Java 流

在Java编程中，IO（输入输出）是重要的组成部分，Java应用常常需要从外界输入数据或者把数据输出到外界。

Java IO的核心用一句话概括：抽象类或接口之中的抽象方法会根据实例化子类的不同，会完成不同的功能。所有的IO操作都在java.io包之中进行定义，而且整个java.io包实际上就是五个类和一个接口： 
（1）五个类：File、InputStream、OutputStream、Reader、Wirter； 
（2）一个接口：Serializable。

一、文件操作类File

在整个java.io包之中，File类是唯一的一个与文件本身操作有关的类，所谓的文件本身指的是：文件的创建、删除、重命名、取得文件大小、修改日期。

1、文件类对象实例化

如果要想使用File类操作文件的话，那么肯定要通过构造方法实例化File类对象，而实例化File类对象的过程之中主要使用以下两种构造方法：

（1）public File(String pathname)；//主要在Java EE的开发之中

（2）public File(File parent, String child)；//主要在Android开发之中

2、文件的基本操作

文件的基本操作，主要有两种功能：创建和删除 
（1）创建文件：

public boolean createNewFile() throws IOException；
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（2）删除文件：

public boolean delete()；
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范例：

import java.io.File;public class TestDemo {    public static void main(String[] args) throws Exception {        File file = new File("D:\\demo.txt"); // 文件的路径        if (file.exists()) { // 文件存在            file.delete(); // 删除文件        } else { // 文件不存在            file.createNewFile(); // 创建新文件        }    }}
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本程序操作就表示文件如果存在则删除，如果不存在，则创建一个新的文件，此时基本功能是实现了，不过这个程序此时却存在问题：

（1）关于路径分隔符

在windows操作系统之中，使用“\”作为路径分隔符，而在Linux系统下使用“/”作为路径的分隔符，而从实际的开发而言，大部分情况下都会在windows中做开发，而后将项目部署到linux下，那么此时，路径的分隔符都需要进行修改，这样实在是过于麻烦，为此在File类之中提供了一个常量：

public static final String separator
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（按照Java的命名规范来讲，对于全局常量应该使用大写字母的方式定义，而此处使用的是小写，是由Java的发展历史所带来的问题）。

所以以上程序实例化File类对象修改为：

 File file = new File("D:" + File.separator + "demo.txt"); // 文件的路径
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（2）之前进行文件创建的时候都是在根路径下创建完成的，如果说现在要创建的文件有目录呢？ 
例如，现在要创建一个d:\hellodemo\my\test\demo.txt文件，而此时在执行程序的时候hellodemo目录不存在，这个时候执行的话就会出现错误提示：

Exception in thread "main" java.io.IOException: 系统找不到指定的路径。
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因为现在目录不存在，所以不能创建，那么这个时候必须要首先判断要创建文件的父路径是否存在，如果不存在应该创建一个目录，之后再进行文件的创建，而要想完成这样的操作，需要以下几个方法的支持： 
①找到一个指定文件的父路径：

public File getParentFile()；
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②创建目录：

public boolean mkdirs()；
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范例：

import java.io.File;public class TestDemo {    public static void main(String[] args) throws Exception {        File file = new File("D:" + File.separator + "hellodemo"                + File.separator + "my" + File.separator + "test"                + File.separator + "demo.txt"); // 文件的路径        if (!file.getParentFile().exists()) { // 父路径不存在            file.getParentFile().mkdirs(); // 创建目录        }        if (file.exists()) { // 文件存在            file.delete(); // 删除文件        } else { // 文件不存在            file.createNewFile(); // 创建新文件        }    }}
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以后在任何的java.io.File类开发的过程之中，都一定要考虑文件目录的问题。

3、获取文件的基本信息

除了以上的常用的方法之外，在File类之中还可以通过以下的方法取得一些文件的基本信息：

（1）取得文件的名称：

public String getName()；
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（2）给定的路径是否是文件夹：

public boolean isDirectory()；
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（3）给定的路径是否是文件：

public boolean isFile()；
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（4）是否是隐藏文件：

public boolean isHidden()；
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（5）文件的最后一次修改日期：

public long lastModified()；
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（6）取得文件大小：

public long length()；
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是以字节为单位返回的。

