计算机最重要的功能是处理数据。一个有用的计算机语言需要拥有良好的 IO 功能,以便让未处理的数据流入程序,让已处理的数据流出。
与其他语言相比,Java 的 IO 功能显得复杂。在其他语言中,许多 IO 功能(比如读取文件),是被封装好的,可以用一两行程序实现。在 Java 中,程序员往往需要多个层次的装饰(decoration),才能实现文件读取。
相对的复杂性带来的好处是 IO 的灵活性。在 Java 中,程序员可以控制 IO 的整个流程,从而设计出最好的 IO 方式。我们将在下文看到更多。
IO 示例
新建一个文件 file.txt
,把它放在和 Test.java
同一个文件夹下。
写入以下内容:
Hello World!
Hello Nerd!
我们在 Test.java
来读取它:
import java.io.*;
public class Test
{
public static void main(String[] args)
{
try {
// 读取文件,创建 br 对象
BufferedReader br =
new BufferedReader(new FileReader("file.txt"));
// 逐行读取
String line = br.readLine();
// 用一个循环输出读取到的内容,完成后关闭
while (line != null) {
System.out.println(line);
line = br.readLine();
}
br.close();
}
catch(IOException e) {
System.out.println("IO Problem");
}
}
}
这将输出 file.txt
里的内容,如果读取发生错误(如 file.txt 不存在,错误将会被捕获,抛出 IO Problem
)。
装饰器与功能组合
程序 IO 的关键在于创建 BufferedReader
对象 br
:
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("file.txt"));
在创建的过程中,我们先建立了一个 FileReader
对象,这个对象的功能是从文件 "file.txt"
中读取字节(byte)流,并转换为文本流。
在 Java 中,标准的文本编码方式为 unicode。BufferedReader()
接收该 FileReader
对象,并拓展 FileReader
的功能,新建出一个 BufferedReader
对象。
该对象除了有上述的文件读取和转换的功能外,还提供了 缓存读取(buffered)的功能。最后,我们通过对 br
对象调用readLine()
方法,可以逐行的读取文件。
缓存读取是在内存中开辟一片区域作为缓存,该区域存放 FileReader
读出的文本流。当该缓存的内容被读走后(比如 readLine()
命令),缓存会加载后续的文本流。
BufferedReader()
是一个 装饰器(decorator),它接收一个原始的对象,并返回一个经过装饰的、功能更复杂的对象。修饰器的好处是,它可以用于修饰不同的对象。我们这里被修饰的是从文件中读取的文本流。其他的文本流,比如标准输入,网络传输的流等等,都可以被 BufferedReader()
修饰,从而实现缓存读取。
更多的组合
事实上,Java 提供了丰富的装饰器。FileReader
中合并了读取和转换两个步骤,并采用了常用的默认设置,比如编码采取 unicode。
我们可以使用 FileInputStream + InputStreamReader
的组合来替代 FileReader
,从而分离读取字节和转换两个步骤,并对两个过程有更好的控制。
当然,FileReader
的使用更加方便。InputStreamReader
是将 FileInputStream
转换成一个 Reader
,用于处理 unicode 文本。
流的读写来自于四个基类:InputStream
,OutputStream
,Reader
和 Writer
。
InputStream
和 Reader
是处理读取操作,OutputStream
和 Writer
是处理写入操作。它们都位于 java.io
包中。继承关系如下:
此外,IOException
有如下衍生类:
Reader
和 Writer
及其衍生类是处理u nicode 文本。如我们看到的BufferedReader
, InputStreamReader
或者 FileReader
。
InputStream
和 OutputStream
及其衍生类是处理字节(byte)流。计算机中的数据都可以认为是字节形式,所以 InputStream
和 OutputStream
可用于处理更加广泛的数据。比如我们可以使用下面的组合来读取压缩文件中包含的数据(比如整数):
我们从压缩文件中读出字节流,然后解压缩,最终读出数据。
写入
写入(write)操作与读取操作相似。我们可以通过使用装饰,实现复杂的写入功能。这里是一个简单的写入文本的例子:
import java.io.*;
public class Test
{
public static void main(String[] args)
{
try {
String content = "Thank you for your fish.";
// new 一个文件对象
File file = new File("new.txt");
// 如果该文件不存在则创建它
if (!file.exists()) {
file.createNewFile();
}
FileWriter fw = new FileWriter(file.getAbsoluteFile());
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);
bw.write(content);
bw.close();
}
catch(IOException e) {
System.out.println("IO Problem");
}
}
}