Java核心類庫——IO原理和用法

2019-11-06 06:23:34

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java IO流(InputStream/OutputSteam)

什么是IO流？ byte序列的讀寫，Java中的IO流是實現輸入/輸出的基礎.1)InputStream ：抽象類讀取數據的過程包含讀取方法read(); in 模仿了讀取小說的過程

簡單說： in是讀取文件的

OutputStream:抽象了寫出數據的過程包含寫出方法write(); out模仿了寫筆記記錄的過程

簡單說： out是寫入文件的

基本的byte流InputStream(抽象方法read()) |--- FileInputStream(read()在文件上讀取) 節點流 | |--- FilterInputStream 過濾器流,輸入流功能的擴展 | |--- DataInputStream(readInt()) 基本類型數據的讀取 | |--- BufferedInputStream 提供讀取緩沖區管理 | --- ObjectInputStream 過濾器流,依賴基本byte流,擴展對象的反序列化

OutputStream(抽象方法write()) |--- FileOutputStream(write()在文件上寫實現寫入) 節點流 | |--- FilterOutputStream 過濾器流,輸出流功能的擴 | |--- DataOutputStream(writerInt()) 基本類型數據的寫出 | |--- BufferedOutputStream 提供了輸出緩沖區管理 | --- ObjectOutputStream 過濾器流,依賴基本byte流,擴展對象的序列化

注意:除節點流外都是過濾器流

字符流,可以處理字符編碼,底層依賴于byte流Reader 讀取文本 | --- InputStreamReader 過濾去,依賴基本byte輸入流 | 實現文本編碼的解析 | | --- BufferedReader 過濾器, 需要依賴Reader 實例 | 提供了readLine()方法, 可以在文本文件中讀取一行 | 是常用的文本讀取方法 Writer | --- OutputStreamWriter 過濾器,,依賴基本byte輸出流 | 實現文本編碼 | --- PRintWriter 過濾器,依賴于Writer 流 | 提供了輸出文本常有方法println()

2) EOF = End of File = -1 (文件讀到末尾會返回-1)

3) 輸入流的基本方法 InputStream in = new InputStream(file) / /file是文件名 int b = in.read(); 讀取一個byte無符號填充到int底八位,-1是EOF int.read(byte[] buf) 讀取數據填充到buf中 int.read(byte[] buf,int start,int size) 讀取數據填充到buf中 in.close 關閉輸入流

4)輸出流的基本方法: OutputStream out = new OutputStream(file) / /file是文件名 out.write(int b) 寫出一個byte 到流 b 的底八位寫出 out.write(byte[] buf) 將buf的一部分寫入流中 out.write(byte[] buf, int start, int size) 將buf的一部分寫入流中 out.flush() 清理緩存 out.close

1.FileInputStream (read()在文件上讀取) 節點流方法: read() 　　　　從輸入流中讀取數據的下一個字節　　 read(byte[] buf) 從輸入流中讀取一定數量的字節，并將其存儲在緩沖區數組 buf中　　 read(byte[] b, int off, int len) 將輸入流中最多 len 個數據字節讀入 byte 數組。例

