javaIO1--基础

　　

一、概览

Java 的 I/O 大概可以分成以下几类：

• 磁盘操作：File
• 字节操作：InputStream 和 OutputStream
• 字符操作：Reader 和 Writer
• 对象操作：Serializable
• 网络操作：Socket
• 新的输入/输出：NIO

二、磁盘操作

File 类可以用于表示文件和目录的信息，但是它不表示文件的内容。

递归地列出一个目录下所有文件：

public static void listAllFiles(File dir) {

    if (dir == null || !dir.exists()) {

        return;

    }

    if (dir.isFile()) {

        System.out.println(dir.getName());

        return;

    }

    for (File file : dir.listFiles()) {

        listAllFiles(file);

    }

}

三、字节操作

1.1 实现文件复制

public static void copyFile(String src, String dist) throws IOException {
 
    FileInputStream in = new FileInputStream(src);
    FileOutputStream out = new FileOutputStream(dist);
    byte[] buffer = new byte[20 * 1024];
 
    // read() 最多读取 buffer.length 个字节
    // 返回的是实际读取的个数
    // 返回 -1 的时候表示读到 eof，即文件尾
    while (in.read(buffer, 0, buffer.length) != -1) {
        out.write(buffer);
    }
 
    in.close();
    out.close();
}

1.2 装饰者模式

Java I/O 使用了装饰者模式来实现。以 InputStream 为例，

• InputStream 是抽象组件；
• FileInputStream 是 InputStream 的子类，属于具体组件，提供了字节流的输入操作；
• FilterInputStream 属于抽象装饰者，装饰者用于装饰组件，为组件提供额外的功能。例如 BufferedInputStream 为 FileInputStream 提供缓存的功能。

 

实例化一个具有缓存功能的字节流对象时，只需要在 FileInputStream 对象上再套一层 BufferedInputStream 对象即可。

FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(filePath);

BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(fileInputStream);

DataInputStream 装饰者提供了对更多数据类型进行输入的操作，比如 int、double 等基本类型。

四、字符操作

1.3 编码与解码

编码就是把字符转换为字节，而解码是把字节重新组合成字符。

如果编码和解码过程使用不同的编码方式那么就出现了乱码。

• GBK 编码中，中文字符占 2 个字节，英文字符占 1 个字节；
• UTF-8 编码中，中文字符占 3 个字节，英文字符占 1 个字节；
• UTF-16be 编码中，中文字符和英文字符都占 2 个字节。

UTF-16be 中的 be 指的是 Big Endian，也就是大端。相应地也有 UTF-16le，le 指的是 Little Endian，也就是小端。

Java 使用双字节编码 UTF-16be，这不是指 Java 只支持这一种编码方式，而是说 char 这种类型使用 UTF-16be 进行编码。char 类型占 16 位，也就是两个字节，Java 使用这种双字节编码是为了让一个中文或者一个英文都能使用一个 char 来存储。

1.4 String 的编码方式

String 可以看成一个字符序列，可以指定一个编码方式将它编码为字节序列，也可以指定一个编码方式将一个字节序列解码为 String。

String str1 = "中文";

byte[] bytes = str1.getBytes("UTF-8");

String str2 = new String(bytes, "UTF-8");

System.out.println(str2);

在调用无参数 getBytes() 方法时，默认的编码方式不是 UTF-16be。双字节编码的好处是可以使用一个 char 存储中文和英文，而将 String 转为 bytes[] 字节数组就不再需要这个好处，因此也就不再需要双字节编码。getBytes() 的默认编码方式与平台有关，一般为 UTF-8。

byte[] bytes = str1.getBytes();

  

五、对象操作

不管是磁盘还是网络传输，最小的存储单元都是字节，而不是字符。但是在程序中操作的通常是字符形式的数据，因此需要提供对字符进行操作的方法。

• InputStreamReader 实现从字节流解码成字符流；
• OutputStreamWriter 实现字符流编码成为字节流。

1.5 实现逐行输出文本文件的内容

public static void readFileContent(String filePath) throws IOException {
 

    FileReader fileReader = new FileReader(filePath);

    BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);
 

    String line;

    while ((line = bufferedReader.readLine()) != null) {

        System.out.println(line);

    }

     // 装饰者模式使得 BufferedReader 组合了一个 Reader 对象

    // 在调用 BufferedReader 的 close() 方法时会去调用 Reader 的 close() 方法

    // 因此只要一个 close() 调用即可

    bufferedReader.close();

}

1.6 序列化

序列化就是将一个对象转换成字节序列，方便存储和传输。

• 序列化：ObjectOutputStream.writeObject()
• 反序列化：ObjectInputStream.readObject()

不会对静态变量进行序列化，因为序列化只是保存对象的状态，静态变量属于类的状态。

1.7 Serializable

序列化的类需要实现 Serializable 接口，它只是一个标准，没有任何方法需要实现，但是如果不去实现它的话而进行序列化，会抛出异常。

public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {

 

    A a1 = new A(123, "abc");

    String objectFile = "file/a1";

 

    ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(objectFile));

    objectOutputStream.writeObject(a1);

    objectOutputStream.close();

 

    ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream(objectFile));

    A a2 = (A) objectInputStream.readObject();

    objectInputStream.close();

    System.out.println(a2);

}

 

private static class A implements Serializable {

 

    private int x;

    private String y;

 

    A(int x, String y) {

        this.x = x;

        this.y = y;

    }

 

    @Override

    public String toString() {

        return "x = " + x + "  " + "y = " + y;

    }

}

1.8 transient

transient 关键字可以使一些属性不会被序列化。

ArrayList 中存储数据的数组 elementData 是用 transient 修饰的，因为这个数组是动态扩展的，并不是所有的空间都被使用，因此就不需要所有的内容都被序列化。通过重写序列化和反序列化方法，使得可以只序列化数组中有内容的那部分数据。

private transient Object[] elementData;

六、网络操作

Java 中的网络支持：

• InetAddress：用于表示网络上的硬件资源，即 IP 地址；
• URL：统一资源定位符；
• Sockets：使用 TCP 协议实现网络通信；
• Datagram：使用 UDP 协议实现网络通信。

1.10         InetAddress

没有公有的构造函数，只能通过静态方法来创建实例。

InetAddress.getByName(String host);

InetAddress.getByAddress(byte[] address);

1.11         URL

可以直接从 URL 中读取字节流数据。

public static void main(String[] args) throws IOException {

    URL url = new URL("http://www.baidu.com");

     /* 字节流 */

    InputStream is = url.openStream();

    /* 字符流 */

    InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is, "utf-8");
 
    /* 提供缓存功能 */

    BufferedReader br = new BufferedReader(isr);

     String line;

    while ((line = br.readLine()) != null) {

        System.out.println(line);
    }

     br.close();
}

1.12         Sockets

• ServerSocket：服务器端类
• Socket：客户端类
• 服务器和客户端通过 InputStream 和 OutputStream 进行输入输出
• 

1.13         Datagram

• DatagramSocket：通信类
• DatagramPacket：数据包类