黑马程序员——Java基础——IO流

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     IO流

概述

1、IO流：即InputOutput的缩写。

2、特点：

        1）IO流用来处理设备间的数据传输。

        2）Java对数据的操作是通过流的方式。

        3）Java用于操作流的对象都在IO包中。

        4）流按操作数据分为两种：字节流和字符流。

        5）流按流向分为：输入流和输出流。

注意：流只能操作数据，而不能操作文件。

3、IO流的常用基类：

        1）字节流的抽象基流：InputStream和OutputStream

        2）字符流的抽象基流：Reader和Writer

注：此四个类派生出来的子类名称都是以父类名作为子类名的后缀，以前缀为其功能；如InputStream子类FileInputStream；Reader子类FileReader

 

   字符流

一、简述：

1、字符流中的对象融合了编码表。使用的是默认的编码，即当前系统的编码。

2、字符流只用于处理文字数据，而字节流可以处理媒体数据。

3、既然IO流是用于操作数据的，那么数据的最常见体现形式是文件。专门用于操作文件的Writer子类对象：FileWriter   --->  后缀名为父类名，前缀名为流对象的功能。

二、字符流的读写

1、写入字符流：

1）创建一个FileWriter对象，该对象一被初始化，就必须要明确被操作的文件。且该目录下如果已有同名文件，则同名文件将被覆盖。其实该步就是在明确数据要存放的目的地。

2）调用write(String s)方法，将字符串写入到流中。

3）调用flush()方法，刷新该流的缓冲，将数据刷新到目的地中。

4）调用close()方法，是关闭流资源。但是关闭前会刷新一次内部的缓冲数据，并将数据刷新到目的地中。

注：

--->close()和flush()区别：flush()刷新后，流可以继续使用；而close()刷新后，将会关闭流，不可再写入字符流。

--->其实java自身不能写入数据，而是调用系统内部方式完成数据的书写，使用系统资源后，一定要关闭资源。

--->数据的续写是通过构造函数 FileWriter(String s,boolean append)，根据给定文件名及指示是否附加写入数据的boolean值来构造FileWriter对象。

2、读取字符流：

1）创建一个文件读取流对象，和指定名称的文件相关联。要保证该文件已经存在，若不存在，将会发生异常FileNotFoundException。

2）调用读取流对象的read()方法。read()：一次读一个字符，且会继续往下读。

      第一种方式：读取单个字符。第二种方式：通过字符数组进行读取。

3）读取后要将流资源关闭。

/*需求：将c盘一个文本文件复制到e盘、复制的原理：其实就是将c盘下的文件数据存储到e盘的一个文件中。步骤：1、在e盘创建一个文件。用于存储c盘文件中的数据。2、定义读取流和c盘文件关联。3、通过不断的读写完成数据存储。4、关闭资源。*/import java.io.*; class ReaderWriterTest{       publicstatic void main(String[] args)        {              //调用复制方法              //copy_1();              copy_2();       }       //用第一种读取方式进行复制       publicstatic void copy_1()       {              FileWriterfw=null;              FileReaderfr=null;              try              {                     //关联读取和写入的文件                     fw=newFileWriter("E:\\HelloWorld.java");                     fr=newFileReader("C:\\HelloWorld.java");                     for(int ch=0;(ch=fr.read())!=-1 ; )                     {                            fw.write(ch);//一个字符一个字符写入                     }              }              catch(IOException e)              {                     thrownew RuntimeException("读写失败");              }              finally              {                     if(fr!=null)                            try                            {                                   fr.close();//对读取流和写入流分别关闭                            }                            catch(IOException e)                            {                            }                     if(fw!=null)                            try                            {                                   fw.close();                            }                            catch(IOException e)                            {                            }              }       }        //第二种读取方式进行复制       publicstatic void copy_2()       {              FileWriterfw=null;              FileReaderfr=null;              try              {                     //关联读取和写入的文件                     fw=newFileWriter("E:\\HelloWorld.java");                     fr=newFileReader("C:\\HelloWorld.java");                     char[]arr=new char[1024];                     for(int len=0;(len=fr.read(arr))!=-1 ; )                     {                            fw.write(arr,0,len);//利用数组一次存入数组中的字符                     }              }              catch(IOException e)              {                     thrownew RuntimeException("读写失败");              }              finally              {                            try                            {                                   if(fr!=null)                                          fr.close();                            }                            catch(IOException e)                            {                            }                            finally                            {                                   if(fw!=null)                                          try                                          {                                                 fw.close();                                          }                                          catch(IOException e)                                          {                                          }                            }                   }       }}