 1 import java.io.FileInputStream; 2 import java.io.IOException; 3 import java.io.InputStream; 4  5 public class InputStreamDemo { 6  public static void main(String[] args)  7   throws IOException { 8   String file = "out.txt"; 9   InputStream in = new FileInputStream(file);10   int b;11   while((b=in.read())!=-1){//read()方法12    System.out.print(Integer.toHexString(b) + " ");13   }14   in.close();15   16   in = new FileInputStream(file);17   //in.available() 可以讀取的數據個數，小文件一般是文件長度18   byte[] buf = new byte[in.available()];19   in.read(buf);//read(byte[] buf)方法重載20   in.close();21   for (byte c : buf) {22    System.out.print(Integer.toHexString(c & 0xff) + " ");23    // c & 0xff --->將16進制寫成0xff的格式24    //ffffffd6---> d625    //11111111 11111111 11111111 11010110  &對應相乘26    //00000000 00000000 00000000 11111111  0xff27    //00000000 00000000 00000000 1101011028   }29  }30 } 
2  FileOutputStream(write()在文件上寫實現寫入)   節點流方法 :write(int b)  將指定的字節寫入此輸出流。 write(byte[] buf)   將 b.length 個字節從指定的 byte 數組寫入此輸出流。 write(byte[] b, int off, int len) 將指定 byte 數組中從偏移量 off 開始的 len 個字節寫入此輸出流。例子
 1 import java.io.*; 2  3 public class OutputStreamDemo { 4  public static void main(String[] args)  5  throws IOException{ 6   String file = "out.txt"; 7   OutputStream out = new FileOutputStream(file); 8   out.write(65);//在文件中是以16進制存儲的,對應0x41 9   out.write(66);//0x4210   byte[] buf = {(byte)0xd6,(byte)0xd0};11   out.write(buf);12   out.flush();//刷出緩存，清理緩沖區，保證可靠寫 13   out.close();14  }15 } 
3.BufferedInputStream和BufferedOutputStream 的 用法
BufferedInputStream(FileInputStream in) BufferedOutputStream(FileOutputStream out)可以提高性能例子
 1 import java.io.BufferedInputStream; 2 import java.io.BufferedOutputStream; 3 import java.io.FileInputStream; 4 import java.io.FileOutputStream; 5 import java.io.IOException; 6 import java.io.InputStream; 7  8 public class BufferedStreamDemo { 9  public static void main(String[] args) throws IOException {10   //BufferedInputStream普通寫法11   String file = "out.txt";12   InputStream ins = new FileInputStream(file);13   BufferedInputStream bufin= new BufferedInputStream(ins);14   int b;15   while((b=bufin.read())!=-1){16    System.out.println(Integer.toHexString(b));17   }18   //常用寫法，只要用到FileInputStream的地方都可以套一個BufferedInputStream用來提升性能19   BufferedInputStream in = new BufferedInputStream(20     new FileInputStream("out.txt"));21   22   //BufferedOutputStream23   BufferedOutputStream out = new BufferedOutputStream(24     new FileOutputStream("out.txt"));25   out.write(65);26  }27 } 
4.基本類型數據的寫出和讀入DataOutputStream  方法:readInt()  readLong()  readBoolean()等寫出(寫)
 1 例子 2 import java.io.*; 3 public class DataOutDemo { 4  public static void main(String[] args) 5   throws IOException{  6   String file = "data.dat";//項目文件夾 7   OutputStream out = new FileOutputStream(file); 8   //DataOutputStream 實現基本類型數據的序列化 9   //將基本類型數據拆開為byte序列，寫入到out流中10   DataOutputStream dos = new DataOutputStream(out);11   dos.write(-2);12   dos.writeInt(-2);13   dos.writeLong(-2);14   dos.writeByte(-2);15   dos.writeDouble(-2);16   dos.writeShort(-2);17   dos.writeFloat(-2);18   dos.writeBoolean(true);19   dos.writeChar('中');20   dos.close();21 22  }23 } 
DataInputStream   方法:  writeInt()  writeChar() 等8種讀入(讀)
 1 import java.io.DataInputStream; 2 import java.io.FileInputStream; 3 import java.io.IOException; 4 import java.io.InputStream; 5  6 public class DataInDemo { 7  public static void main(String[] args)  8   throws IOException{ 9   10   String file = "data.dat";11 12   InputStream in = new FileInputStream(file);13   //DataInputStream 從基本流中讀取基本類型數據,實現基本14   //類型數據的反序列化15   DataInputStream dis = new DataInputStream(in);16   int b = dis.read();17   int i = dis.readInt();18   long l= dis.readLong();19   byte bx = dis.readByte();20   double d = dis.readDouble();21   short s = dis.readShort();22   float f = dis.readFloat();23   boolean bol = dis.readBoolean();24   char c = dis.readChar();25   dis.close();26   System.out.print( b +" ");//254  fe27   System.out.print(i+" ");28   System.out.print(l+" ");29   System.out.print(bx+" ");30   System.out.print(d+" ");31   System.out.print(s+" ");32   System.out.print(f+" ");33   System.out.print(bol+" ");34   System.out.print(c+" ");35   36  }37 } 
 
