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IO流你了解多少

网友: 文章列表 2024-03-21 16:39:49

IO流你了解多少

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1 初始IO

IO，即in和out，也就是输入和输出，指应用程序和外部设备之间的数据传递，常见的外部设备包括文件、管道、网络连接。

Java 中是通过流处理IO 的，那么什么是流？

流（Stream），是一个抽象的概念，是指一连串的数据（字符或字节），是以先进先出的方式发送信息的通道。

当程序需要读取数据的时候，就会开启一个通向数据源的流，这个数据源可以是文件，内存，或是网络连接。类似的，当程序需要写入数据的时候，就会开启一个通向目的地的流。这时候你就可以想象数据好像在这其中“流”动一样。

一般来说关于流的特性有下面几点：

  1. 先进先出：最先写入输出流的数据最先被输入流读取到。
  2. 顺序存取：可以一个接一个地往流中写入一串字节，读出时也将按写入顺序读取一串字节，不能随机访问中间的数据。（RandomAccessFile除外）
  3. 只读或只写：每个流只能是输入流或输出流的一种，不能同时具备两个功能，输入流只能进行读操作，对输出流只能进行写操作。在一个数据传输通道中，如果既要写入数据，又要读取数据，则要分别提供两个流。

1.1 为什么要学习IO流

  • 通过变量,数组,或者集合存储数据
    • 都是不能永久化存储 , 因为数据都是存储在内存中
    • 只要代码运行结束，所有数据都会丢失
  • 使用IO流
    • 1，将数据写到文件中，实现数据永久化存储
    • 2，把文件中的数据读取到内存中(Java程序)

1.2 什么是IO流

  • I 表示intput ，是数据从硬盘进内存的过程，称之为读。
  • O 表示output ，是数据从内存到硬盘的过程。称之为写
  • IO的数据传输，可以看做是一种数据的流动，按照流动的方向，以内存为参照物，进行读写操作
    • 简单来说：内存在读，内存在写

1.3 IO流的分类

  • 按照流向区分
    • 输入流 : 用来读取数据
    • 输出流 : 用来写入数据
  • 按照类型区分
    • 字节流
    • 字符流
  • 注意 :
    • 字节流可以操作任意文件
    • 字符流只能操作纯文本文件
    • 用windows记事本打开能读的懂，那么这样的文件就是纯文本文件。

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1、输入流与输出流

输入与输出是相对于应用程序而言的，比如文件读写，读取文件是输入流，写文件是输出流，这点很容易搞反。

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2、字节流与字符流

字节流和字符流的用法几乎完成全一样，区别在于字节流和字符流所操作的数据单元不同，字节流操作的单元是数据单元是8位的字节，字符流操作的是数据单元为16位的字符。

为什么要有字符流？

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Java中字符是采用Unicode标准，Unicode 编码中，一个英文字母或一个中文汉字为两个字节。

而在UTF-8编码中，一个中文字符是3个字节。例如下面图中，“云深不知处”5个中文对应的是15个字节：-28-70-111-26-73-79-28-72-115-25-97-91-27-92-124

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那么问题来了，如果使用字节流处理中文，如果一次读写一个字符对应的字节数就不会有问题，一旦将一个字符对应的字节分裂开来，就会出现乱码了。为了更方便地处理中文这些字符，Java就推出了字符流。

字节流和字符流的其他区别：

字节流一般用来处理图像、视频、音频、PPT、Word等类型的文件。字符流一般用于处理纯文本类型的文件，如TXT文件等，但不能处理图像视频等非文本文件。用一句话说就是：字节流可以处理一切文件，而字符流只能处理纯文本文件。
字节流本身没有缓冲区，缓冲字节流相对于字节流，效率提升非常高。而字符流本身就带有缓冲区，缓冲字符流相对于字符流效率提升就不是那么大了。

3、节点流和处理流

节点流：直接操作数据读写的流类，比如FileInputStream

处理流：对一个已存在的流的链接和封装，通过对数据进行处理为程序提供功能强大、灵活的读写功能，例如BufferedInputStream（缓冲字节流）

处理流和节点流应用了Java的装饰者设计模式。

下图就很形象地描绘了节点流和处理流，处理流是对节点流的封装，最终的数据处理还是由节点流完成的。

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在诸多处理流中，有一个非常重要，那就是缓冲流。

我们知道，程序与磁盘的交互相对于内存运算是很慢的，容易成为程序的性能瓶颈。减少程序与磁盘的交互，是提升程序效率一种有效手段。缓冲流，就应用这种思路：普通流每次读写一个字节，而缓冲流在内存中设置一个缓存区，缓冲区先存储足够的待操作数据后，再与内存或磁盘进行交互。这样，在总数据量不变的情况下，通过提高每次交互的数据量，减少了交互次数。