三、BufferedWriter和BufferedReader：字符流缓冲区

1、缓冲区的出现：提高了流的读写效率，所以在缓冲区创建前，要先创建流对象，即先将流对象初始化到构造函数中。

2、缓冲技术原理：此对象中封装了数组，将数据存入，在一次性取出。

3、写入流缓冲区BufferedWriter的步骤：

1）创建一个字符写入流对象

2）为提高字符写入流效率，加入缓冲技术，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。

      注意，只要用到缓冲去就需要刷新。

3）其实关闭缓冲区就是在关闭缓冲区中的流对象。

－－－＞该缓冲区中提供了一个跨平台的换行符：newLine()。

4、读取流缓冲区BufferedReader的步骤：

1）创建一个读取流对象和文件关联

2）为提高效率，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。

3）该缓冲区提供了一个一次读一行的方法readLine()，方便与对文本数据的获取，当返回null时，表示读到文件末尾。

      readLine()方法返回的时只返回回车符之前的数据内容，并不返回回车符，即读取的内容中不包含任何行终止符（回车符和换行符）。

      readLine()方法原理：无论是读一行，或读取多个字符，其实最终都是在硬盘上一个一个读取。所以最终使用的还是read方法一次读一个。

/*需求：使用缓冲技术copy一个文本文件*/import java.io.*;class BufferedCopyDemo {public static void main(String[] args) {BufferedWriter bfw=null;BufferedReader bfr=null;try{//创建写缓冲对象bfw=new BufferedWriter(new FileWriter("ReaderWriterTest_copy.txt"));//创建读缓冲对象bfr=new BufferedReader(new FileReader("ReaderWriterTest.java"));//利用BufferedReader提供的readLine方法获取整行的有效字符。直到全部获取for (String line=null; (line=bfr.readLine())!=null; ){bfw.write(line);//写入指定文件中bfw.newLine();//换行bfw.flush();//将缓冲区数据刷到指定文件中}}catch (IOException e){throw new RuntimeException("文件copy失败");}finally{if(bfw!=null)try{bfw.close();//关闭写入流}catch (IOException e){throw new RuntimeException("写入流关闭失败");}if(bfr!=null)try{bfr.close();//关闭读取流}catch (IOException e){throw new RuntimeException("读取流关闭失败");}}}}

四、装饰设计模式：

1、简述：当想对已有对象进行功能增强是，可定义类：将已有对象传入，基于已有对象的功能，并提供加强功能，那么自定义的该类称之为装饰类。即对原有类进行了优化。

2、特点：装饰类通常都会通过构造方法接收被装饰的对象，并基于被装饰的对i型那个的功能提供更强的功能。

3、装饰和继承的区别：

1）装饰模式比继承要灵活，通过避免了继承体系的臃肿，且降低了类与类间的关系。

2）装饰类因为增强已有对象，具备的功能和已有的是相同的，只不过提供了更强的功能，所以装饰类和被装饰的类通常都是属于一个体系。

3）从继承结构转为组合结构。

注：在定义类的时候，不要以继承为主；可通过装饰设计模式进行增强类功能。灵活性较强，当装饰类中的功能不适合，可再使用被装饰类的功能。

        要继承相应的父类，就需要将所有的抽象方法实现，或交给子类实现。

示例：其中MyBufferedReader的例子就是最好的装饰设计模式的例子。

/*需求：根据readLine方法原理，模拟BufferedReader写一个自己的MyBufferedReader*/import java.io.*;//自定义缓冲类class MyBufferedReader extends Reader{private Reader r;//定义接收的流对象MyBufferedReader(Reader r){this.r=r;}//自定义整行读取public String myReadLine()throws IOException{//创建一个容器，用来存储一行的字符StringBuilder sb =new StringBuilder();//一个字符一个字符读取for (int ch=0;(ch=r.read())!=-1 ; ){if(ch=='\r')//如果遇到换行符，则继续continue;if(ch=='\n')//如果遇到回车符，表示该行读取完毕return sb.toString();elsesb.append((char)ch);//将该行的字符添加到容器}if(sb.length()!=0)//如果读取结束，容器中还有字符，则返回元素return sb.toString();return null;}//复写父类中的抽象方法public int read(char[] cbuf, int off, int len) throws IOException{return r.read(cbuf,off,len);}//复写父类的close方法public void close()throws IOException{r.close();}}//测试MyBufferedReaderclass  MyBufferedReaderDemo{public static void main(String[] args) {MyBufferedReader mbr=null;try{mbr=new MyBufferedReader(new FileReader("BufferedCopyDemo.java"));for (String line=null;(line=mbr.myReadLine())!=null ; ){System.out.println(line);//显示效果}}catch (IOException e){throw new RuntimeException("读取数据失败");}finally{try{if(mbr!=null)mbr.close();}catch (IOException e){throw new RuntimeException("读取流关闭失败");}}}}

