「java技术分享」一篇彻底读懂java中的IO流

一、IO概念

• I/O 即输入Input/ 输出Output的缩写，其实就是计算机调度把各个存储中（包括内存和外部存储）的数据写入写出的过程；

• java中用“流（stream）”来抽象表示这么一个写入写出的功能，封装成一个“类”，都放在java.io这个包里面。

二、来理解“流”是什么？

通过“流”的形式允许java程序使用相同的方式来访问不同的输入/输出源。stream是从起源（source）到接收的（sink）的有序数据。我们这里把输入/输出源对比成“水桶”，那么流就是“管道”，这个“管道”的粗细、单向性等属性也就是区分了不同“流”的特性。

image

三、IO流的分类

可以从三个不同的维度进行分类：

• 1、按照流的方向（输出输入都是站在程序所在内存的角度划分的）

• 输入流：只能从中读取数据【主要由InputStream和Reader作为基类】

• 输出流：只能向其写入数据【主要由outputStream和Writer作为基类】

在下图中，从磁盘读取数据到内存是输入流，从client读取数据到server是输入流；同样，把内存数据写到磁盘是输出流，把server数据写到client是输出流

image

• 2、按照流的操作颗粒度划分

• 字节流：以字节为单元，可操作任何数据【主要由InputStream和outPutStream作为基类】

• 字符流：以字符为单元，只能操作纯字符数据，比较方便【主要由Reader和Writer作为基类】

• 3、按照流的角色划分

• 节点流：可以从/向一个特定的IO设备（如磁盘，网络）读/写数据的流，也叫【低级流，主要由】

• 处理流：用于对一个已存在的流进行连接和封装，通过封装后的流来实现数据的读/写功能，也叫【高级流】

下图中可以看出来，处理流就是在基础的字节流上，进行了封装，增加了特定的功能，使得传输更适合特定的场景。

image

四、流的原理以及一共有多少IO流

• 1、流的原理解析

流其实我们可以想象成一个“水管”，源端和目的端就是两个“水桶”，数据是通过这个“水管”进行流动传输的，以InputStream和Reader为例，水管的每个“水滴”就是具体的数据，如果是字节流，那么一个“水滴”就是一个字节，如果是字符流，那么一个“水滴”就是一个字符。

当创建一个流对象的时候，如fis=new FileInputStream（“…\xx\xx.txt”），记录指针来表示当前正准备从哪个“水滴”开始读取，每当程序从InputStream或者Reader里面取出一个或者多个“水滴”后，记录指针自定向后移动；除此之外，InputStream和Reader里面都提供了一些方法来控制记录指针的移动。

image

如果是处理流的话，就相当于在这个水管上面装了一些“控制阀门”，最终用户只要关心“阀门”具备的能力就行

image

• 2、java中所有流汇总

java.io中子类有40个“流”类，我们用以下表格来综合划分，当然这些流你不用都去花时间一个一个看过来，我们只要熟悉掌握几类常用的“流”就足够了，后续项目中如果用到陌生的“流”，知道原理的话可以快速地去检索学习下就ok了。

image

上图中我们可以看到，InputStream/Reader，OutputStream/Writer 是整个I/O体系的基类，他们本身不能用来创建实例，下面开始逐一对常见的I/O类进行实战

五、常见IO流的实战

1、访问操作文件（FileInputStream/FileReader ，FileOutputStream/FileWriter）

FileInputStream中包含以使用FileInputStream为例，类中包含的属性及方法，我们可以在线查看jdk的api文档http://tool.oschina.net/apidocs/apidoc?api=jdk-zh），下面只是截图了FileInputStream的构造方法：

image

1）使用FileInputStream，从文件读取数据

import java.io.*;
public class TestFileImportStream {

    public static void main(String[] args) {
        int b=0;
        FileInputStream in = null;
        try {
        in =new FileInputStream("C:\\Users\\41639\\Desktop\\java\\FileText\\src\\TestFileImportStream.java");
        }catch(FileNotFoundException e){
            System.out.println("file is not found");
            System.exit(-1);
        }
        try {
            long num=0;
            while ((b=in.read())!=-1) {
                System.out.println((char)b);
                num++;
            }
            in.close();
            System.out.println();
            System.out.println("共读取了"+num+"个字节");
        }catch(IOException e) {
            System.out.println("IO异常，读取失败");
            System.exit(-1);
        }
    }

}

2）使用FileOutputStream，往文件里写数据

<import java.io.*;
public class TextFileOutputStream {

    public static void main(String[] args) {
        int b=0;
        FileInputStream in = null;
        FileOutputStream out = null;
        try {
        in =new FileInputStream("C:\\Users\\41639\\Desktop\\java\\FileText\\src\\TestFileImportStream.java");
        out=new FileOutputStream("C:\\Users\\41639\\Desktop\\java\\temp\\out.java");
        }catch(FileNotFoundException e){
            System.out.println("file is not found");
            System.exit(-1);
        }
        try {
            while ((b=in.read())!=-1) {
                out.write(b);
            }
            in.close();
            out.close();
        }catch(IOException e) {
            System.out.println("IO异常，读取失败");
            System.exit(-1);
        }
        System.out.println("文件复制完成");
    }