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2 字节流输出流

InputStream类有很多的实现子类，下面列举了一些比较常用的：

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2.1 字节输出流入门

  • FileOutputStream类 :
    • OutputStream有很多子类，我们从最简单的一个子类开始。
    • java.io.FileOutputStream 类是文件输出流，用于将数据写出到文件
  • 字节输出流OutputStream主要方法：
    • write(byte[] b) ：将 b.length 个字节从指定 byte 数组写入此文件输出流中。
    • write(byte[] b, int off, int len) ：将指定 byte 数组中从偏移量 off 开始的 len 个字节写入此文件输出流。
    • write(int b) ：将指定字节写入此文件输出流。
    • close() ：关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。
    public class FileOutputStreamConstructor throws IOException {public static void main(String[] args) {// 使用File对象创建流对象File file = new File("a.txt");FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);// 使用文件名称创建流对象FileOutputStream fos = new FileOutputStream("b.txt");}
}
  • 字节输出流写数据快速入门
    • 创建字节输出流对象。
    • 写数据
    • 释放资源
    package com.itheima.outputstream_demo;import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;/*字节输出流写数据快速入门 :1 创建字节输出流对象。2 写数据3 释放资源*/
public class OutputStreamDemo1 {public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建字节输出流对象// 如果指定的文件不存在 , 会自动创建文件// 如果文件存在 , 会把文件中的内容清空FileOutputStream fos = new FileOutputStream("day11_demo\\\\a.txt");// 写数据// 写到文件中就是以字节形式存在的// 只是文件帮我们把字节翻译成了对应的字符 , 方便查看fos.write(97);fos.write(98);fos.write(99);// 释放资源// while(true){}// 断开流与文件中间的关系fos.close();}
}

2.2 字节输出流写数据的方法

  • 字节流写数据的方法

    • 1 void write(int b) 一次写一个字节数据
    • 2 void write(byte[] b) 一次写一个字节数组数据
    • 3 void write(byte[] b, int off, int len) 一次写一个字节数组的部分数据
    package com.itheima.outputstream_demo;import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;/*字节流写数据的3种方式1 void write​(int b)	一次写一个字节数据2 void write​(byte[] b)	一次写一个字节数组数据3 void write​(byte[] b, int off, int len)	一次写一个字节数组的部分数据*/
public class OutputStreamDemo2 {public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建字节输出流对象FileOutputStream fos = new FileOutputStream("day11_demo\\\\a.txt");// 写数据
//        1 void write​(int b)	一次写一个字节数据fos.write(97);fos.write(98);fos.write(99);//        2 void write​(byte[] b)	一次写一个字节数组数据byte[] bys = {65, 66, 67, 68, 69};fos.write(bys);//        3 void write​(byte[] b, int off, int len)	一次写一个字节数组的部分数据fos.write(bys, 0, 3);// 释放资源fos.close();}
}

2.3 写数据的换行和追加写入

package com.itheima.outputstream_demo;import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;/*字节流写数据的换行和追加写入1 字节流写数据如何实现换行呢？写完数据后，加换行符windows : \\r\\nlinux : \\nmac : \\r2 字节流写数据如何实现追加写入呢？通过构造方法 : public FileOutputStream(String name，boolean append)创建文件输出流以指定的名称写入文件。如果第二个参数为true ，不会清空文件里面的内容*/
public class OutputStreamDemo3 {public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建字节输出流对象FileOutputStream fos = new FileOutputStream("day11_demo\\\\a.txt");// void write(int b)  一次写一个字节数据fos.write(97);// 因为字节流无法写入一个字符串 , 把字符串转成字节数组写入fos.write("\\r\\n".getBytes());fos.write(98);fos.write("\\r\\n".getBytes());fos.write(99);fos.write("\\r\\n".getBytes());// 释放资源fos.close();}
}

package com.itheima.outputstream_demo;import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;/*字节流写数据的换行和追加写入1 字节流写数据如何实现换行呢？写完数据后，加换行符windows : \\r\\nlinux : \\nmac : \\r2 字节流写数据如何实现追加写入呢？通过构造方法 : public FileOutputStream​(String name，boolean append)创建文件输出流以指定的名称写入文件。如果第二个参数为true ，不会清空文件里面的内容*/
public class OutputStreamDemo3 {public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建字节输出流对象// 追加写数据// 通过构造方法 : public FileOutputStream​(String name，boolean append) : 追加写数据FileOutputStream fos = new FileOutputStream("day11_demo\\\\a.txt" , true);// void write​(int b)	一次写一个字节数据fos.write(97);// 因为字节流无法写入一个字符串 , 把字符串转成字节数组写入fos.write("\\r\\n".getBytes());fos.write(98);fos.write("\\r\\n".getBytes());fos.write(99);fos.write("\\r\\n".getBytes());// 释放资源fos.close();}// 写完数据换行操作private static void method1() throws IOException {// 创建字节输出流对象FileOutputStream fos = new FileOutputStream("day11_demo\\\\a.txt");// void write​(int b)	一次写一个字节数据fos.write(97);// 因为字节流无法写入一个字符串 , 把字符串转成字节数组写入fos.write("\\r\\n".getBytes());fos.write(98);fos.write("\\r\\n".getBytes());fos.write(99);fos.write("\\r\\n".getBytes());// 释放资源fos.close();}
}