    字节流

一、概述

1、字节流和字符流的基本操作是相同的，但字节流还可以操作其他媒体文件。

2、由于媒体文件数据中都是以字节存储的，所以，字节流对象可直接对媒体文件的数据写入到文件中，而可以不用再进行刷流动作。

3、读写字节流：InputStream   输入流（读）

                             OutputStream  输出流（写）

4、为何不用进行刷流动作：

        因为字节流操作的是字节，即数据的最小单位，不需要像字符流一样要进行转换为字节。所以可直接将字节数据写入到指定文件中。

5、InputStream特有方法：

        int available();//返回文件中的字节个数

注：可以利用此方法来指定读取方式中传入数组的长度，从而省去循环判断。但是如果文件较大，而虚拟机启动分配的默认内存一般为64M。当文件过大时，此数组长度所占内存空间就会溢出。所以，此方法慎用，当文件不大时，可以使用。

二、字节流缓冲区

1、读写特点：

        read()：会将字节byte型值提升为int型值

        write()：会将int型强转为byte型，即保留二进制数的最后八位。

2、原理：将数据拷贝一部分，读取一部分，循环，直到数据全部读取完毕。

        1）先从数据中抓取固定数组长度的字节，存入定义的数组中，再通过然后再通过read()方法读取数组中的元素，存入缓冲区。

        2）循环这个动作，直到最后取出一组数据存入数组，可能数组并未填满，同样也取出包含的元素。

        3）每次取出的时候，都有一个指针在移动，取到数组结尾就自动回到数组头部，这样指针在自增。

        4）取出的时候，数组中的元素在减少，取出一个，就减少一个，直到减到0即元素取完。

        5）当文件中的全部数据都被读取出时，read()方法就返回-1。

3、自定义读取字节流缓冲区

        需求：根据字节流缓冲区的原理，自定义一个字节流缓冲区。

注意：

        1、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。

        2、byte类型的-1提升为int类型时还是-1。原因：因为在bit8个1前面补的全是1导致的。如果在bit8个1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。这时将byte型数据&0xff即255即可。

/*自定义字节流读取缓冲区思路：1、定义一个固定长度的数组2、定义一个指针和计数器用于读取数组长度，和计数数组元素是否取完为03、每次将字节数据存入元素要先将数组中的元素取完 */import java.io.*;class MyBufferedInputStream{       privateInputStream in;       privatebyte[] by=new byte[1024];       privateint count=0,pos=0;       MyBufferedInputStream(InputStreamin)       {              this.in=in;       }        //自定义读方法，一次读一个字节       publicint myRead()throws IOException       {              //通过in对象读取硬盘上数据，并存储by中。              //存储在数组中的数据被读取完，再通过in对象从硬盘上读取数据              if(count==0)              {                     count=in.read(by);                     if(count<0)//文件数据全部被读取出来了                            return-1;                      pos=0;//初始化指针                     byteb=by[pos];                     count--;//每被读一个字节，表示数组中的字节数少一个                     pos++;//指针加1                     returnb&255;//返回的byte类型提升为int类型，字节数增加，且高24位被补1，原字节数据改变。                                          //通过与上255，主动将byte类型提升为int类型，将高24位补0，原字节数据不变。                                          //而在输出字节流写入数据时，只写该int类型数据的最低8位。              }              elseif(count>0)//如果数组中的数据没被读取完，则继续读取              {                     byteb=by[pos];                      count--;                     pos++;                     returnb&0xff;              }              return-1;       }              //自定义关闭资源方法       publicvoid close()throws IOException       {              in.close();       }} //测试自定义输入字节流缓冲区class MyBufferedCopyMp3{       publicstatic void main(String[] args)        {              longstart=System.currentTimeMillis();              //利用字节流的缓冲区进行复制              copy_2();              longend=System.currentTimeMillis();              System.out.println("复制共用时："+(end-start)+"毫秒");       }       //使用字节流的缓冲区进行复制       publicstatic void copy_2()       {              BufferedOutputStreambout=null;              MyBufferedInputStreambin=null;              try              {                     //关联复制文件输入流对象到缓冲区                     bin=newMyBufferedInputStream(new FileInputStream("C:/Users/asus/Desktop/一样的月光.mp3"));                     //指定文件粘贴位置的输出流对象到缓冲区                     bout=newBufferedOutputStream(new FileOutputStream("C:/Users/asus/Desktop/一样的月光2.mp3"));                     intby=0;                      while((by=bin.myRead())!=-1)                     {                            bout.write(by);//将缓冲区中的数据写入指定文件中                     }              }              catch(IOException e)              {                     thrownew RuntimeException("MP3复制失败");              }              finally              {                     try                     {                            if(bin!=null)                                   bin.close();//关闭输入字节流                     }                     catch(IOException e)                     {                            thrownew RuntimeException("读取字节流关闭失败");                     }                     try                     {                            if(bout!=null)                                   bout.close();//关闭输出字节流                     }                     catch(IOException e)                     {                            thrownew RuntimeException("写入字节流关闭失败");                     }              }       }}

