流对象作为参数传递给缓冲区的构造函数即可。BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(fw);for(int x=1; x<5; x++){bufw.write("abcd"+x);bufw.newLine();bufw.flush();}//记住，只要用到缓冲区，就要记得刷新。//bufw.flush();//其实关闭缓冲区，就是在关闭缓冲区中的流对象。bufw.close();}}

RandomAccessFile类

该对象并不是流体系中的一员，其封装了字节流，同时还封装了一个缓冲区（字符数组），通过内部的指针来操作字符数组中的数据。

该对象特点：

1. 该对象只能操作文件，所以构造函数接收两种类型的参数：a.字符串文件路径；b.File对象。
2. 该对象既可以对文件进行读操作，也能进行写操作，在进行对象实例化时可指定操作模式(r,rw)