JAVA初窥：IO流

在Java中，对于数据的输入/输出（I/O）操作以“流”（stream）方式进行，数据的来源可以是文件、网络、内存缓存等。

一、JavaIO流的分类

J2SDK提供了各种各样的“流”，用以操作不同种类的数据，J2SDK所提供的所有流都位于java.io包内，从不同的角度对这些流进行归类：

• 按数据流向不同可以分为输入流和输出流。
• 按处理数据单位不同可以分为字节流和字符流。
• 按照流类的功能不同可以分为节点流和处理流。

输入流和输出流

流具有方向性，至于是输入流还是输出流则是一个相对的概念，一般是站在程序的角度去判断，从数据源读取数据到程序中的是输入流，相反从程序中向外写数据的是输出流。

字节流和字符流

字节流以字节（byte，1byte=8bit）为单位，一个字节一个字节的读写数据。从上图可以看出，所有的字节流均继承自抽象类InputStream/OutputStream。
字符流以字符（Java中，一个字符为2byte=16bit）为单位，一个字符一个字符的读写数据。所有的字符流均继承自抽象类Reader/Writer。

节点流和处理流

节点流为直接与数据源（节点）相连，可以从数据源读写数据的流。

处理流是“连接”在已存在的流（节点流或处理流）之上，可以为程序提供更加强大的读写操作功能的流。

二、InputStream，OutputStream，Reader和Writer

InputStream是所有字节输入流的超类，其包含的基本方法如下。

// 从输入流中读取一个字节。并以整数的形式返回（0-255）。// 如果读取前已经到了输入流的末尾返回-1。int read() throws IOException;// 从输入流中读取一定数量的字节，并将其存储在缓冲区数组 b中。以整数形式返回实际读取的字节数。// 如果读取前已经到了输入流的末尾返回-1。int read(byte[] b) throws IOException;// 读取输入流中len个字节到数组 b中，并将读取的第一个字节存储在元素 b[off] 中，下一个存储在 b[off+1] 中，依次类推。// 读取的字节数最多等于 len，也可能小于该值。以整数形式返回实际读取的字节数。// 如果读取前已经到了输入流的末尾返回-1。int read(byte[] b, int off, int len) throws IOException;// 跳过和丢弃此输入流中数据的 n个字节。返回跳过的实际字节数。// 如果 n为负数，则不跳过任何字节。long skip(long n) throws IOException;// 返回此输入流下一个方法调用可以不受阻塞地从此输入流读取（或跳过）的估计字节数。// 如果到达输入流末尾，则返回 0。int available() throws IOException;// 关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。void close() throws IOException;// 在此输入流中标记当前的位置。调用reset()方法会根据此标记的位置重新定位此流，以便后续重新读取相同的字节。// readlimit参数告知此输入流在标记位置失效之前允许读取的字节数。void mark(int readlimit);// 将此流重新定位到最后一次对此输入流调用 mark()方法时的位置。void reset() throws IOException;// 测试此输入流是否支持 mark()和 reset() 方法。// 是否支持 mark()和 reset()是特定输入流实例的不变属性。boolean markSupported();

OutputStream是所有字节输出流的超类，其包含的基本方法如下。

// 将指定的字节写入此输出流。// 要写入的字节是参数 b的低8位，b的 24 个高位将被忽略。void write(int b) throws IOException;// 将一个字节数组中的数据写入输出流。void write(byte[] b) throws IOException;// 将指定 byte数组中从偏移量 off 开始的 len 个字节写入此输出流。void write(byte[] b, int off, int len) throws IOException;// 刷新此输出流并强制将输出流中缓存的数据写出。void flush() throws IOException;// 关闭此输出流并释放与此流有关的所有系统资源。void close() throws IOException;

Reader是所有字符输入流的超类，其包含的基本方法如下。

// 试图将字符读入指定的字符缓冲区。// 返回添加到缓冲区中的字符数量。int read(CharBuffer target) throws IOException;// 读取单个字符，并以整数的形式返还，范围在 0 到 65535 之间。// 如果读取前已经到了输入流的末尾返回-1.int read() throws IOException;// 将字符读入数组cbuf，并返回读取的字符数。// 如果读取前已经到了输入流的末尾返回-1.int read(char[] cbuf) throws IOException;// 读取输入流中len个字符到数组 cbuf中,并将读取的第一个字符存储在元素cbuf[off]中，下一个存储在 cbuf[off+1]中，依次类推。// 读取的字符数最多等于 len，也可能小于该值。以整数形式返回实际读取的字符数。// 如果读取前已经到了输入流的末尾返回-1.int read(char[] cbuf, int off, int len) throws IOException;// 跳过和丢弃此输入流中数据的 n个字符。返回跳过的实际字符数。// 如果 n 为负数，则不跳过任何字符。long skip(long n) throws IOException;// 判断是否准备读取此流。boolean ready() throws IOException;// 关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。void close() throws IOException;// 在此输入流中标记当前的位置。调用reset()方法会根据此标记的位置重新定位此流，以便后续重新读取相同的字符。// readlimit参数告知此输入流在标记位置失效之前允许读取的字符数。void mark(int readlimit);// 将此流重新定位到最后一次对此输入流调用 mark()方法时的位置。void reset() throws IOException;// 测试此输入流是否支持 mark()和 reset() 方法。// 是否支持 mark()和 reset()是特定输入流实例的不变属性。boolean markSupported();

