IO 和字节流

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IO 和字节流
IO概述

1.1 什么是IO

生活中，你肯定经历过这样的场景。当你编辑一个文本文件，忘记了ctrl+s ，可能文件就白白编辑了。当你电脑上插入一个U盘，可以把一个视频，拷贝到你的电脑硬盘里。那么数据都是在哪些设备上的呢？键盘、内存、硬盘、外接设备等等。

我们把这种数据的传输，可以看做是一种数据的流动，按照流动的方向，以内存为基准，分为输入input 和输出output ，即流向内存是输入流，流出内存的输出流。

Java中I/O操作主要是指使用java.io包下的内容，进行输入、输出操作。输入也叫做读取数据，输出也叫做作写出数据。

1.2 IO的分类

根据数据的流向分为：输入流和输出流。
- 输入流 ：把数据从其他设备上读取到内存中的流。
- 输出流 ：把数据从内存 中写出到其他设备上的流。
格局数据的类型分为：字节流和字符流。
- 字节流 ：以字节为单位，读写数据的流。
- 字符流 ：以字符为单位，读写数据的流。
1.3 IO的流向说明图解

1.4 顶级父类们

输入流 输出流

字节流 字节输入流
InputStream 字节输出流
OutputStream

字符流 字符输入流
Reader 字符输出流
Writer

第二章字节流

2.1 一切皆为字节

一切文件数据(文本、图片、视频等)在存储时，都是以二进制数字的形式保存，都一个一个的字节，那么传输时一样如此。所以，字节流可以传输任意文件数据。在操作流的时候，我们要时刻明确，无论使用什么样的流对象，底层传输的始终为二进制数据。

2.2 字节输出流【OutputStream】

java.io.OutputStream抽象类是表示字节输出流的的所有类的超类，将指定的字节信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能的方法。

子类共性的成员方法：
- public void close(): 关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
- public void flush() ：刷新此输出流并强制任何缓冲的输出字节被写出。
- public void write(byte[] b)：将 b.length字节从指定的字节数组写入此输出流。
- public void write(byte[] b, int off, int len) ：从指定的字节数组写入 len字节，从偏移量 off开始输出到此输出流。
- public abstract void write(int b) ：将指定的字节输出流。
小贴士：

close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

2.3 FileOutputStream类

java.io.FileOutputStream extends OutputStream

FileOutputStream:文件字节输出流

作用：把内存中的数据写到硬盘的文件中

OutputStream有很多子类，我们从最简单的一个子类开始。

java.io.FileOutputStream 类是文件输出流，用于将数据写出到文件。

构造方法
- public FileOutputStream(File file)：创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。
  
  File file：目的地是一个文件
- public FileOutputStream(String name)：创建文件输出流以指定的名称写入文件。
  
  String name：目的地是一个文件的路径
构造方法的作用：
1. 创建一个FileOutputStream对象
2. 会根据构造方法中传递的文件/文件路径，创建一个空的文件
3. 会吧FileOutputStream对象指向创建好的文件
写入数据的原理（内容-->硬盘）

将内存中的数据写入硬盘中

java程序 --> JVM（java虚拟机）--> OS（操作系统）-->OS调用写数据的方法--> 把数据写到文件中

字节输出流的使用步骤（重点）：
1. 创建一个FileOutputStream对象，构造方法中传递写入数据的目的地
2. 调用FileOutputStream对象中的方法write，把数据写入到文件中
3. 释放资源（流使用会占用内存，使用完毕要把内存清空）。
当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有这个文件，会创建该文件。如果有这个文件，会清空这个文件的数据。

写出字节数据
1. 写出字节：write(int b) 方法，每次可以写出一个字节数据，代码使用演示：
```
public static void main(String[] args)throws IOException{
    // 创建一个FileOutputStream对象，构造方法中传递写入数据的目的地
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("c://test//a.txt");
    // 调用FileOutputStream对象中的方法write，把数据写入到文件中
    fos.write(36);
    // 释放资源（流使用会占用内存，使用完毕要把内存清空）。
    fos.close();
}
```
小贴士：

