《Java编程思想第四版》笔记---18章(3) I/O 流式部分--字符流字节流
来源:互联网 发布:广联达算量软件怎么用 编辑:程序博客网 时间:2024/05/21 19:45
Java.IO流类库
在java.io包中有四个基本类:InputStream、OutputStream及Reader、Writer类,它们分别处理字节流和字符流:
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。
二. io流的具体分类
(一)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.转换流
字节流转字符流:InputStreamReader、OutputStreamWriter
(二)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
三、字节流InputStream/OutputStream
1. InputStream抽象类
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
2.OutputStream抽象类
OutputStream提供了3个write方法来做数据的输出,这个是和InputStream是相对应的。
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
}
4.文件输出流:FileOutputStream类
作用:用来处理以文件作为数据输出目的数据流;或者说是从内存区读数据入文件
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)读/写操作结束时,应调用close方法关闭流。
程序举例:使用键盘输入一段文章,将文章保存在文件write.txt中
}
5. FileInputStream和FileOutputStream的应用
利用程序将文件file1.txt 拷贝到file2.txt中。
}
6. 缓冲输入输出流 BufferedInputStream/ BufferedOutputStream
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。
1)将文件读入内存:
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 BufferedOutputStream(out);
3)键盘输入流读到内存
将BufferedReader与标准的数据流相接
InputStreamReader sin=new InputStreamReader (System.in) ;
BufferedReader bin=new BufferedReader(sin);
}
程序说明:
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。
四、 字符流Writer/Reader
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。
字符流的原理
Java支持字符流和字节流,字符流本身就是一种特殊的字节流, 之所以要专门有字符流,是因为Java中有大量对于字符的操作,所以专门有字符流。字节流和字符流的转换是以InputStreamReader和 OutputStreamWriter为媒介的,InputStreamReader可以将一个字节流中的字节解码成字 符,OutputStreamWriter可以将写入的字符编码成自节后写入一个字节流。InputStreamReader中的解码字节,是由StreamDecoder完成的,StreamDecoder是Reader的实现类,定义在InputStreamReader的开头:
public class InputStreamReader extends Reader {
- private final StreamDecoder sd;
同样,OutputStreadWriter中的编码字节,是由StreamEncoder完成的,StreamEncoder是Writer的实现类,定义在OutputStreamWriter的开头:
public class OutputStreamWriter extends Writer {
- private final StreamEncoder se;
假如不对StreamDecoder和StreamEncoder指定Charset编码格式,将使用本地环境中的默认字符集,例如中文环境中将使用GBK编码。
InputStreamReader有两个主要的构造函数:
1、InputStreamReader(InputStream in)
2、InputStreamReader(InputStream in, String charsetName)
OutputStreamWriter也有两个主要的构造函数:
1、OutputStreamWriter(OutputStream out)
2、OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName)
从构造函数就可以看出,字符流是利用字节流实现的。InputStreamReader和OutputStreamWriter的两个构造函数的区别在于,一个是使用的默认字符集,一个可以指定字符集名称。其实FileReader和FileWriter可以看一下源码,很简单,只有构造函数,里面都是分别根据传入的文件绝对路径或者传入的File实例,new出FileInputStream和FileOutputStream,在调用InputStreamReader和OutputStreamWriter的构造方法。这么做,帮助开发者省去了实例化FileInputStream和FileOutputStream的过程,让开发者可以直接以fileName或file作为构造函数的参数。
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);
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);
Reader类中有这些方法:
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:
3 .InputStream与Reader差别 OutputStream与Writer差别
(1)区别一:字符流编码转换问题
InputStream和OutputStream类处理的是字节流,数据流中的最小单位是字节(8个bit)
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。
(2)区别二:缓存问题
public static void main(String[] args) throws Exception
{
File file = new File("D:/writer.txt");
Writer out = new FileWriter(file);
// 声明一个String类型对象
String str = "Hello World!!!";
out.write(str);
out.close();
// 读文件操作
Reader in = new FileReader(file);