3 字节输入流

3.1 字节输入流介绍

  • 字节输入流类
    • InputStream类 : 字节输入流最顶层的类 , 抽象类
      — FileInputStream类 : FileInputStream extends InputStream
  • 字节输入流InputStream主要方法：
    • read() ：从此输入流中读取一个数据字节。
    • read(byte[] b) ：从此输入流中将最多 b.length 个字节的数据读入一个 byte 数组中。
    • read(byte[] b, int off, int len) ：从此输入流中将最多 len 个字节的数据读入一个 byte 数组中。
    • close()：关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。
  • 步骤
    • 创建输入流对象
    • 读数据
    • 释放资源
  • package com.itheima.inputstream_demo;import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;/*字节输入流写数据快速入门 : 一次读一个字节第一部分 : 字节输入流类InputStream类 : 字节输入流最顶层的类 , 抽象类--- FileInputStream类 : FileInputStream extends InputStream第二部分 : 构造方法public FileInputStream(File file) :  从file类型的路径中读取数据public FileInputStream(String name) : 从字符串路径中读取数据第三部分 : 字节输入流步骤1 创建输入流对象2 读数据3 释放资源*/
public class FileInputStreamDemo1 {public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建字节输入流对象// 读取的文件必须存在 , 不存在则报错FileInputStream fis = new FileInputStream("day11_demo\\\\a.txt");// 读数据 , 从文件中读到一个字节// 返回的是一个int类型的字节// 如果想看字符, 需要强转int by = fis.read();System.out.println((char) by);// 释放资源fis.close();}
}

3.2 字节输入流读多个字节

package com.itheima.inputstream_demo;import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;/*字节输入流写数据快速入门 : 读多个字节第一部分 : 字节输入流类InputStream类 : 字节输入流最顶层的类 , 抽象类--- FileInputStream类 : FileInputStream extends InputStream第二部分 : 构造方法public FileInputStream(File file) :  从file类型的路径中读取数据public FileInputStream(String name) : 从字符串路径中读取数据第三部分 : 字节输入流步骤1 创建输入流对象2 读数据3 释放资源*/
public class FileInputStreamDemo2 {public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建字节输入流对象// 读取的文件必须存在 , 不存在则报错FileInputStream fis = new FileInputStream("day11_demo\\\\a.txt");// 读数据 , 从文件中读到一个字节// 返回的是一个int类型的字节// 如果想看字符, 需要强转
//        int by = fis.read();
//        System.out.println(by);
//        by = fis.read();
//        System.out.println(by);
//        by = fis.read();
//        System.out.println(by);
//
//        by = fis.read();
//        System.out.println(by);
//        by = fis.read();
//        System.out.println(by);
//        by = fis.read();
//        System.out.println(by);// 循环改进int by;// 记录每次读到的字节while ((by = fis.read()) != -1) {System.out.print((char) by);}// 释放资源fis.close();}
}

3.3 图片的拷贝

package com.itheima.inputstream_demo;import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;/*需求 : 把 "图片路径\\xxx.jpg" 复制到当前模块下分析：复制文件，其实就把文件的内容从一个文件中读取出来(数据源)，然后写入到另一个文件中(目的地)数据源：xxx.jpg  --- 读数据 --- FileInputStream目的地：模块名称\\copy.jpg --- 写数据 --- FileOutputStream*/
public class FileInputStreamDemo2 {public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建字节输入流对象FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\\\传智播客\\\\安装包\\\\好看的图片\\\\liqin.jpg");// 创建字节输出流FileOutputStream fos = new FileOutputStream("day11_demo\\\\copy.jpg");// 一次读写一个字节int by;while ((by = fis.read()) != -1) {fos.write(by);}// 释放资源fis.close();fos.close();}
}

3.4 异常的捕获处理

  • JDK7版本之前处理方式 : 手动释放资源
    package com.itheima.inputstream_demo;import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;/*需求 : 对上一个赋值图片的代码进行使用捕获方式处理*/
public class FileInputStreamDemo4 {public static void main(String[] args) {FileInputStream fis = null ;FileOutputStream fos = null;try {// 创建字节输入流对象fis = new FileInputStream("D:\\\\传智播客\\\\安装包\\\\好看的图片\\\\liqin.jpg");// 创建字节输出流fos = new FileOutputStream("day11_demo\\\\copy.jpg");// 一次读写一个字节int by;while ((by = fis.read()) != -1) {fos.write(by);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {// 释放资源if(fis != null){try {fis.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}// 释放资源if(fos != null){try {fos.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}
}
  • JDK7版本优化处理方式 : 自动释放资源

    • JDK7优化后可以使用 try-with-resource 语句 , 该语句确保了每个资源在语句结束时自动关闭。
      简单理解 : 使用此语句,会自动释放资源 , 不需要自己在写finally代码块了

    • 格式 :

      格式 :  
try (创建流对象语句1 ; 创建流对象语句2 ...) {// 读写数据} catch (IOException e) {处理异常的代码...}举例 :try ( FileInputStream fis1 = new FileInputStream("day11_demo\\\\a.txt") ; FileInputStream fis2 = new FileInputStream("day11_demo\\\\b.txt") ) {// 读写数据} catch (IOException e) {处理异常的代码...}
  • 代码实践
    package com.itheima.inputstream_demo;import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;/*JDK7版本优化处理方式需求 : 对上一个赋值图片的代码进行使用捕获方式处理*/
public class FileInputStreamDemo5 {public static void main(String[] args) {try (// 创建字节输入流对象FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\\\传智播客\\\\安装包\\\\好看的图片\\\\liqin.jpg");// 创建字节输出流FileOutputStream fos = new FileOutputStream("day11_demo\\\\copy.jpg")) {// 一次读写一个字节int by;while ((by = fis.read()) != -1) {fos.write(by);}// 释放资源 , 发现已经灰色 , 提示多余的代码 , 所以使用 try-with-resource 方式会自动关流// fis.close();// fos.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