5 字符串的序列化(文字的編碼方案) 從char序列到byte序列 的轉換,叫"編碼" 1) String 字符串本質上是Char  2)utf-16be 編碼-----將16位char從中間切開為2個byte     utf -16be是將 unicode char[] 序列化為byte[]的編碼方案     能夠支持65535個字符編碼,英文浪費空間
 如: char[] = ['A',    'B',    '中']  對應　    0041,0042,4e2d
 utf-8:國際標準,是將unicode編碼為byte序列的方案,采用變長編碼 1-N方案,其中英文1個byte,中文3個byte   unicoded的" 中": 4e 2d = 01001110 00101101    utf-8的"中":e4 b8 ad =11100100 10111000 10101101        1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
 以0開頭的是英文(0-127) 110表示連續2字節表示一個字符 1110表示連續3字節表示一個字符 每個數據字節以10開頭
GBK: 中國標準,支持20000+中日韓文,英文編碼1byte,中文2byte 與unicode不兼容，中文windows默認gbk
ISO8859-1:只支持255個英文字符，不支持中文（Sun服務器默認編碼，如tomcat等）
例子
 1 import java.io.FileOutputStream; 2 import java.io.IOException; 3 import java.io.OutputStream; 4  5 public class CharIODemo { 6  public static void main(String[] args)  7   throws IOException{ 8   String str = "ABCD中國"; 9   System.out.println(str);10   //Java 的字符是16位 Unicode值，而文件是8位Byte序列11   12   //GBK13   System.out.println("GBK編碼方案,對字符編碼");14   String file = "gbk.txt";15   OutputStream out = new FileOutputStream(file);//默認GBK編碼方案16   byte[] gbk = str.getBytes("GBK");17   out.write(gbk);18   out.close();19   IOUtils.print(file);20   //UTF-16BE,每個編碼是2個字節21   System.out.println("UTF-16BE編碼方案,對字符編碼");22   file = "utf-16be.txt";23   out = new FileOutputStream(file);24   byte[] utf16be = str.getBytes("UTF-16BE");25   out.write(utf16be);26   out.close();27   IOUtils.print(file);28   29   //UTF-8,英文是1個字節,中文是3個字節30   System.out.println("UTF-8編碼方案,對字符編碼");31   file = "utf-8.txt";32   out = new FileOutputStream(file);33   byte[] utf8 = str.getBytes("UTF-8");//編碼string -> byte[]34   out.write(utf8);35   out.close();36   IOUtils.print(file);37   38   byte[] buf = IOUtils.read("utf-8.txt");39   //new String(buf,"UTF-8"),構造器可以將　byte編碼序列40   //解碼為 char序列(字符串)41   String s = new String(buf,"UTF-8");//解碼byte-> String42   System.out.println(s);43  }44 } 
6 字符流IO(Reader Writer)1) 字符的處理,一次處理一個字符(unicode編碼)2) 字符的底層仍然是基本的字節流3) 字符流的基本實現 InputStreamReader 完成byte流解析為char流,按照編碼解析 OutputStreamWriter 提供char流到byte流,按照編碼處理4) 字符流的過濾器    是字符讀寫的功能擴展,極大的方便了文本的讀寫操作    BufferedReader : readLine()   一次讀取一行    PrintWriter :　println()  一次打印一行5)讀取一個文本文件 InputStream is = new FileInputStream("test.txt"); Reader in = new InputStreamReader(is); BufferedReader reader = new BufferedReader(in); 或者 BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader(filename));
例子:
 1 import java.io.BufferedInputStream; 2 import java.io.BufferedReader; 3 import java.io.FileInputStream; 4 import java.io.IOException; 5 import java.io.InputStreamReader; 6  7 public class TestReaderDemo { 8  public static void main(String[] args)  9   throws IOException{10   //Scanner BufferedReader都是流的功能擴展，是過濾器11   // 不能單獨使用，最終需要依賴于基本byte流(in)12   //Scanner 提供了nextLine()方法//Java5以后13   //BufferedReader 提供了 readLine()方法，讀取一行14   //readLine()讀取到文件末尾返回null15   16   //逐行讀取文本文件，顯示到系統控制臺17   //工作中常用18   String file = "in.txt"; //為當前工作區workspace/項目名/in.txt19   BufferedReader in = new BufferedReader(20     new InputStreamReader(21       new BufferedInputStream(22         new FileInputStream(file)),"gbk"));23   String str;24   while((str = in.readLine()) != null){25    System.out.println(str);26   }27   in.close();28  } 
6)寫出一個文本文件 PrintWriter out = new PrintWriter(new FileWriter(new FileOutputStream(filename))); 或者 PrintWriter out = new PrintWriter(     new OutputStreamWriter(      new FileOutputStream(filename)))例子
 1 import java.io.IOException; 2 import java.io.PrintWriter; 3 import java.util.Scanner; 4  5 public class SyncWriteDemo { 6  public static void main(String[] args)  7   throws IOException{ 8   Scanner in = new Scanner(System.in); 9   String file = "sync.txt";10   PrintWriter out = new PrintWriter(file,"UTF-8");11   while(true){12    String str = in.nextLine();13    out.println(str);14    if("q".equalsIgnoreCase(str)){15     break;16    }17   }18   out.close();19  }20 } 
7)系統的默認編碼,中文一般是GBK如何查看默認編碼？
String encoding = System.getProperty("file.encoding");
 