虽然参数为int类型四个字节，但是只会保留一个字节的信息写出。

流操作完毕后，必须释放系统资源，调用close方法，千万记得。
写出指定长度字节数组

write(byte[] b, int off, int len) ,每次写出从off索引开始，len个字节

把字符串转换为字节数组

写入字符的方法：可以使用String类中的方法把字符转换为字节数组byte[] getBytes() 把字符串转换为字节数组
```
public class Demo02OutputStream {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:\develop\Projects\IdeaProjects\03_API\09_IOAndPerties\a.txt");
        byte[] arr = {66,67,68,69};
        fos.write(arr);
        /*
        写出指定长度字节数组**：`write(byte[] b, int off, int len)` ,
        每次写出从off索引开始，
        len个字节，代码使用演示：
         */
        fos.write(arr,2,2);
        /*
            写入字符的方法：可以使用String类中的方法把字符转换为字节数组
            byte[] getBytes() 把字符串转换为字节数组
         */
        byte[] bytes = "你好".getBytes();
        System.out.println(Arrays.toString(bytes));
        // [-28, -67, -96, -27, -91, -67]
        fos.write(bytes);
        fos.close();

    }
}
```
数据追加续写以及换行

经过以上的演示，每次程序运行，创建输出流对象，都会清空目标文件中的数据。如何保留目标文件中数据，还能继续添加新数据呢？
- public FileOutputStream(File file, boolean append)：创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。
- public FileOutputStream(String name, boolean append)：创建文件输出流以指定的名称写入文件。
参数：

string name，File file：写入数据的目的地

boolean append：追加续写的开关

true：创建对象不会覆盖源文件，继续在文件的末尾追加写数据

false：创建一个新文件，覆盖原文件

写换行：符号
1. Windows：
2. Linux:/n
3. max:/r
示例代码
```
public static void main(String[] args){
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:\Text\a.txt");
    for(int i = 0;i<10;i++){
        fos.write("你好".getBytes);
        fos.write("
".getBytes);
    }
    fos.close();
}
```
回车符和换行符：

回车符：回到一行的开头（return）。

换行符：下一行（newline）。

系统中的换行：

Windows系统里，每行结尾是 回车+换行 ，即；

Unix系统里，每行结尾只有 换行 ，即；

Mac系统里，每行结尾是 回车 ，即。从 Mac OS X开始与Linux统一。
2.4 字节输入流【InputStream】

java.io.InputStream 抽象类是表示字节输入流的所有类的超类，可以读取字节信息到内存中。它定义了字节输入流的基本共性功能方法。
- public void close() ：关闭此输入流并释放与此流相关联的任何系统资源。
- public abstract int read()：从输入流读取数据的下一个字节。
- public int read(byte[] b)：从输入流中读取一些字节数，并将它们存储到字节数组 b中。
java.io.FileInputStream extends InputStream

FileInputStream: 文件字节输入流

作用：把硬盘文件中的数据，读取到内存中使用

小贴士：

close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

读取数据的（硬盘--> 内存）

将硬盘中的文件读取到内存中

java程序--> JVM-->OS-->OS读取数据的方法--> 读取文件

构造方法
- FileInputStream(File file)：通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的 File对象 file命名。
  
  File file ：文件
- FileInputStream(String name)：通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的路径名 name命名。
  
  String name：文件的路径
构造方法的作用：
1. 会创建一个FileInputStream对象
2. 会把FileInputeStream对象指定构造方法中读取文件
当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有该文件,会抛出FileNotFoundException 。

字节输入流的使用步骤（重点）：
1. 创建FileInputStream对象，构造方法中绑定要读取的数据源
2. 使用 FileInputStream对象中的方法read，读取文件
3. 释放资源
读取字节数据
1. 读取字节：read方法，每次可以读取一个字节的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回-1，
  
  代码演示：
```
public static void main(String[] args) throws IOException{
    // 创建FileInputStream对象，构造方法中绑定要读取的数据源   相对路径和绝对路径都可以
    // 假如read.txt 存储的是abc
    FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
    // 使用 FileInputStream对象中的方法read，读取文件
    int read = fis.read();
    System.out.println(read);// 97 a    
    read = fis.read();
    System.out.println((char) read);// b
    read = fis.read();
    System.out.println(read);// 99 c
    // 读取到末尾,返回-1
    read = fis.read();
    System.out.println(read);// -1 

    // 利用循环
    int read = 0;
    while((read.fis.read())!=-1){
        System.out.println((char) read);
    }
    // 关闭资源
        fis.close();
}
```
小贴士：

虽然读取了一个字节，但是会自动提升为int类型。

流操作完毕后，必须释放系统资源，调用close方法，千万记得。
1. 使用字节数组读取：int read(byte[] b)，每次读取b的长度个字节到数组中，返回读取到的有效字节个数，读取到末尾时，返回-1 ，
  