Writer是所有字符输出流的超类，其包含的基本方法如下。

// 将指定的字符写入此输出流。// 要写入的字符是参数 c的低16位。c的 16 个高位将被忽略。void write(int c) throws IOException;// 将一字符数组中的数据写入输出流。void write(char[] cbuf) throws IOException;// 将指定 cbuf数组中从偏移量 off 开始的 len 个字符写入此输出流。void write(char[] cbuf, int off, int len) throws IOException;// 将字符串str写入此输出流。void write(String str) throws IOException;// 将字符串str中从off开始的len个字符写入此输出流。void write(String str, int off, int len) throws IOException;// 将指定字符序列添加到此 writer。Writer append(CharSequence csq) throws IOException;// 将指定字符序列中索引从start到end之间的字符写入到此输出流。Writer append(CharSequence csq, int start, int end) throws IOException;// 将指定字符添加到此 writer。Writer append(char c) throws IOException;// 刷新此输出流并强制将输出流中缓冲的数据写出。void flush() throws IOException;// 关闭此输出流并释放与此流有关的所有系统资源。void close() throws IOException;

三、节点流

根据数据来源不同对节点流进行分类如下图。
数据源类型字符流字节流File（文件）FileReader
FileWriterFileInputStream
FileOutputStreamMemory Array（内存数组）     CharArrayReader           
CharArrayWriterByteArrayInputStream
ByteArrayOutputStream    Memory String（字符串）StringReader
StringWriter/Pipe（管道）PipedReader
PipedWriterPipedInputStream
PipedOutputStream

四、处理流  

缓冲流

J2SDK提供了四种缓冲流：BufferedReader、BufferedWriter、BufferedInputStream和BufferedOutputStream。缓冲流对读写的数据提供了缓冲的功能，可以提高读写的效率，同时还增加了一些新的方法。
BufferedReader新增了readLine()方法用于读取一行字符串（以\r或\n分隔）。

BufferedWriter新增了newLine()方法用于写入一个分隔符。

public static void main(String[] args) {try {BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("D:\\io\\bufferedTest.txt"));String s;for (int i = 0; i < 10; i++) {s = String.valueOf(Math.random());bw.write(s);bw.newLine();}bw.flush();bw.close();Reader reader = new FileReader("D:\\io\\bufferedTest.txt");BufferedReader br = new BufferedReader(reader);while ((s = br.readLine()) != null) {System.out.println(s);}br.close();} catch (FileNotFoundException e) {System.out.println("找不到指定文件!");System.exit(-1);} catch (IOException e) {System.out.println("系统错误！");System.exit(-1);}}

转换流

J2SDK提供了InputStreamReader和OutputStreamWriter两个转换流，用于将字节流转换为字符流。

public static void main(String[] args) {try {OutputStream outStream = new FileOutputStream("D:\\io\\transformIo.txt");OutputStreamWriter outWriter = new OutputStreamWriter(outStream);outWriter.write("2017年3月25日风雨大作。。。");outWriter.close();outWriter = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("D:\\io\\transformIo.txt", true), "GBK");outWriter.write("2017年3月26日电闪雷鸣。。。");outWriter.close();} catch (FileNotFoundException e) {System.out.println("找不到指定文件!");System.exit(-1);} catch (UnsupportedEncodingException e) {System.out.println("编码异常！");System.exit(-1);} catch (IOException e) {System.out.println("写入错误！");System.exit(-1);}System.out.println("写入成功！");}

