《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


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());
        }
    }

}  


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


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 countn = 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!");
        }
    }

}  


5. FileInputStream和FileOutputStream的应用

利用程序将文件file1.txt 拷贝到file2.txt中。

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);
        }
    }

}  


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);


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());
        }
    }

}  

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:

  1. public class InputStreamReader extends Reader {
  2. 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:

  1. public class OutputStreamWriter extends Writer {
  2. 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:

方    法作    用abstract void close()关闭该流并释放与之关联的所有资源void mark(int readAheadLimit)标记流中的当前位置boolean markSupported()判断此流是否支持mark()操作int read()从文件中读取单个字符int read(char[] cbuf)从文件中读取字符到cbufabstract int read(char[] cbuf, int off, int len)将文件中的字符读入cbuf数组,从off位置开始,读取len个字符。三个read方法在字符可用、发生I/O异常或者已经到达流的末尾前,此方法会一直阻塞int read(CharBuffer target)试图将文件中的字符读入指定的字符缓冲区boolean ready()判断是否准备读取此流voi reset()重置该流long skip(long n)跳过n个字符
来源: http://www.cnblogs.com/szlbm/p/5513124.html


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:

方    法作    用Writer append(char c)将制定字符添加到此writerWriter append(CharSequence csq)将制定字符序列添加到此writerWriter append(CharSequence csq, int start, int end)将指定字符序列的子序列添加到此writer.Appendableabstract void close()关闭此流,但要先flush()它abstract void flush()刷新该流的缓冲void write(char[] cbuf)将cbuf中的内容写入文件abstract void write(char[] cbuf, int off, int len)将字符数组cbuf中从off开始的len个字节写入文件void write(int c)写入单个字符到文件中void write(String str)写入字符串到文件中void write(String str, int off, int len)写入str从off位置开始的len个字符到文件中

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

  1. import java.io.*;
  2. public class EncodeTest {
  3. private static void readBuff(byte[] buff) throws IOException {
  4. ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(buff);
  5. int data;
  6. while ((data = in.read()) != -1)
  7. System.out.print(data + " ");
  8. System.out.println();
  9. in.close();
  10. }
  11. public static void main(String args[]) throws IOException {
  12. System.out.println("内存中采用unicode字符编码:");
  13. char c = '好';
  14. int lowBit = c & 0xFF;
  15. int highBit = (c & 0xFF00) >> 8;
  16. System.out.println("" + lowBit + " " + highBit);
  17. String s = "好";
  18. System.out.println("本地操作系统默认字符编码:");
  19. readBuff(s.getBytes());
  20. System.out.println("采用GBK字符编码:");
  21. readBuff(s.getBytes("GBK"));
  22. System.out.println("采用UTF-8字符编码:");
  23. readBuff(s.getBytes("UTF-8"));
  24. }
  25. }


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

  1. public static void main(String[] args) throws Exception
  2. {
  3. File file = new File("D:/writer.txt");
  4. Writer out = new FileWriter(file);
  5. // 声明一个String类型对象
  6. String str = "Hello World!!!";
  7. out.write(str);
  8. out.close();
  9. // 读文件操作
  10. Reader in = new FileReader(file);
  11. // 开辟一个空间用于接收文件读进来的数据
  12. char c0[] = new char[1024];
  13. int i = 0;
  14. // 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
  15. i = in.read(c0);
  16. in.close();
  17. if (-1 == i)
  18. {
  19. System.out.println("文件中无数据");
  20. }
  21. else
  22. {
  23. System.out.println(new String(c0, 0, i));
  24. }
  25. }

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":

  1. public static void main(String[] args) throws Exception{
  2. File file = new File("D:/writer.txt");
  3. Writer out = new FileWriter(file);
  4. // 声明一个String类型对象
  5. String str = "Hello World!!!";
  6. out.write(str);
  7. out.close();
  8. // 读文件操作
  9. Reader in = new FileReader(file);
  10. // 开辟一个空间用于接收文件读进来的数据
  11. char c0[] = new char[1024];
  12. int i = 0;
  13. // 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
  14. i = in.read(c0);
  15. in.close();
  16. if (-1 == i) {
  17. System.out.println("文件中无数据");
  18. }else{
  19. System.out.println(new String(c0, 0, i));
  20. }
  21. }

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

  1. 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:

  1. public static void main(String[] args) throws Exception{
  2. File file = new File("D:/buffered.txt");
  3. Writer writer = new FileWriter(file);
  4. BufferedWriter bw = new BufferedWriter(writer);
  5. bw.write("1234\n");
  6. bw.write("2345\n");
  7. bw.write("3456\n");
  8. bw.write("\n");
  9. bw.write("4567\n");
  10. bw.close();
  11. writer.close();
  12. if (file.exists() && file.getName().endsWith(".txt")){
  13. Reader reader = new FileReader(file);
  14. BufferedReader br = new BufferedReader(reader);
  15. String str = null;
  16. while ((str = br.readLine())!= null){
  17. System.out.println(str);
  18. }
  19. reader.close();
  20. br.close();
  21. }
  22. }

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:

  1. 1234
  2. 2345
  3. 3456
  4. 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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