【Java学习笔记九】——I/O流之字符流与数据流

声明：本文章内容主要摘选自尚硅谷宋红康Java教程、《Java核心卷二》、廖雪峰Java教程，示例代码部分出自本人，更多详细内容推荐直接观看以上教程及书籍，若有错误之处请指出，欢迎交流。

I/O流的笔记附带比较长的实例代码，所以分成几篇发。

一、字符流

1.Reader

Reader是Java的IO库提供的另一个输入流接口。和InputStream的区别是，InputStream是一个字节流，即以byte为单位读取，而Reader是一个字符流，即以char为单位读取。

java.io.Reader是所有字符输入流的超类，它最主要的方法是：

  public int read() throws IOException;

这个方法读取字符流的下一个字符，并返回字符表示的int，范围是0~65535。如果已读到末尾，返回-1。

2.Reader实现类

FileReader是Reader的一个子类，它可以打开文件并获取Reader。下面的代码演示了如何完整地读取一个FileReader的所有字符：

public void readFile() throws IOException {
    // 创建一个FileReader对象:
    Reader reader = new FileReader("src/readme.txt"); // 字符编码是???
    for (;;) {
        int n = reader.read(); // 反复调用read()方法，直到返回-1
        if (n == -1) {
            break;
        }
        System.out.println((char)n); // 打印char
    }
    reader.close(); // 关闭流
}

如果我们读取一个纯ASCII编码的文本文件，上述代码工作是没有问题的。但如果文件中包含中文，就会出现乱码，因为FileReader默认的编码与系统相关，例如，Windows系统的默认编码可能是GBK，打开一个UTF-8编码的文本文件就会出现乱码。

要避免乱码问题，我们需要在创建FileReader时指定编码：

  Reader reader = new FileReader("src/readme.txt", StandardCharsets.UTF_8);

和InputStream类似，Reader也是一种资源，需要保证出错的时候也能正确关闭，所以我们需要用try (resource)来保证Reader在无论有没有IO错误的时候都能够正确地关闭：

try (Reader reader = new FileReader("src/readme.txt", StandardCharsets.UTF_8) {
    // TODO
}

Reader还提供了一次性读取若干字符并填充到char[]数组的方法：

  public int read(char[] c) throws IOException

它返回实际读入的字符个数，最大不超过char[]数组的长度。返回-1表示流结束。

利用这个方法，我们可以先设置一个缓冲区，然后，每次尽可能地填充缓冲区：

public void readFile() throws IOException {
    try (Reader reader = new FileReader("src/readme.txt", StandardCharsets.UTF_8)) {
        char[] buffer = new char[1000];
        int n;
        while ((n = reader.read(buffer)) != -1) {
            System.out.println("read " + n + " chars.");
        }
    }
}

• CharArrayReader

CharArrayReader可以在内存中模拟一个Reader，它的作用实际上是把一个char[]数组变成一个Reader，这和ByteArrayInputStream非常类似：

try (Reader reader = new CharArrayReader("Hello".toCharArray())) {
}

• StringReader

StringReader可以直接把String作为数据源，它和CharArrayReader几乎一样：

try (Reader reader = new StringReader("Hello")) {
}

3.InputStreamReader

Reader和InputStream有什么关系？

除了特殊的CharArrayReader和StringReader，普通的Reader实际上是基于InputStream构造的，因为Reader需要从InputStream中读入字节流（byte），然后，根据编码设置，再转换为char就可以实现字符流。如果我们查看FileReader的源码，它在内部实际上持有一个FileInputStream。

既然Reader本质上是一个基于InputStream的byte到char的转换器，那么，如果我们已经有一个InputStream，想把它转换为Reader，是完全可行的。InputStreamReader就是这样一个转换器，它可以把任何InputStream转换为Reader。示例代码如下：

// 持有InputStream:
InputStream input = new FileInputStream("src/readme.txt");
// 变换为Reader:
Reader reader = new InputStreamReader(input, "UTF-8");

构造InputStreamReader时，我们需要传入InputStream，还需要指定编码，就可以得到一个Reader对象。上述代码可以通过try (resource)更简洁地改写如下：

try (Reader reader = new InputStreamReader(new FileInputStream("src/readme.txt"), "UTF-8")) {
    // TODO:
}