  String类的构造方法
  
  String(byte[] bytes):把字节数组转换为字符串
  
  String(byte[] bytes,int offset,int length) 把字节数组的一部分转换为字符串
  
  offset ：数组开始的索引
  
  length：转换的字节个数
  
  明确两件事：
  
  方法的参数byte[] 的作用？
  
  起到缓冲的作用，存储每次读取到的多个字节
  
  数组的长度一般定义为1024（1kb）或者1024的整数倍
  
  方法的返回值int是什么？
  
  获取读取到的有效字节数
  
  代码使用演示：
```
public static void main(String[] args){        
   // 1. 创建FileInputStream对象，构造方法中绑定要读取的数据源
	FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");// 文件中为abcde
    // 2. 使用 FileInputStream对象中的方法read，读取文件
   // int read(byte[] b) 从输出流中读取一定数量的字节，并将其存储在缓冲区数组 b 中
	int len = 0;
    byte[] bytes = new byte[2];
    // 获取读取到的有效字节数
    int len = fis.read(bytes);
    System.out.println(len);
    System.out.println(Arrays.toString(bytes));
    System.out.println(new String(bytes));
    
    len = fis.read(bytes);
    System.out.println(len);
    System.out.println(Arrays.toString(bytes));
    System.out.println(new String(bytes));
    
    len = fis.read(bytes);
    System.out.println(len);
    System.out.println(Arrays.toString(bytes));
    System.out.println(new String(bytes));
    // 输出结果：
ab
cd
ed
    // 或者使用循环
    byte[] b = new byte[1024];
    // 存储读取到的多个字节
    int len = 0;
    // 记录每次读取到的有效字节个数
    while((len = fis.read(b))!=-1){
        System.out.println(new String(bytes));
    }
}
```
错误数据d，是由于最后一次读取时，只读取一个字节e，数组中，上次读取的数据没有被完全替换，所以要通过len ，获取有效的字节，代码使用演示：

小贴士：

使用数组读取，每次读取多个字节，减少了系统间的IO操作次数，从而提高了读写的效率，建议开发中使用。

2.6 字节流练习：图片复制

复制原理图解

文件复制练习：一读一写

明确：

数据源：c:1.jpg

数据的目的地：d:1.jpg

文件复制步骤：
1. 创建一个字节输入流对象，构造方法中绑定要读取的数据源
2. 创建一个字节输出流对象，构造方法中绑定要写入的目的地
3. 使用字节输入流对象中的方法read读取文件
4. 使用字节输出流中的方法write，把读取到的字节写入到目的地的文件中
5. 释放资源
示例代码
```
public static void main(String[] args){
    long s = System.currentTimeM();
    // 1. 创建一个字节输入流对象，构造方法中绑定要读取的数据源(将硬盘中的文件读取到内存中)
    FileInputStream fis = new FileInputStream("C:\Test\1.jpg");
    // 2.创建一个字节输出流对象，构造方法中绑定要写入的目的地(将内存中的数据写入硬盘中)
    FileoutputStream fos = new FileOutputStream("D:\Test\1.jpg");
    
    // 3.使用字节输入流对象中的方法read读取文件
    // 一次读取一个字节写入一个字节的方式
    int len = 0;
    while((len = fis.read())!= -1){
        // 4.使用字节输出流中的方法write，把读取到的字节写入到目的地的文件中
        fos.write(len);
    }
    
    // 或者使用循数组缓冲读取多个字节，写入多个字节
    byte[] bytes = new byte[1024];
    // 3.使用字节输入流对象中的方法read读取文件
    int l = 0;
    while((l = fis.read(bytes))!=-1){
        fos.write(bytes,0,len)
    }
    
    // 5.释放资源（先关写的，后关读的。如果写完了，也肯定读取完了）
    fos.close();
    fis.close();
    // 测试运行的时间
    long e = System.currentTimeM();
    System.out.println("程序运行时间为："+(e-s)+"毫秒");
}
```
小贴士：

流的关闭原则：先开后关，后开先关。
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原文地址：https://www.cnblogs.com/anke-z/p/12675503.html

	输入流	输出流
字节流	字节输入流 InputStream	字节输出流 OutputStream
字符流	字符输入流 Reader	字符输出流 Writer

IO概述

1.1 什么是IO

1.2 IO的分类

1.3 IO的流向说明图解

1.4 顶级父类们

第二章 字节流

2.1 一切皆为字节

2.2 字节输出流【OutputStream】

2.3 FileOutputStream类

构造方法

写入数据的原理（内容-->硬盘）

写出字节数据

写出指定长度字节数组

把字符串转换为字节数组

数据追加续写以及换行

2.4 字节输入流【InputStream】

读取数据的（硬盘--> 内存）

构造方法

字节输入流的使用步骤（重点）：

读取字节数据

2.6 字节流练习：图片复制

复制原理图解

第二章字节流