     流操作规律

一、键盘录入

1、标准输入输出流

        System.in：对应的标准输入设备，键盘。

        Ssytem.out：对应的是标准的输出设备，控制台。

        System.in的类型是InputStream.

        System.out的类型是PrintStream是OutputStream的子类FilterOutputStream的子类。

2、整行录入

       当使用输入流进行键盘录入时，只能一个字节一个字节进行录入。为了提高效率，可以自定义一个数组将一行字节进行存储。当一行录入完毕，再将一行数据进行显示。这种正行录入的方式，和字符流读一行数据的原理是一样的。也就是readLine方法。

      那么能不能直接使用readLine方法来完成键盘录入的一行数据的读取呢？readLine方法是字符流BufferedReader类中方法。而键盘录入的read方法是字节流InputStream的方法。

      那么能不能将字节流转成字符流再使用字符流缓冲区的readLine方法呢？这就需要用到转换流了。

3、转换流

3.1 转换流的由来：

       a、字符流与字节流之间的桥梁

       b、方便了字符流与字节流之间的操作

转换流的应用：

      字节流中的数据都是字符时，转成字符流操作更高效。

3.2   InputStreamReader将字节流通向字符流

       a、获取键盘录入对象。

              InputStream in=System.in;

       b、将字节流对象转成字符流对象，使用转换流。

              InputStreamReaderisr=new InputStreamReader(in);

       c、为了提高效率，将字符串进行缓冲区技术高效操作。使用BufferedReader

              BufferedReaderbr=new BufferedReader(isr);

       //键盘录入最常见写法

              BufferedReaderin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

3.3   OutputStreamWriter字符流通向字节流

       字符通向字节：录入的是字符，存到硬盘上的是字节。步骤和InputStreamReader转换流一样。

示例：

/*需求：将键盘录入的数据，显示在控制台，当输入over时，表示结束源：键盘录入。目的：控制台。*/import java.io.*;class TransStreamDemo {public static void main(String[] args)throws IOException{//获取键盘录入对象。//InputStream in=System.in;//将字节流对象转成字符流对象，使用转换流。//InputStreamReader isr=new InputStreamReader(in);//为了提高效率，将字符串进行缓冲区技术高效操作。使用BufferedReader//BufferedReader br=new BufferedReader(isr);//键盘录入最常见写法BufferedReader in=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));//字符流通向字节流BufferedWriter bw =new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));String s=null;while((s=in.readLine())!=null){if("over".equals(s))break;bw.write(s.toUpperCase());//写入数据bw.newLine();//换行bw.flush();//刷新}bw.close();//关闭流资源in.close();}}