3.4 字节输入流一次读一个字节数组

  • FileInputStream类 :

    • public int read(byte[] b) : 从输入流读取最多b.length个字节的数据, 返回的是真实读到的数据个数
    package com.itheima.inputstream_demo;import javax.sound.midi.Soundbank;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;/*FileInputStream类 :public int read​(byte[] b)：1 从输入流读取最多b.length个字节的数据2 返回的是真实读到的数据个数*/
public class FileInputStreamDemo6 {public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建字节输入流对象FileInputStream fis = new FileInputStream("day11_demo\\\\a.txt");//        public int read​(byte[] b)：
//        1 从输入流读取最多b.length个字节的数据
//        2 返回的是真实读到的数据个数byte[] bys = new byte[3];//        int len = fis.read(bys);
//        System.out.println(len);// 3
//        System.out.println(new String(bys));// abc
//
//        len = fis.read(bys);
//        System.out.println(len);// 2
//        System.out.println(new String(bys));// efcSystem.out.println("==========代码改进===============");//        int len = fis.read(bys);
//        System.out.println(len);// 3
//        System.out.println(new String(bys, 0, len));// abc
//
//        len = fis.read(bys);
//        System.out.println(len);// 2
//        System.out.println(new String(bys, 0, len));// efSystem.out.println("==========代码改进===============");int len;while ((len = fis.read(bys)) != -1) {System.out.print(new String(bys , 0 , len));}fis.close();}
}

  • 对复制图片的代码进行使用一次读写一个字节数组的方式进行改进

    package com.itheima.inputstream_demo;import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;/*需求 : 对复制图片的代码进行使用一次读写一个字节数组的方式进行改进FileInputStream类 :public int read​(byte[] b)：1 从输入流读取最多b.length个字节的数据2 返回的是真实读到的数据个数*/
public class FileInputStreamDemo7 {public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建字节输入流对象FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\\\传智播客\\\\安装包\\\\好看的图片\\\\liqin.jpg");// 创建字节输出流FileOutputStream fos = new FileOutputStream("day11_demo\\\\copy.jpg");byte[] bys = new byte[1024];int len;// 每次真实读到数据的个数int by;while ((len = fis.read(bys)) != -1) {fos.write(bys, 0, len);}// 释放资源fis.close();fos.close();}
}

4 字符流

与字节流类似，字符流也有两个抽象基类，分别是Reader和Writer。其他的字符流实现类都是继承了这两个类。

以Reader为例，它的主要实现子类如下图：

IO流你了解多少

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当使用字节流读取文本文件时，可能会有一个小问题。就是遇到中文字符时，可能不会显示完整的字符，那是因为一个中文字符可能占用多个字节存储。所以Java提供一些字符流类，以字符为单位读写数据，专门用于处理文本文件。

小贴士：字符流，只能操作文本文件，不能操作图片，视频等非文本文件。当我们单纯读或者写文本文件时 使用字符流 其他情况使用字节流。

4.4.1 字符输入流【Reader】

java.io.Reader抽象类是表示用于读取字符流的所有类的超类，可以读取字符信息到内存中。它定义了字符输入流的基本共性功能方法。

  • public int read()： 从输入流读取一个字符。 虽然读取了一个字符，但是会自动提升为int类型。返回该字符的Unicode编码值。如果已经到达流末尾了，则返回-1。
  • public int read(char[] cbuf)： 从输入流中读取一些字符，并将它们存储到字符数组 cbuf中 。每次最多读取cbuf.length个字符。返回实际读取的字符个数。如果已经到达流末尾，没有数据可读，则返回-1。
  • public int read(char[] cbuf,int off,int len)：从输入流中读取一些字符，并将它们存储到字符数组 cbuf中，从cbuf[off]开始的位置存储。每次最多读取len个字符。返回实际读取的字符个数。如果已经到达流末尾，没有数据可读，则返回-1。
  • public void close() ：关闭此流并释放与此流相关联的任何系统资源。

小贴士：close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

4.4.2 FileReader类

java.io.FileReader 类是读取字符文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

  • FileReader(File file)： 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的File对象。
  • FileReader(String fileName)： 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的文件的名称。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。类似于FileInputStream 。如果该文件不存在，则报FileNotFoundException。如果传入的是一个目录，则会报IOException异常。

