JavaIO之基础知识总结

一.流

1.0 概述

输入流
可以从其中读入一个字节序列的对象称作输入流

输出流
可以向其中写入一个字节序列的对象称作输出流

常见的流
文件、网络连接、内存块

1.1读写字节

InputStream和OutputStream是字节流体系的顶层抽象类。

基本方法
abstract int read()是InputStream类的一个抽象方法。这个方法将读入一个字节并返回读入的字节，在遇到输入源结尾时返回-1。

abstract void write(int b)是OutputStream类定义的一个抽象方法，它可以向某个输出位置写出一个字节。

具体的字节输入流，如FileInputStream类、System.in对象等都有自定义的read的方法，用于实现不同的功能。FileInputStream实现从文件中读取的read()方法，System.in的读取位置却是键盘。

同理，具体的字节输出流，也实现了各自的write方法。如FileOutputStream、System.out等。

扩展方法
基于read()，write()方法，顶层的InputStream和OutputStream还实现了int read(byte[] b)、int read(byte[] b,int off,int len)等方法和write(byte[] b)、write(byte[] b,int off,int len)等方法。

阻塞执行
read和write方法在执行时都将阻塞，直到字节确实被读入或写出。这意味着如果流不能被立即访问，那么当前线程将被阻塞。
读入输入流，InputStream.available()返回当前可读入的字节数量，即不需阻塞就能读取的字节数。

关闭流
不管是输入流还是输出流，使用完毕后都要调用close方法来关闭流。关闭流会释放掉十分有限的操作系统资源。关闭输出流的同时还会冲刷该输出流的缓冲区。当然也可以用flush方法来人为冲刷缓冲区。特别地，如果不关闭输出流，最后写出的字节可能会得不到传递。

1.2 完整的流家族

流整体上可分为字节流和字符流两类。

字节流

顶层抽象类是InputStream和OutputStream，定义了基本read\write\close\flush\available等方法。

具体的实现类包括：

可以从文件系统访问文件并进行读写文件的FileInputStream和FileOutputStream
可以以二进制格式读写所有的基本Java类型的DataInputStream和DataOutputStream
可以处理Zip文件的ZipInputStream和ZipOutputStream

字符流

字符流用于处理Unicode文本。
顶层抽象类是Reader和Writer。它俩的基本方法和字节流中的类似为：
abstract int read()
abstract void write(int c)
read方法将返回一个Unicode码元（一个在0-65535之间的整数），或者在碰到文件结尾时返回-1。write方法在被调用时，需要传递一个Unicode码元

流体系实现的接口

Closeable接口：定义了close()方法，四个顶层类都实现了它。
Flushable接口：定义了flush()方法，两个输出流OutpuStream和Writer实现了它
Readable接口：定义了int read(CharBuffer cb)方法，只有字符输入流Reader实现它。CharBuffer类拥有按顺序和随机地访问和读写的方法，它表示一个内存中的缓存区或者一个内存映像的文件？？
Appendable接口：定义了Appendable append(char c)和Appendable append(CharSequence)两个方法，只有Writer实现了。可以方便地将String\StringBuffer\StringBuilder\CharBuffer等输出的流。

针对Appendable接口中提到的的CharSequence接口：String\StringBuffer\StringBuilder\CharBuffer等类都实现这个接口

1.3组合流过滤器

不同的流具有不同的能力，如FileInputStream可以从文件中读取数据，DataInputStream可以从流中读入数值类型。
可以组合不同的流，得到能力增强的流。如：要想从文件中读取二进制格式的数值类型，可以这么做：

DataInputStream din = new DataInputStream(new FileInputStream("data.dat"));
double s = din.readDouble();

再例如，流在默认情况下是不被缓冲区缓存的，也就是说对read的调用都会请求操作系统分发一个字节。相比之下，请求一个数据块并将其置于缓冲区中会显得更高效：

DataInputStream din = new DataInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream("data.dat")));

PushbackInputStream介绍
可以回推字节。

PushbackInputStream pbin = new PushbackInputStream(new FileInputStream("data.dat"));
int b = pbin.read();
pbin.unread(b);

FileInputStream的构造方法

FileInputStream(String name);
FileInputStream(File file);