7 對象的IO序列化和深層復制
什么是對象序列化: 將對象Object轉換為byte序列,反之叫做對象的反序列華1)序列化流,是過濾流 ObjectOutputStream   方法 writeObject()  對象的序列化 ObjectInputStream     方法readObject()  對象的反序列化2)序列化接口(Serializable)
　　 對象必須實現"序列化接口Serializable"才能進行序列化,否則將出現不能序列化的異常 Serializable是一個空的接口,沒有任何方法 ,僅作為序列化的一個標識
3)JavaBean 規范規定,Java類必須實現Serializable接口
　　 Java API中的類大多是符合Java Bean規范的,基本都實現了Serializable
4) 對象的序列化可以變相實現對象的深層復制例子
 1 import java.io.BufferedInputStream; 2 import java.io.BufferedOutputStream; 3 import java.io.FileInputStream; 4 import java.io.FileOutputStream; 5 import java.io.ObjectInputStream; 6 import java.io.ObjectOutputStream; 7 import java.io.Serializable; 8  9 public class ObjectIODemo {10  public static void main(String[] args) 11   throws Exception{12   String file = "obj.dat";13   ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(14     new BufferedOutputStream(15       new FileOutputStream(file)));16   Foo foo =new Foo();17   out.writeObject(foo);//將foo引用的對象，序列化到文件中18   out.close();19   20   //讀出21   ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(22     new BufferedInputStream(23       new FileInputStream(file)));24   Foo foo1 = (Foo)in.readObject();//對象反序列化25   in.close();26   System.out.println(foo1.name);27 28   System.out.println("深層復制：對象被復制，對象屬性也被復制");29   System.out.println(foo==foo1);//false 對象復制了(一層)30   System.out.println(foo.name == foo1.name);//false ,屬性被復制了(二層)31   //利用序列化 和 反序列化  可以簡潔的實現 對象的深層復制32  }33 34 }35 class Foo implements Serializable{//Serializable沒有聲明方法36  String name = "Tom";37 } 
淺層復制與深層復制1)java的默認規則是淺層復制,性能好,但隔離性差,如(clone(),Arrays.copyOf) 淺層復制 : 對象的引用不同,但對象中屬性的引用相同2)利用序列化可以實現深層復制 深層復制: 對象的引用不同,但對象中的屬性的引用也不相同例
 1 import java.io.ByteArrayInputStream; 2 import java.io.ByteArrayOutputStream; 3 import java.io.ObjectInputStream; 4 import java.io.ObjectOutputStream; 5  6 public class DeepcopyDemo { 7  public static Object deepCope(Object obj){ 8   try{ 9    //1. 對象序列化10    // 緩沖流: 字節數組輸出流11    ByteArrayOutputStream buf =12     new ByteArrayOutputStream();13    //對象輸出流14    ObjectOutputStream out = 15     new ObjectOutputStream(16       new ByteArrayOutputStream());17    18    out.writeObject(obj);//序列化對象到buf中19    out.close();20    21    //2 .對象的反序列化22    byte[] ary = buf.toByteArray();23    ByteArrayInputStream bais = 24     new ByteArrayInputStream(ary);25    ObjectInputStream in = 26     new ObjectInputStream(bais);27    Object o = in.readObject();//從ary反序列化28    in.close();29    return o;30    31   }catch(Exception e){32    e.printStackTrace();33    throw new RuntimeException(e);34   }35  }36 } 
以上用到的ByteArrayInputStream和ByteArrayOutputStream
下面有一個ByteArrayInputStream和ByteArrayOutputStream的例子
例子
 1 import java.io.ByteArrayInputStream; 2 import java.io.ByteArrayOutputStream; 3 import java.io.IOException; 4 import java.util.Arrays; 5  6 import com.tarena.day18.IOUtils; 7  8 public class ByteArrayIODemo { 9  public static void main(String[] args) 10   throws IOException{11   byte[] ary = {1,-1,127,-128};12   //   {00000001, 11111111, 01111111, 10000000}13   ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(ary);14   int b = in.read();//1 00000000 00000000 00000000 0000000115   System.out.println(b);16   b = in.read();17   System.out.println(b);//255   00000000 00000000 00000000 1111111118   b = in.read();   19   System.out.println(b);//127   00000000 00000000 00000000  0111111120   b = in.read();21   System.out.println(b);//128   00000000 00000000 00000000  1000000022   b = in.read();23   System.out.println(b);//-1    11111111  11111111  11111111  1111111124   in.close();25   26   ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();//默認開辟32byte的數組作為輸出目標27   //如果滿了就自動擴容28   //out:[0,0,0,0,0,0,0,.....]29   //30   out.write(1);//[1,0,0,0,0,0,....]31   out.write(-2);//[1,fe,0,0,0,0,0,....]32   out.write(-1);//[1,fe,ff,0,0,0,0,....]33   out.close();34   byte[] buf = out.toByteArray();//復制有效部分35   IOUtils.print(buf);//[01, fe, ff ]36  }37 38 }39 40 41