package com.atguigu.fileio;import org.junit.Test;import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;public class FRRead {@Testpublic void test01() throws IOException {// 使用文件名称创建流对象FileReader fr = new FileReader("read.txt");// 定义变量，保存数据int b;// 循环读取while ((b = fr.read())!=-1) {System.out.println((char)b);}// 关闭资源fr.close();
/*输出结果：尚硅谷*/}@Testpublic void test02()throws IOException {// 使用文件名称创建流对象FileReader fr = new FileReader("read.txt");// 定义变量，保存有效字符个数int len;// 定义字符数组，作为装字符数据的容器char[] cbuf = new char[2];// 循环读取while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {System.out.println(new String(cbuf));}// 关闭资源fr.close();/*输出结果：尚硅谷硅最后错误数据硅，是因为最后一次流中只有一个字符“谷”，读取一个字符没有覆盖char[]数组cbuf的所有元素*/}@Testpublic void test03() throws IOException {// 使用文件名称创建流对象FileReader fr = new FileReader("read.txt");// 定义变量，保存有效字符个数int len;// 定义字符数组，作为装字符数据的容器char[] cbuf = new char[2];// 循环读取while ((len = fr.read(cbuf)) != -1) {System.out.println(new String(cbuf, 0, len));}// 关闭资源fr.close();/*输出结果：尚硅谷*/}}

4.4.3 字符输出流【Writer】

java.io.Writer 抽象类是表示用于写出字符流的所有类的超类，将指定的字符信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

  • public void write(int c) 写入单个字符。
  • public void write(char[] cbuf) 写入字符数组。
  • public void write(char[] cbuf, int off, int len) 写入字符数组的某一部分,off数组的开始索引,len写的字符个数。
  • public void write(String str) 写入字符串。
  • public void write(String str, int off, int len) 写入字符串的某一部分,off字符串的开始索引,len写的字符个数。
  • public void flush() 刷新该流的缓冲。
  • public void close() 关闭此流，但要先刷新它。

4.4.4 FileWriter类

java.io.FileWriter 类是写出字符到文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

  • FileWriter(File file)： 创建一个新的 FileWriter，给定要读取的File对象。
  • FileWriter(String fileName)： 创建一个新的 FileWriter，给定要读取的文件的名称。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径，类似于FileOutputStream。如果文件不存在，则会自动创建。如果文件已经存在，则会清空文件内容，写入新的内容。

1、写出字符数据

package com.atguigu.fileio;import org.junit.Test;import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;public class FWWrite {@Testpublic void test01()throws IOException {// 使用文件名称创建流对象FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");// 写出数据fw.write(97); // 写出第1个字符fw.write('b'); // 写出第2个字符fw.write('C'); // 写出第3个字符fw.write(30000); // 写出第4个字符，中文编码表中30000对应一个汉字。/*【注意】FileWriter与FileOutputStream不同。如果不关闭,数据只是保存到缓冲区，并未保存到文件。*/// fw.close();}@Testpublic void test02()throws IOException {// 使用文件名称创建流对象FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");// 字符串转换为字节数组char[] chars = "尚硅谷".toCharArray();// 写出字符数组fw.write(chars); // 尚硅谷// 写出从索引1开始，2个字符。fw.write(chars,1,2); // 硅谷// 关闭资源fw.close();}@Testpublic void test03()throws IOException {// 使用文件名称创建流对象FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");// 字符串String msg = "尚硅谷";// 写出字符数组fw.write(msg); //尚硅谷// 写出从索引1开始，2个字符。fw.write(msg,1,2);	// 硅谷// 关闭资源fw.close();}
}

2、续写

  • public FileWriter(File file,boolean append)： 创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。
  • public FileWriter(String fileName,boolean append)： 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

这两个构造方法，参数中都需要传入一个boolean类型的值，true 表示追加数据，false 表示清空原有数据。这样创建的输出流对象，就可以指定是否追加续写了，代码使用演示：

操作类似于FileOutputStream。

package com.atguigu.fileio;import org.junit.Test;import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;public class FWWriteAppend {@Testpublic void test01()throws IOException {// 使用文件名称创建流对象，可以续写数据FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt",true);// 写出字符串fw.write("尚硅谷真棒");// 关闭资源fw.close();}
}

3、换行

package com.atguigu.fileio;import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;public class FWWriteNewLine {public static void main(String[] args) throws IOException {// 使用文件名称创建流对象，可以续写数据FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");// 写出字符串fw.write("尚");// 写出换行fw.write("\\r\\n");// 写出字符串fw.write("硅谷");// 关闭资源fw.close();}
}

4、关闭和刷新

【注意】FileWriter与FileOutputStream不同。因为内置缓冲区的原因，如果不关闭输出流，无法写出字符到文件中。但是关闭的流对象，是无法继续写出数据的。如果我们既想写出数据，又想继续使用流，就需要flush 方法了。

  • flush ：刷新缓冲区，流对象可以继续使用。
  • close :先刷新缓冲区，然后通知系统释放资源。流对象不可以再被使用了。

代码使用演示：

package com.atguigu.fileio;import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;public class FWWriteFlush {public static void main(String[] args)throws IOException {// 使用文件名称创建流对象FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");// 写出数据，通过flushfw.write('刷'); // 写出第1个字符fw.flush();fw.write('新'); // 继续写出第2个字符，写出成功fw.flush();// 写出数据，通过closefw.write('关'); // 写出第1个字符fw.close();fw.write('闭'); // 继续写出第2个字符,【报错】java.io.IOException: Stream closedfw.close();}
}