}

PS：大家也可以尝试使用FileReader、FileWriter，看看和FileInputStream、FileOutputStream有什么区别

2、缓存流的使用（BufferedInputStream/BufferedOutputStream，BufferedReader/BufferedWriter）

import java.io.*;
public class TestBufferStream {
    public static void main (String[] args) throws IOException{
        BufferedInputStream bis=null;
        BufferedOutputStream bos=null;
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream("C:\\Users\\41639\\Desktop\\java\\FileText\\src\\TestFileImportStream.java");
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("C:\\Users\\41639\\Desktop\\java\\temp\\out2.java");
            bis = new BufferedInputStream(fis);
            bos = new BufferedOutputStream(fos);
            byte[] b = new byte[1024];
            int off=0;
            while ((off=bis.read(b))>0) {
                bos.write(b,0,off);
            }
            bis.close();
            bos.close();
        }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            bis.close();
            bos.close();
        }       
    }
}

从代码中可以看到，他们最基本的其实也是FileInputStream和FileOutputStream，在这个“流”的基础上，又加了缓存的功能流BufferedInputStream和BufferedOutputStream。相对比较好理解。

3、转换流的使用（InputStreamReader/OutputStreamWriter）

字面意思理解，转化流就是用来转化的，那么到底是什么转什么呢？我们可以通过以下的例子来熟悉。读取键盘输入的每一行内容，并写入到文本中，直到遇到over行结束输入

import java.io.*;
public class TransStreamTest {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("C:\\Users\\41639\\Desktop\\java\\temp\\test1031.txt"));
        String line =null;
        while ((line=br.readLine())!=null) {
            if ("over".contentEquals(line)) {
                break;
            }
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }
    bw.close();
    br.close();
    }

}

PS：readLine()方法在进行读取一行时，只有遇到回车(\r)或者换行符(\n)才会返回读取结果，这就是“读取一行的意思”，有兴趣的同学查看readLine()源码

4、对象流的使用（FileInputStream/ObjectOutputStream）

前面讲了字节和字符流，包括封装在他们上面的处理流，那么我们想，在程序设计的过程中，我们都是用类和对象来描述定义，能不能直接把对象进行传输。答案当然是肯定的，对象流其实就是一种特殊的处理流水，也是在基础的字节流上去作封装。【可以应用于游戏存盘】

下面程序使用一个对象流，把对象直接写到文件中

import java.io.*;
public class ObjectStreamTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        try {
            Person P=new Person("Jeccica",26);
            FileOutputStream fos=new FileOutputStream("C:\\Users\\admin\\Desktop\\Java\\temp\\22.txt");
            ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(fos);
            oos.writeObject(P);
            oos.flush();
            oos.close();
        }catch(FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }catch(IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }           
        
        FileInputStream fis=new FileInputStream("C:\\Users\\admin\\Desktop\\Java\\temp\\22.txt");
        ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(fis);
        Person P2=(Person)ois.readObject();
        System.out.println(P2.name+"的年龄为"+P2.age);
    }

}

class Person implements Serializable{
    String name=null;
    int age=0;
    Person(String _name,int _age){
        name=_name;
        age=_age;
    }
}

5、字节数组流的使用（ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream）【通常结合数据流DataInputStream/DataOutputStream】

我们分析了常见的节点流和常见的处理流等，经常而言我们都是针对文件的操作，然后带上缓冲的节点流进行处理，但有时候为了提升效率，我们发现频繁的读写文件并不是太好，那么于是出现了字节数组流，即存放在内存中，因此又称之为内存流；其中字节数组流也一种节点流；除了节点流外，我们也将学习另外一种处理流，即数据流。数据处理流是用于针对数据类型传输处理的，是一种处理流，即是在节点流之上的增强处理，一般用于序列化和反序列化的时候用到。

import java.io.*;
public class DataStream {
    public static void main(String[] args) {
        ByteArrayOutputStream baos=new ByteArrayOutputStream();//创建字节数组流，同时会在内存里面创建数组
        DataOutputStream dos=new DataOutputStream(baos);//对字节数组流外封装成数据处理流
        try {
            dos.writeDouble(Math.random());//利用数据流里面的写入方法，写一个Double类型的随机数据
            dos.writeBoolean(true);
            ByteArrayInputStream bias=new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());//toByteArray()方法是创建一个新分配的字节数组。数组的大小和当前输出流的大小。这里指的是baos这个字节数组
            System.out.println(bias.available());
            DataInputStream dis=new DataInputStream(bias);
            System.out.println(dis.readDouble());
            System.out.println(dis.readBoolean());      
            dos.close();
            dis.close();
        }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

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