二、流操作规律

1、

        源：键盘录入。

        目的：控制台。

2、需求：想把键盘录入的数据存储到一个文件中。

        源：键盘

        目的：文件。

        使用字节流通向字符流的转换流（桥梁）：InputStreamReader

3、需求：想要将一个文件的数据打印在控制台上。

        源：文件

        目的：控制台

        使用字符流通向字节流的转换流（桥梁）：OutputStreamWriter

4、流操作的基本规律：

        最痛苦的就是流对象有很多，不知道该用哪一个。

通过三个明确来完成：

4.1   明确源和目的。

        源：输入流。InputStream  Reader

        目的：输出流。OutputStream  Writer

4.2   操作的数据是否是纯文本。

        是：字符流

        否：字节流

4.3   当体系明确后，再明确要使用哪个具体的对象。通过设备来进行区分：

        源设备：内存，硬盘，键盘

        目的设备：内存，硬盘，控制台

5、规律体现

5.1 将一个文本文件中数据存储到另一个文件中。复制文件。

        1）源：因为是源，所以使用读取流：InputStream和Reader

             明确体系：是否操作文本：是，Reader

              明确设备：明确要使用该体系中的哪个对象：硬盘上的一个文件。Reader体系中可以操作文件的对象是FileReader

              是否需要提高效率：是，加入Reader体系中缓冲区 BufferedReader.

              FileReader fr = new FileReader("a.txt");

              BufferedReader bufr = new BufferedReader(fr);

        2）目的：输出流：OutputStream和Writer

             明确体系：是否操作文本：是，Writer

              明确设备：明确要使用该体系中的哪个对象：硬盘上的一个文件。Writer体系中可以操作文件的对象FileWriter。

              是否需要提高效率：是，加入Writer体系中缓冲区 BufferedWriter

              FileWriter fw = new FileWriter("b.txt");

              BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(fw);

练习：将一个图片文件中数据存储到另一个文件中。复制文件。要按照以上格式自己完成三个明确。

        1）源：输入流，InputStream和Reader

            是否是文本？否，InputStream

            源设备：硬盘上的一个文件。InputSteam体系中可以操作文件的对象是FileInputSteam

            是否需要提供效率：是，BufferedInputStream

              BufferedInputSteambis=newBufferedInputStream(newFileInputStream("c:/users/asus/desktop/1.jpg"));

        2）目的：输出流，OutputStream和Writer

             是否是文本？否，OutputStream

             源设备：硬盘上的文件，FileOutputStream

             是否需要提高效率：是，加入BufferedOutputStream

               BufferedOutputStreambos=newBufferedOutputStream(newFileOutputStream("c:/users/asus/desktop/2.jpg"));

5.2 需求：将键盘录入的数据保存到一个文件中。

        1）源：InputStream和Reader

              是不是纯文本？是，Reader

              设备：键盘。对应的对象是System.in。——为了操作键盘的文本数据方便。转成字符流按照字符串操作是最方便的。所以既然明确了Reader，那么就将System.in转换成Reader。用Reader体系中转换流,InputStreamReader

              InputStreamReaderisr = new InputStreamReader(System.in);

             需要提高效率吗？需要，BufferedReader

             BufferedReaderbufr = new BufferedReader(isr);

       2）目的：OutputStream  Writer

             是否是存文本？是！Writer。

             设备：硬盘。一个文件。使用 FileWriter。

             FileWriter fw = newFileWriter("c.txt");

           需要提高效率吗？需要。

            BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(fw);

5.3   扩展：想要把录入的数据按照指定的编码表（UTF-8）（默认编码表是GBK），将数据存到文件中。

        目的：OutputStream  Writer

        是否是存文本？是！Writer。

        设备：硬盘上的一个文件。使用 FileWriter。——但是FileWriter是使用的默认编码表：GBK。而存储时，需要加入指定编码表utf-8。而指定的编码表只有转换流可以指定。所以要使用的对象是OutputStreamWriter。

        该转换流对象要接收一个字节输出流，而且还可以操作的文件的字节输出流：FileOutputStream

        OutputStreamWriter osw =new OutputStreamWriter(newFileOutputStream("d.txt"),"UTF-8");

        需要高效吗？需要，BufferedWriter

        BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(osw);

记住：

       转换流什么使用？

       字符和字节之间的桥梁。通常，涉及到字符编码转换时，需要用到转换流。

练习：将一个文本数据打印在控制台上。要按照以上格式自己完成三个明确。

        1）源：InputStreamReader

            是文本？是：Reader

            设备：硬盘。上的文件：FileReader

            是否需要提高效率？是：BufferedReader

             BufferedReader br=new BufferedReader(newFileReader("1.txt"));

       2）目的：OutputStream Writer

            是文本？是：Writer

            设备：控制台。对应对象System.out。由于System.out对应的是字节流，所以利用OutputSteamWriter转换流

            是否提高效率？是：BufferedWriter

              BufferedWriter bw =new BufferedWriter(newOutputStreamWriter(system.out));