小贴士：即便是flush方法写出了数据，操作的最后还是要调用close方法，释放系统资源。

5 缓冲流

缓冲流,也叫高效流，按照数据类型分类：

  • 字节缓冲流：BufferedInputStream，BufferedOutputStream
  • 字符缓冲流：BufferedReader，BufferedWriter

缓冲流的基本原理，是在创建流对象时，会创建一个内置的默认大小的缓冲区数组，通过缓冲区读写，减少系统IO次数，从而提高读写的效率。

5.1 构造方法

  • public BufferedInputStream(InputStream in) ：创建一个 新的缓冲输入流。
  • public BufferedOutputStream(OutputStream out)： 创建一个新的缓冲输出流。

构造举例，代码如下：

// 创建字节缓冲输入流
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("bis.txt"));
// 创建字节缓冲输出流
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("bos.txt"));
  • public BufferedReader(Reader in) ：创建一个 新的缓冲输入流。
  • public BufferedWriter(Writer out)： 创建一个新的缓冲输出流。

构造举例，代码如下：

// 创建字符缓冲输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("br.txt"));
// 创建字符缓冲输出流
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("bw.txt"));

5.2 效率测试

查询API，缓冲流读写方法与基本的流是一致的，我们通过复制大文件（375MB），测试它的效率。

package com.atguigu.buffer;import org.junit.Test;import java.io.*;public class BufferedIO {@Testpublic void testNoBuffer() throws IOException {// 记录开始时间long start = System.currentTimeMillis();// 创建流对象FileInputStream fis = new FileInputStream("jdk8.exe");FileOutputStream fos = new FileOutputStream("copy.exe");// 读写数据byte[] data = new byte[1024];int len;while ((len = fis.read(data)) != -1) {fos.write(data,0,len);}fos.close();fis.close();// 记录结束时间long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("普通流复制时间:"+(end - start)+" 毫秒");}@Testpublic void testUseBuffer() throws IOException {// 记录开始时间long start = System.currentTimeMillis();// 创建流对象BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk8.exe"));BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));// 读写数据int len;byte[] data = new byte[1024];while ((len = bis.read(data)) != -1) {bos.write(data, 0 , len);}bos.close();bis.close();// 记录结束时间long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("缓冲流使用数组复制时间:"+(end - start)+" 毫秒");}
}

5.3 字符缓冲流特有方法

字符缓冲流的基本方法与普通字符流调用方式一致，不再阐述，我们来看它们具备的特有方法。

  • BufferedReader：public String readLine(): 读一行文字。
  • BufferedWriter：public void newLine(): 写一行行分隔符,由系统属性定义符号。
package com.atguigu.buffer;import org.junit.Test;import java.io.*;public class BufferedIOLine {@Testpublic void testReadLine()throws IOException {// 创建流对象BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt"));// 定义字符串,保存读取的一行文字String line;// 循环读取,读取到最后返回nullwhile ((line = br.readLine())!=null) {System.out.println(line);}// 释放资源br.close();}@Testpublic void testNewLine()throws IOException{// 创建流对象BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt"));// 写出数据bw.write("尚");// 写出换行bw.newLine();bw.write("硅");bw.newLine();bw.write("谷");bw.newLine();// 释放资源bw.close();}
}

5.4 流的关闭顺序

package com.atguigu.buffer;import org.junit.Test;import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;public class IOClose {@Testpublic void test01() throws IOException {FileWriter fw = new FileWriter("d:/1.txt");BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);bw.write("hello");fw.close();bw.close();//java.io.IOException: Stream closed/*缓冲流BufferedWriter，把数据先写到缓冲区，默认情况下是当缓冲区满，或调用close，或调用flush这些情况才会把缓冲区的数据输出。bw.close()时，需要把数据从缓冲区的数据输出。数据的流向： 写到bw（缓冲区）-->fw ->"d:/1.txt"此时，我先把fw关闭了，bw的数据无法输出了*/}@Testpublic void test02() throws IOException {FileWriter fw = new FileWriter("d:/1.txt");BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);bw.write("hello");bw.close();fw.close();/*原则：先关外面的，再关里面的。例如：FileWriter fw = new FileWriter("d:/1.txt"); //里面        穿内衣BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw); //外面        穿外套关闭bw.close();  //先关外面的                                先脱外套fw.close(); //再关里面的                                 再脱内衣*/}
}

6 其他内容

6.1 位、字节、字符

字节(Byte)是计量单位，表示数据量多少，是计算机信息技术用于计量存储容量的一种计量单位，通常情况下一字节等于八位。

字符(Character)计算机中使用的字母、数字、字和符号，比如’A’、‘B’、’$’、’&'等。

一般在英文状态下一个字母或字符占用一个字节，一个汉字用两个字节表示。

字节与字符：

  • ASCII 码中，一个英文字母（不分大小写）为一个字节，一个中文汉字为两个字节。
  • UTF-8 编码中，一个英文字为一个字节，一个中文为三个字节。
  • Unicode 编码中，一个英文为一个字节，一个中文为两个字节。
  • 符号：英文标点为一个字节，中文标点为两个字节。例如：英文句号 . 占1个字节的大小，中文句号 。占2个字节的大小。
  • UTF-16 编码中，一个英文字母字符或一个汉字字符存储都需要 2 个字节（Unicode 扩展区的一些汉字存储需要 4 个字节）。
  • UTF-32 编码中，世界上任何字符的存储都需要 4 个字节。