FileOutputStream的构造方法
如果append为true，则不会删除源文件，而是在源文件的末尾进行添加。

FileOutputStream(String name);
FileOutputStream(String name,boolean append);
FileOutputStream(File name);
FileOutputStream(File name,boolean append);

BufferedInputStream的构造方法

BufferedInputStream(InputStream in);

二.文本输入与输出

在保持数据时可以选择二进制格式或文本格式。例如整数1234存储为二进制数时，它写为字节00 00 04 D2（16进制法）。而存储成文本格式时，它被存成了字符串“1234”。尽管二进制格式的I/O高速且高效，但是不宜阅读。

先来介绍两个可以将“Unicode字符流”和“字节流”相互转换的类：
OutputStreamWriter类将使用选定的字符编码方式，把Unicode字符流转换为字节流；
InputStreamReader类将包含字节（用某种字符编码方法表示的字符）的输入流转换为可以产生Unicode码元的读入器。

InputStreamReader in = new InputStreamReader(new FileInputStream("data.dat"),"GBK");

文本格式的存储，本质上是将Unicode字符以某种编码方式编码为字节，再存储到文件中。读出时在以相同的编码方法解码后显示。

OutputStreamWriter和InputStreamReader就在其中起了关键的作用。

2.1如何写出到文本

可以使用PrintWriter类，它拥有以文本格式打印字符串和数字的方法。

构造方法
PrintWriter out = new PrintWriter("data.dat");
PrintWriter out = new PrintWriter(new FileWriter("data.dat"));
以上两个方法等价。

这里再多研究一下这两个方法：
查看FileWriter的构造方法：

    public FileWriter(String fileName) throws IOException {
        super(new FileOutputStream(fileName));
    }

首先用FileOutputStream获取文件的字节流，再传给父类。那再看看父类是谁？原来是OutputStreamWriter。这就呼应了前面说的OutputStreamWriter的作用：将使用选定的字符编码方式，把Unicode字符流转换为字节流。

如何输出
out.print()、out.println()、out.printf()等方法
和System.out的输出类似

文本输出总结：
使用PrintWriter类。
如果是输出到文本，可以使用FileWriter获得一个字符输出流。而FileWriter是OutputStreamWriter的子类。本质上还是借用了OutputStreamWriter的字符流转字节流的能力。
另外，还可以指定PrintWriter的编码方式：

public PrintWriter(String fileName, String csn);//csn为字符集

2.2 如何读入文本输入

使用BufferedReader或Scanner。注意Scanner位于java.util包下。
首先借助于InputStreamReader获取字符流，再处理。InputStreamReader可以指定编码方式，从文件或其它字节流中得到字符流，再交给BufferedReader或Scanner进行读取处理。

1.BufferedReader

//FileInputStream从文件中读取字节流，InputStreamReader将字节流转换为字符流，BufferedReader带缓存的字符流
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream("data.txt"),"UTF-8"));

String line;
while((line = in.readLine()) != null) {
  //do something 
}

2.Scanner

    Scanner sc = new Scanner(new InputStreamReader(
            new FileInputStream("D://test_gb2312.txt"),
            "gb2312")); //这里可以指定字符集，用指定的这个字符集FileInputStream将字节码转化为Unicode字符
    int lineNum = 0;
    while (sc.hasNext()) {
        System.out.println("line " + (++lineNum) + " :");
        System.out.println(sc.nextLine());
    }
    sc.close();

2.3字符集

java.nio包下的Charset类统一了对字符集的转换。建立了两字节Unicode码元序列与使用本地字符编码方式的字节序列之间的映射。
可以使用静态方法Charset.forName("utf-8")来获取一个字符集
可以使用静态方法Charset.availableCharsets()来获取当前实现中可用的字符集合

三.读写二进制数据

概述
DataOutput接口定义了以下方法来以二进制形式写出字符串和8种java基本类型：
writeChars(String)写字符串 writeByte writeInt writeInt writeShort writeLong writeFloat writeDouble writeChar writeBoolean writeUTF

例如，writeInt总是将一个整数写出为4字节的二进制数量值，而不管它的大小。这样产生的结果不是可读的，但对于给定的类型的每个值其占用的空间都是一致的，而且将其读会也比解析文本要快。

类似地，DataInput接口中定义了读入8种基本类型的方法。

具体实现
DataInputStream和DataOutputStream实现上述两个接口。可以将它们和文件流组合来以二进制格式读写基本类型数据。

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