二、字节流与字符流

使用File类执行的所有操作都是针对于文件本身，但是却没有针对于文件的内容，而要进行文件内容操作就需要通过Java之中提供的两组类完成：

（1）字节操作流：OutputStream、InputStream； 
（2）字符操作流：Writer、Reader。

但是不管是字节流还是字符流的操作，本身都表示资源操作，而执行所有的资源操作都会按照如下的几个步骤进行，下面以文件操作为例（对文件进行读、写操作）：

（1）如果要操作的是文件，那么首先要通过File类对象找到一个要操作的文件路径（路径有可能存在，有可能不存在，如果不存在，则要创建路径）； 
（2）通过字节流或字符流的子类为字节流或字符流的对象实例化（向上转型）； 
（3）执行读 / 写操作； 
（4） 最后一定要关闭操作的资源（数据流属于资源操作，资源操作必须关闭）

1、字节流

OutputStream和InputStream是字节流的两个顶层父类。让他们提供了输出流类和输入流类通用API，字节流一般用于读写二进制数据，如图像和声音数据。

[1]输出流：OutputStream

java.io.OutputStream主要的功能是进行字节数据的输出的，这个类的定义如下：

public abstract class OutputStreamextends Objectimplements Closeable, Flushable
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发现OutputStream类定义的时候实现了两个接口：Closeable、Flushable，这两个接口的定义如下：

（1）Closeable （JDK 1.5推出）：

public interface Closeable extends AutoCloseable {    public void close() throws IOException;}
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（2）Flushable（JDK 1.5推出）：

public interface Flushable {    public void flush() throws IOException;}
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对于OutputStream类而言发现其本身定义的是一个抽象类（abstract class），按照抽象类的使用原则来讲，需要定义抽象类的子类，而现在如果要执行的是文件操作，则可以使用FileOutputStream子类完成，如果按照面向对象的开发原则，子类要为抽象类进行对象的实例化，而后调用的方法以父类中定义的方法为主，而具体的实现找实例化这个父类的子类完成，也就是说在整个的操作之中，用户最关心的只有子类的构造方法：

（1）实例化FileOutputStream（新建数据）：

public FileOutputStream(File file) throws FileNotFoundException；
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（2）实例化FileOutputStream（追加数据）：

public FileOutputStream(File file, boolean append)throws FileNotFoundException
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当取得了OutputStream类的实例化对象之后，下面肯定要进行输出操作，在OutputStream类之中定义了三个方法：

（1）输出单个字节数据：

public abstract void write(int b) throws IOException；
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（2）输出一组字节数据：

public void write(byte[] b) throws IOException；
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（3）输出部分字节数据：

public void write(byte[] b, int off, int len) throws IOException；
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范例：使用OutputStream向文件之中输出数据，输出路径：d:\demo\test.txt

import java.io.File;import java.io.FileOutputStream;import java.io.OutputStream;public class TestDemo {    public static void main(String[] args) throws Exception {        //第一步：定义文件路径        File file = new File("D:"+File.separator + "demo"+ File.separator + "test.txt");        if(!file.getParentFile().exists()){            file.getParentFile().mkdirs();        }        //第二步：实例化输出流        OutputStream output = new FileOutputStream(file);        String data = "hello world !\r\nhello world !\r\nhello world !\r\nhello world !";        // 第三步：输出数据，要将数据变为字节数组输出        output.write(data.getBytes());        //第四步：关闭资源        output.close();    }}
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运行结果：

在整个的文件输出过程之中可以发现，如果现在要输出的文件不存在，那么会出现自动创建文件的情况，并且如果重复执行以上的代码，会出现新的内容覆盖掉旧内容的操作，所以下面可以使用FileOutputStream类的另外一个构造方法进行数据的追加：

OutputStream output = new FileOutputStream(file, true);
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如果说现在不想全部内容输出，也可以使用另外一个write()方法部分内容输出：

output.write(data.getBytes(), 0, 5);
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运行结果：

在OutputStream类之中所有的数据都是以字节数据为主的。

[2]输入流：InputStream

如果现在要从指定的数据源之中读取数据，使用InputStream，这个类的定义如下：

public abstract class InputStreamextends Objectimplements Closeable
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既然InputStream为抽象类，那么这个抽象类要使用就必须有子类，现在是通过文件读取内容，肯定使用FileInputStream子类进行操作，与OutputStream类的使用一样，对于FileInputStream也只关心构造方法：

public FileInputStream(File file) throws FileNotFoundException；
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在InputStream类之中，定义了三个读取数据的操作方法： 
（1）读取单个字节：

public abstract int read() throws IOException；
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注意：每次执行read()方法都会读取一个数据源的指定数据，如果现在发现已经读取到了结尾返回-1；