6.2 IO流效率对比

首先，对比下普通字节流和缓冲字节流的效率：

public class MyTest {public static void main(String[] args) throws IOException {File file = new File("C:/Mu/test.txt");StringBuilder sb = new StringBuilder();for (int i = 0; i < 3000000; i++) {sb.append("abcdefghigklmnopqrstuvwsyz");}byte[] bytes = sb.toString().getBytes();long start = System.currentTimeMillis();write(file, bytes);long end = System.currentTimeMillis();long start2 = System.currentTimeMillis();bufferedWrite(file, bytes);long end2 = System.currentTimeMillis();System.out.println("普通字节流耗时：" + (end - start) + " ms");System.out.println("缓冲字节流耗时：" + (end2 - start2) + " ms");}// 普通字节流public static void write(File file, byte[] bytes) throws IOException {OutputStream os = new FileOutputStream(file);os.write(bytes);os.close();}// 缓冲字节流public static void bufferedWrite(File file, byte[] bytes) throws IOException {BufferedOutputStream bo = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file));bo.write(bytes);bo.close();}
}

运行结果：

普通字节流耗时：250 ms
缓冲字节流耗时：268 ms

这个结果让我大跌眼镜，不是说好缓冲流效率很高么？要知道为什么，只能去源码里找答案了。翻看字节缓冲流的write方法：

public synchronized void write(byte b[], int off, int len) throws IOException {if (len >= buf.length) {/* If the request length exceeds the size of the output buffer,flush the output buffer and then write the data directly.In this way buffered streams will cascade harmlessly. */flushBuffer();out.write(b, off, len);return;}if (len > buf.length - count) {flushBuffer();}System.arraycopy(b, off, buf, count, len);count += len;
}

注释里说得很明白：如果请求长度超过输出缓冲区的大小，刷新输出缓冲区，然后直接写入数据。这样，缓冲流将无害地级联。

但是，至于为什么这么设计，我没有想明白，有哪位明白的大佬可以留言指点一下。

基于上面的情形，要想对比普通字节流和缓冲字节流的效率差距，就要避免直接读写较长的字符串，于是，设计了下面这个对比案例：用字节流和缓冲字节流分别复制文件。

public class MyTest {public static void main(String[] args) throws IOException {File data = new File("C:/Mu/data.zip");File a = new File("C:/Mu/a.zip");File b = new File("C:/Mu/b.zip");StringBuilder sb = new StringBuilder();long start = System.currentTimeMillis();copy(data, a);long end = System.currentTimeMillis();long start2 = System.currentTimeMillis();bufferedCopy(data, b);long end2 = System.currentTimeMillis();System.out.println("普通字节流耗时：" + (end - start) + " ms");System.out.println("缓冲字节流耗时：" + (end2 - start2) + " ms");}// 普通字节流public static void copy(File in, File out) throws IOException {// 封装数据源InputStream is = new FileInputStream(in);// 封装目的地OutputStream os = new FileOutputStream(out);int by = 0;while ((by = is.read()) != -1) {os.write(by);}is.close();os.close();}// 缓冲字节流public static void bufferedCopy(File in, File out) throws IOException {// 封装数据源BufferedInputStream bi = new BufferedInputStream(new FileInputStream(in));// 封装目的地BufferedOutputStream bo = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(out));int by = 0;while ((by = bi.read()) != -1) {bo.write(by);}bo.close();bi.close();}
}

运行结果：

普通字节流耗时：184867 ms
缓冲字节流耗时：752 ms

这次，普通字节流和缓冲字节流的效率差异就很明显了，达到了245倍。

再看看字符流和缓冲字符流的效率对比：

public class IOTest {public static void main(String[] args) throws IOException {// 数据准备dataReady();File data = new File("C:/Mu/data.txt");File a = new File("C:/Mu/a.txt");File b = new File("C:/Mu/b.txt");File c = new File("C:/Mu/c.txt");long start = System.currentTimeMillis();copy(data, a);long end = System.currentTimeMillis();long start2 = System.currentTimeMillis();copyChars(data, b);long end2 = System.currentTimeMillis();long start3 = System.currentTimeMillis();bufferedCopy(data, c);long end3 = System.currentTimeMillis();System.out.println("普通字节流1耗时：" + (end - start) + " ms,文件大小：" + a.length() / 1024 + " kb");System.out.println("普通字节流2耗时：" + (end2 - start2) + " ms,文件大小：" + b.length() / 1024 + " kb");System.out.println("缓冲字节流耗时：" + (end3 - start3) + " ms,文件大小：" + c.length() / 1024 + " kb");}// 普通字符流不使用数组public static void copy(File in, File out) throws IOException {Reader reader = new FileReader(in);Writer writer = new FileWriter(out);int ch = 0;while ((ch = reader.read()) != -1) {writer.write((char) ch);}reader.close();writer.close();}// 普通字符流使用字符流public static void copyChars(File in, File out) throws IOException {Reader reader = new FileReader(in);Writer writer = new FileWriter(out);char[] chs = new char[1024];while ((reader.read(chs)) != -1) {writer.write(chs);}reader.close();writer.close();}// 缓冲字符流public static void bufferedCopy(File in, File out) throws IOException {BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(in));BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(out));String line = null;while ((line = br.readLine()) != null) {bw.write(line);bw.newLine();bw.flush();}// 释放资源bw.close();br.close();}// 数据准备public static void dataReady() throws IOException {StringBuilder sb = new StringBuilder();for (int i = 0; i < 600000; i++) {sb.append("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz");}OutputStream os = new FileOutputStream(new File("C:/Mu/data.txt"));os.write(sb.toString().getBytes());os.close();System.out.println("完毕");}
}