// 开辟一个空间用于接收文件读进来的数据
char c0[] = new char[1024];
int i = 0;
// 将c0的引用传递到read()方法之中,同时此方法返回读入数据的个数
i = in.read(c0);
in.close();
if (-1 == i)
{
System.out.println("文件中无数据");
}
else
{
System.out.println(new String(c0, 0, i));
}
}
第8行"out.close()"注释掉可以看一下效果,"writer.txt"一定是空的,控制台上输出的是"文件中无数据",说明一下原因。
字符流和字节流非常相似,但也有区别,从网上找了一张图:
从图上看,字符流和字节流最大的区别在于,字节流在操作时本身不会用到缓冲区(内存),是文件本身直接操作的,而字符流操作时使用了缓冲区,通过缓冲区再操作文件。这也解释了上面程序的那个问题,为什么不对资源进行close()就无法写入文件的原因。因为在关闭字符流时会强制性地将缓冲区中的内容进行输出,但是如果没有关闭,缓冲区中的内容是无法输出的。
什么是缓冲区?简单理解,缓冲区就是一块特殊的内存区域。为什么要使用缓冲区?因为如果一个程序频繁操作一个资源(文件或数据库),则性能会很低,为了提升性能,就可以将一部分数据暂时读入到内存的一块区域之中,以后直接从此区域读取数据即可,因为读取内存的速度要快于读取磁盘中文件内容的速度。
在字符流的操作中,所有的字符都是在内存中形成的,在输出前会将所有的内容暂时保存在内存之中,所以使用了缓冲区。
如果不想在关闭时再输出字符流的内容也行,使用Writer的flush()方法就可以了。
4、FileReader和FileWriter
FileReader类创建了一个可以读取文件内容的Reader类,最常用的构造方法是:
1、FileReader(String fileName)
2、FileReader(File file)
FileWriter创建了一个可以写文件的Writer类,最常用的构造方法是:
1、FileWriter(String fileName)
2、FileWriter(String fileName, boolean append)
3、FileWriter(File file)
其中第二个构造方法,如果append为true,那么输出是追加到文件结尾的。FileWriter类的创建不依赖文件是否存在,在创建文件之前,FileWriter将在创建对象时打开它来作为输出。如果试图打开一个只读文件,那么将引发一个IOException。看一下FileWriter和FileReader的使用,现在D盘目录下没有"writer.txt":
public static void main(String[] args) throws Exception{
File file = new File("D:/writer.txt");
Writer out = new FileWriter(file);
// 声明一个String类型对象
String str = "Hello World!!!";
out.write(str);
out.close();
// 读文件操作
Reader in = new FileReader(file);
// 开辟一个空间用于接收文件读进来的数据
char c0[] = new char[1024];
int i = 0;
// 将c0的引用传递到read()方法之中,同时此方法返回读入数据的个数
i = in.read(c0);
in.close();
if (-1 == i) {
System.out.println("文件中无数据");
}else{
System.out.println(new String(c0, 0, i));
}
}
利用FileWriter和FileReader进行了一次的读写操作,先看一下D盘下是否有"writer.txt",假如有"writer.txt"那"writer.txt"中又是什么:
看来利用FileWriter写入一个内存中的字符串到文件中是成功了,那么利用利用FileReader读入文件中的内容到内存呢,看一下运行结果
Hello World!!!
打印结果和文件中的内容一致,说明FileReader的操作也成功。
这就是FileWriter和FileReader的使用,和FileOutputStream和FileInputStream的使用差不多,不过实际操作中一般不会用FileWriter和FileReader。
5、BufferedWriter、BufferedReader
为了达到最高的效率,避免频繁地进行字符与字节之间的相互转换,最好不要直接使用FileReader和FileWriter这两个类进行读写,而 使用BufferedWriter包装OutputStreamWriter,使用BufferedReader包装 InputStreamReader。同样,在D盘下没有"buffered"这个文件,代码示例为:
public static void main(String[] args) throws Exception
{File file = new File("D:/buffered.txt");
Writer writer = new FileWriter(file);
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(writer);
bw.write("1234\n");
bw.write("2345\n");
bw.write("3456\n");
bw.write("\n");
bw.write("4567\n");
bw.close();
writer.close();
if (file.exists() && file.getName().endsWith(".txt"))
{Reader reader = new FileReader(file);
BufferedReader br = new BufferedReader(reader);
String str = null;
while ((str = br.readLine())!= null)
{System.out.println(str);
}
reader.close();
br.close();
}
}
运行一下,首先D盘下多出了"buffered.txt"这个文件,文件中的内容为:
然后看一下控制台的输出结果:
1234
2345
3456
4567
没什么问题,输出了文件中的内容。注意两点:
1、利用BufferedWriter进行写操作,写入的内容会放在缓冲区内,直 到遇到close()、flush()的时候才会将内容一次性写入文件。另外注意close()的顺序,一定要先关闭BufferedWriter,再关 闭Writer,不可以倒过来,因为BufferedWriter的写操作是通过Writer的write方法写的,如果先关闭Writer的话,就无法 将缓冲区内的数据写入文件了,会抛出异常
2、利用BufferedReader进行读操作,不可以用父类Reader指向它,因为readLine()这个方法是BufferedReader独有的,readLine()的作用是逐行读取文件中的内容
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