（2）将读取的数据保存到字节数组中：

public int read(byte[] b) throws IOException；
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注意：如果现在要读取的数据小于byte的数据，这个时候read()方法的返回值int返回的是数据个数，如果数据已经读完了，则这个时候的int返回的是-1；

（3）将读取的数据保存在部分字节数组中：

public int read(byte[] b, int off, int len) throws IOException；
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范例：一次性全部读取数据进来

import java.io.File;import java.io.FileInputStream;import java.io.InputStream;public class TestDemo {    public static void main(String[] args) throws Exception {        //第一步：定义文件路径        File file = new File("D:" + File.separator + "demo" + File.separator + "test.txt"); // 定义文件路径        if (file.exists()) { // 文件存在则可以读取            //第二步：实例化输入流            InputStream input = new FileInputStream(file);            //第三步：读取数据到字节数组            byte data[] = new byte[1024]; // 假设要读的长度是1024            int len = input.read(data); // 读取数据，返回读取个数            //第四步：关闭资源            input.close();             System.out.println("读取的数据是：【" + new String(data, 0, len) + "】");        }    }}
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范例：单个字节读取

import java.io.File;import java.io.FileInputStream;import java.io.InputStream;public class TestDemo {    public static void main(String[] args) throws Exception {        File file = new File("D:" + File.separator + "demo" + File.separator + "test.txt"); // 定义文件路径        if (file.exists()) { // 文件存在则可以读取            InputStream input = new FileInputStream(file);            byte data[] = new byte[1024]; // 假设要读的长度是1024            int foot = 0; // 操作data数组的脚标            int temp = 0;            // 第一步：temp = input.read()，读取一个单个字节，并且将内容给temp变量            // 第二步：temp != -1，将接收到的temp的数值判断是否为-1，如果为-1则表示退出循环，如果不是，则保存数据            while ((temp = input.read()) != -1) {                data[foot++] = (byte) temp; // 保存读取进来的单个字节            }            input.close(); // 关闭            System.out.println("读取的数据是：【" + new String(data, 0, foot) + "】");        }    }}
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在今后开发中，都会使用以上的while循环方式进行数据的读取。

2、字符流

[1]字符输出流：Writer

Writer类也是一个专门用于数据输出的操作类，这个类定义：

public abstract class Writerextends Objectimplements Appendable, Closeable, Flushable
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在Wirter类之中比OutputStream类最为方便的一点就是其可以直接使用String型数据输出，并且不再需要将其变为字节数组了。而Writer类本身也是一个抽象类，那么如果要使用依然要依靠它的子类，尤其是现在操作的是文件，使用FileWriter子类。 
在Wirter类之中定义的write()方法都是以字符数据为主，但是在这些方法之中，只关心一个：输出一个字符串：

public void write(String str) throws IOException;
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范例：使用Wirter类进行内容的输出

import java.io.File;import java.io.FileWriter;import java.io.Writer;public class TestDemo {    public static void main(String[] args) throws Exception {        File file = new File("D:" + File.separator + "demo" + File.separator + "test.txt"); // 定义文件路径        if (!file.getParentFile().exists()) {            file.getParentFile().mkdirs();// 创建父目录        }        Writer out = new FileWriter(file);        String data = "Hello World .";        out.write(data); // 直接输出字符串        out.close(); // 关闭输出    }}
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运行结果：

从输出来讲，Wirter类的输出要比OutputStream类更加的方便。

[2]字符输入流：Reader

Reader是进行字符数据读取的操作类，其定义：

public abstract class Readerextends Objectimplements Readable, Closeable
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在Writer类之中存在了直接输出一个字符串数据的方法，可是在Reader类之中并没有定义这样的方法，只是定义了三个按照字符读取的方法，为什么会这样？ 
因为在使用OutputStream输出数据的时候，其程序可以输出的大小一定是程序可以承受的数据大小，那么如果说使用InputStream读取的时候，可能被读取的数据非常的大，那么如果一次性全读进来了，就会出现问题，所以只能一个一个的进行读取。