数据流

J2SDK提供了DataInputStream和DataOutputStream两个数据流，用以提供存取与机器无关的Java原始数据类型数据（如：int，double等）的方法。

public static void main(String[] args) {try {ByteArrayOutputStream byteOut = new ByteArrayOutputStream();DataOutputStream dataOut = new DataOutputStream(byteOut);dataOut.writeChar(65);dataOut.writeUTF("B");dataOut.writeBoolean(false);dataOut.writeChars("CD");dataOut.writeFloat(0.1111f);dataOut.close();DataInputStream dataIn = new DataInputStream(new ByteArrayInputStream(byteOut.toByteArray()));System.out.println(dataIn.readChar());System.out.println(dataIn.readUTF());System.out.println(dataIn.readBoolean());System.out.println(dataIn.readChar());System.out.println(dataIn.readChar());System.out.println(dataIn.readFloat());} catch (IOException e) {System.out.println("写入错误！");System.exit(-1);}}

Print流

J2SDK提供了PrintWriter和PrintStream两个Print流，提供了重载的print()和println()方法用于多种数据类型的输出。

public static void main(String[] args) {try {FileOutputStream in = new FileOutputStream("D:\\io\\PrintIoTest.txt");PrintStream printer = new PrintStream(in);System.setOut(printer);BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));String s;while ((s = br.readLine()) != null) {if (s.equalsIgnoreCase("exit")) {break;}System.out.println(s);}} catch (IOException e) {System.out.println("系统错误！");System.exit(-1);}}

Object流

J2SDK提供了ObjectInputStream和ObjectOutputStream两个Object流，用于将实现了Serializable接口的对象实例直接以二进制的形式进行存取的方法。

import java.io.Serializable;class User implements Serializable {private static final long serialVersionUID = 1L;String userName;int userAge;transient String phoneNum;}

public static void main(String[] args) {User user = new User();user.phoneNum = "0756-8888888";user.userAge = 17;user.userName = "弄玉";OutputStream os;try {os = new FileOutputStream("D:\\io\\ObjectIoTest.txt");ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os);oos.writeObject(user);oos.flush();oos.close();FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\io\\ObjectIoTest.txt");ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);user = (User) ois.readObject();System.out.println(user.userName + " " + user.userAge + " "+ user.phoneNum);ois.close();} catch (FileNotFoundException e) {System.out.println("找不到指定文件!");System.exit(-1);} catch (ClassNotFoundException e) {System.out.println("类型错误!");System.exit(-1);} catch (IOException e) {System.out.println("系统错误！");System.exit(-1);}}

对于对象中使用transient关键字修饰的属性在序列化时将被忽略。对象还可以通过实现Externalizable接口，并实现writeExternal()和readExternal()方法来自己指定序列化和反序列化的实现过程。

五、流操作的典型示例

import java.io.File;import java.io.FileInputStream;import java.io.FileNotFoundException;import java.io.FileOutputStream;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.OutputStream;public class FileOperator {private static final int bytes = 1024 * 1024;/** * 文件复制 * @param sourcePath 文件源路径，例如：“D:\\IO\text.txt” * @param targetPath 目标文件路径 */public static void copyFile(String sourcePath, String targetPath) {File sourceFile = new File(sourcePath);long targetSize = 0;try {byte[] buffer = new byte[bytes];InputStream inStream = new FileInputStream(sourceFile); // 读入源文件OutputStream outStream = new FileOutputStream(targetPath);int len;while ((len = inStream.read(buffer)) > 0) {outStream.write(buffer, 0, len);targetSize += len;}outStream.close();inStream.close();} catch (FileNotFoundException e) {System.out.println("系统找不到指定文件：" + sourcePath);System.exit(-1);} catch (IOException e) {System.out.println("文件复制发生错误，复制失败！");System.exit(-1);}System.out.println("复制完成：");System.out.println("源文件大小：" + sourceFile.length());System.out.println("复制大小：" + targetSize);}public static void main(String[] args) {String sourcePath = "D:\\io\\";String targetPath = "D:\\a";File file=new File(sourcePath);System.out.println(file.getAbsolutePath());System.out.println(file.getPath());System.out.println(file.getName());System.out.println(file.getParent());copyFolder(sourcePath, targetPath);}/** * 复制文件夹 * @param sourcePath 文件夹源路径，例如:“D:\\IO” * @param targetPath 目标文件夹路径 */public static void copyFolder(String sourcePath, String targetPath) {File sourceFile = new File(sourcePath);File targetFolder=new File(targetPath);if(!targetFolder.exists()){targetFolder.mkdirs();}if(sourceFile.isDirectory()){File[] files=sourceFile.listFiles();for(File file:files){if(file.isDirectory()){copyFolder(file.getAbsolutePath(), targetPath+File.separator+file.getName());}else{copyFile(file.getAbsolutePath(),targetPath+File.separator+file.getName());}}}else{copyFile(sourcePath,targetPath+File.separator+sourceFile.getName());}}}