上述代码实际上就是FileReader的一种实现方式。

使用try (resource)结构时，当我们关闭Reader时，它会在内部自动调用InputStream的close()方法，所以，只需要关闭最外层的Reader对象即可。

使用InputStreamReader，可以把一个InputStream转换成一个Reader。

//转换流
      @Test
    public void test1() throws IOException{
        FileInputStream fis = new FileInputStream("a.txt");

        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis, "UTF-8");

        char[] cbuf = new char[20];
        int len;
        while((len = isr.read(cbuf)) != -1){
            String str = new String(cbuf, 0, len);
            System.out.print(str);
        }
        isr.close();
    }

4.Writer

Reader是带编码转换器的InputStream，它把byte转换为char，而Writer就是带编码转换器的OutputStream，它把char转换为byte并输出。

Writer是所有字符输出流的超类，它提供的方法主要有：

• 写入一个字符（0~65535）：void write(int c)
• 写入字符数组的所有字符：void write(char[] c)
• 写入String表示的所有字符：void write(String s)

如果流使用的构造器是：FileWriter（file,false）/FileWriter（file）:对原有文件进行覆盖
如果流使用的构造器是：FileWriter（file,true）：不会对原有文件爱益，而是在原有文件基础上追加内容

@Test
    public void test1() throws IOException {
        File file = new File("a2.txt");

        FileWriter fw1 = new FileWriter(file, true);
        fw1.write("Hello World!");

        fw1.close();

        File file1 = new File("a3.txt");
        FileWriter fw2 = new FileWriter(file1, false);
        fw2.write("Hello World!");

        fw2.close();
    }

5.Writer实现类

• FileWriter

FileWriter就是向文件中写入字符流的Writer。它的使用方法和FileReader类似：

try (Writer writer = new FileWriter("readme.txt", StandardCharsets.UTF_8)) {
    writer.write('H'); // 写入单个字符
    writer.write("Hello".toCharArray()); // 写入char[]
    writer.write("Hello"); // 写入String
}

• CharArrayWriter

CharArrayWriter可以在内存中创建一个Writer，它的作用实际上是构造一个缓冲区，可以写入char，最后得到写入的char[]数组，这和ByteArrayOutputStream非常类似：

try (CharArrayWriter writer = new CharArrayWriter()) {
    writer.write(65);
    writer.write(66);
    writer.write(67);
    char[] data = writer.toCharArray(); // { 'A', 'B', 'C' }
}

• StringWriter

StringWriter也是一个基于内存的Writer，它和CharArrayWriter类似。实际上，StringWriter在内部维护了一个StringBuffer，并对外提供了Writer接口。

• OutputStreamWriter

除了CharArrayWriter和StringWriter外，普通的Writer实际上是基于OutputStream构造的，它接收char，然后在内部自动转换成一个或多个byte，并写入OutputStream。因此，OutputStreamWriter就是一个将任意的OutputStream转换为Writer的转换器：

try (Writer writer = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("readme.txt"), "UTF-8")) {
    // TODO:
}

上述代码实际上就是FileWriter的一种实现方式。这和上一节的InputStreamReader是一样的。

二、数据流

• DataInputStream 和 DataOutputStream

• 作用：用于读取或写出基本数据类型（如布尔型，字节，整数和浮点数）的变量或字符串

 @Test
    public void test1() throws IOException{
        DataOutputStream dos = null;

        try{
            dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("a.txt"));

            dos.writeUTF("晓潇");
            dos.flush();//立即在文件中刷新
            dos.writeInt(18);
            dos.writeBoolean(true);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally{
            try {
                dos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    @Test
    public void test2() throws IOException {
        DataInputStream dis = null;
        try {
            dis = new DataInputStream(new FileInputStream("a.txt"));

            String name = dis.readUTF();
            int age = dis.readInt();
            boolean isMan = dis.readBoolean();
            System.out.println("姓名：" + name);
            System.out.println("年龄：" + age);
            System.out.println("是否为单身：" + isMan);

        } finally {
            try {
                dis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

此笔记仅针对有一定编程基础的同学，且本人只记录比较重要的知识点，若想要入门Java可以先行观看相关教程或书籍后再阅读此笔记。

最后附一下相关链接：
Java在线API中文手册
Java platform se8下载
尚硅谷Java教学视频
《Java核心卷二》