在Reader类里也提供了一系列的read方法，其中一个： 
读取内容到字符数组：

public int read (char[] cbuf) throws IOException;
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注意：返回值表示读取的数据长度，如果已经读取到结尾。返回-1。

Reader依然是抽象类，那么如果从文件读取，依然使用FileReader类。

import java.io.File;import java.io.FileReader;import java.io.Reader;public class TestDemo {    public static void main(String[] args) throws Exception {        File file = new File("D:" + File.separator + "demo" + File.separator + "test.txt"); // 定义文件路径        if (file.exists()) {            Reader in = new FileReader(file); // 字符输入流            char data[] = new char[1024]; // 开辟数组            int len = in.read(data); // 读取数据            in.close();            System.out.println("读取数据内容：【" + new String(data, 0, len) + "】");        }    }}
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三、字节流与字符流的区别

通过以上的代码演示，现在可以发现，对于字节流和字符流可以完成类似的功能，那么在开发之中使用那一种呢？两者的区别：

字节流在进行IO操作的时候，直接针对的是操作的数据终端（例如：文件），而字符流操作的时候不是直接针对于终端，而是针对于缓存区（理解为内存）操作，而后由缓存取操作终端（例如：文件），属于间接操作，按照这样的方式，如果说在使用字节流的时候不关闭最后的输出流操作，也可以将所有的内容进行输出，而字符输出流的时候如果不关闭，则意味着缓冲区之中的内容不会被输出，当然，这个时候可以由用户自己去调用flush()方法进行强制性的手工清空：

import java.io.File;import java.io.FileWriter;import java.io.Writer;public class TestDemo {    public static void main(String[] args) throws Exception {        File file = new File("D:" + File.separator + "demo"                + File.separator + "test.txt"); // 定义文件路径        if (!file.getParentFile().exists()) {            file.getParentFile().mkdirs();// 创建父目录        }        Writer out = new FileWriter(file);        String data = "Hello World .";        out.write(data) ;   // 直接输出字符串        out.flush() ;   // 清空缓冲区    }}
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对于电脑磁盘或者是网络数据传输上，使用最多的数据类型都是字节数据，包括图片、音乐、各种可执行程序也都是字节数据，很明显，字节数据要比字符数据更加的广泛，但是在进行中文处理的过程之中，字符流又要比字节流方便许多，所以如果要使用的话，首先考虑的是字节流（还有一个原因是因为字节流和字符流的代码形式类似），如果有中文处理的问题，才会考虑使用字符流。

四、综合实例：文件拷贝

1、实现思路： 
如果要想实现文件的复制那么肯定要使用的是字节流，因为文件有可能是图片，而对于这样的操作有两种实现方式： 
（1）方式一：将要复制的文件内容全部读取到内存之中，而后将所有内容一次输出到目标文件之中； 
（2）方式二：采用边读边写的方式一块一块的进行文件的拷贝。 
很明显，使用方式二会更加的方便，因为如果要复制的文件很大，那么方式一是不可能在内存之中装如此只大的数据量，所以全部读取是不太可能的。

需要拷贝的文件如下，约47M：

2、拷贝程序：

import java.io.File;import java.io.FileInputStream;import java.io.FileOutputStream;import java.io.InputStream;import java.io.OutputStream;public class TestDemo {    public static void main(String[] args) throws Exception {        File inFile = new File("D:" + File.separator + "demo"                + File.separator + "test.zip"); // 定义文件路径        File outFile = new File("D:" + File.separator + "demo"                + File.separator + "test2.zip"); // 定义文件路径        long start = System.currentTimeMillis();        if (!inFile.exists()) { // 源文件不存在            System.out.println("源文件不存在！");            System.exit(1); // 程序退出        }        if(!outFile.getParentFile().exists()){            outFile.getParentFile().mkdirs();        }        InputStream input = new FileInputStream(inFile);        OutputStream output = new FileOutputStream(outFile);        int temp = 0;//保存每次读取的个数        byte data[] = new byte[4096]; // 每次读取4096字节        while ((temp = input.read(data)) != -1) { // 将每次读取进来的数据保存在字节数组里，并返回读取的个数            output.write(data, 0, temp); // 输出数组        }        long end = System.currentTimeMillis();        System.out.println("拷贝完成，所花费的时间：" + (end - start) + "毫秒");        input.close();        output.close();    }}
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