运行结果：

普通字符流1耗时：1337 ms,文件大小：15234 kb
普通字符流2耗时：82 ms,文件大小：15235 kb
缓冲字符流耗时：205 ms,文件大小：15234 kb

测试多次，结果差不多，可见字符缓冲流效率上并没有明显提高，我们更多的是要使用它的readLine()和newLine()方法。

7、重新认识System.out和Scanner

7.1 PrintStream类

我们每天都在用的System.out对象是PrintStream类型的。它也是IO流对象。

PrintStream 为其他输出流添加了功能，使它们能够方便地打印各种数据值表示形式。它还提供其他两项功能。与其他输出流不同，PrintStream 永远不会抛出 IOException；另外，PrintStream 可以设置自动刷新。

  • PrintStream(File file) ：创建具有指定文件且不带自动行刷新的新打印流。
  • PrintStream(File file, String csn)：创建具有指定文件名称和字符集且不带自动行刷新的新打印流。
  • PrintStream(OutputStream out) ：创建新的打印流。
  • PrintStream(OutputStream out, boolean autoFlush)：创建新的打印流。 autoFlush如果为 true，则每当写入 byte 数组、调用其中一个 println 方法或写入换行符或字节 (‘\\n’) 时都会刷新输出缓冲区。
  • PrintStream(OutputStream out, boolean autoFlush, String encoding) ：创建新的打印流。
  • PrintStream(String fileName)：创建具有指定文件名称且不带自动行刷新的新打印流。
  • PrintStream(String fileName, String csn) ：创建具有指定文件名称和字符集且不带自动行刷新的新打印流。

IO流你了解多少

IO流你了解多少

package com.atguigu.systemio;import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.PrintStream;public class TestPrintStream {public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {PrintStream ps = new PrintStream("io.txt");ps.println("hello");ps.println(1);ps.println(1.5);ps.close();}
}

72 Scanner类

构造方法

  • Scanner(File source) ：构造一个新的 Scanner，它生成的值是从指定文件扫描的。
  • Scanner(File source, String charsetName) ：构造一个新的 Scanner，它生成的值是从指定文件扫描的。
  • Scanner(InputStream source) ：构造一个新的 Scanner，它生成的值是从指定的输入流扫描的。
  • Scanner(InputStream source, String charsetName) ：构造一个新的 Scanner，它生成的值是从指定的输入流扫描的。

常用方法：

  • boolean hasNextXxx()： 如果通过使用nextXxx()方法，此扫描器输入信息中的下一个标记可以解释为默认基数中的一个 Xxx 值，则返回 true。
  • Xxx nextXxx()： 将输入信息的下一个标记扫描为一个Xxx
package com.atguigu.systemio;import org.junit.Test;import java.io.*;
import java.util.Scanner;public class TestScanner {@Testpublic void test01() throws IOException {Scanner input = new Scanner(System.in);PrintStream ps = new PrintStream("1.txt");while(true){System.out.print("请输入一个单词：");String str = input.nextLine();if("stop".equals(str)){break;}ps.println(str);}input.close();ps.close();}@Testpublic void test2() throws IOException {Scanner input = new Scanner(new FileInputStream("1.txt"));while(input.hasNextLine()){String str = input.nextLine();System.out.println(str);}input.close();}
}

7.3 System类的三个IO流对象

System类中有三个常量对象：

  • System.out
  • System.in
  • System.err

查看System类中这三个常量对象的声明：

public final static InputStream in = null;
public final static PrintStream out = null;
public final static PrintStream err = null;

奇怪的是，

  • 这三个常量对象有final声明，但是却初始化为null。final声明的常量一旦赋值就不能修改，那么null不会空指针异常吗？
  • 这三个常量对象为什么要小写？final声明的常量按照命名规范不是应该大写吗？
  • 这三个常量的对象有set方法？final声明的常量不是不能修改值吗？set方法是如何修改它们的值的？
final声明的常量，表示在Java的语法体系中它们的值是不能修改的，而这三个常量对象的值是由C/C++等系统函数进行初始化和修改值的，所以它们故意没有用大写，也有set方法。

    public static void setOut(PrintStream out) {checkIO();setOut0(out);}public static void setErr(PrintStream err) {checkIO();setErr0(err);}public static void setIn(InputStream in) {checkIO();setIn0(in);}private static void checkIO() {SecurityManager sm = getSecurityManager();if (sm != null) {sm.checkPermission(new RuntimePermission("setIO"));}}private static native void setIn0(InputStream in);private static native void setOut0(PrintStream out);private static native void setErr0(PrintStream err);
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