Java IO

一、IO概述

​ Java中的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。按照数据流动的方向，以内存为基准，分为 输入input 和 输出 output ，即流向内存是输入流，流出内存是输出流。 输入也叫做读取数据，输出也叫做作写出数据。

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。

根据数据的类型分为：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。

顶级父类们：

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

二、字节流

1. FileOutputStream类：字节输出流，负责将数据从内存写入硬盘之中

（1）构造方法：指定写入的目的地

• public FileOutputStream(File file)
• public FileOutputStream(String name)
• public FileOutputStream(File file, boolean append) ：将append设置为true，可以实现数据的追加续写
• public FileOutputStream(String name, boolean append)：将append设置为true，可以实现数据的追加续写

（2）常用方法：

• write(int b) 方法，每次可以向文件中写入一个字节的数据。
• write(byte[] b)方法，每次可以将byte数组中的数据全部写入文件中。
• write(byte[] b, int off, int len) 方法，每次可以将byte数组中从off位置开始的len个字节写入文件中。
• public void close()方法，当完成流操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

【注】Windows系统里，换行符号是 ，可以实现在写数据时的换行操作。

2. FileInputStream类：字节输入流，负责将数据从硬盘读入内存之中

（1）构造方法：指定要读取的文件

• public FileInputStream(File file)
• public FileInputStream(String name)

（2）常用方法

• read() 方法，每次可以读取一个字节的数据，转化为为int类型，当读取到文件末尾时，返回 -1。
• read(byte[] b) 方法，每次读取b的长度个字节到数组中，返回读取到的字节个数，当读取到末尾时，返回 -1。
• public void close()方法，当完成流操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

3. 案例：图片的复制

public class Copy { 
	public static void main(String[] args) throws IOException { 
		// 1.创建流对象 
		// 1.1 指定数据源 
		FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\test.jpg"); 
		// 1.2 指定目的地 
		FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test_copy.jpg"); 
		
		// 2.读写数据 
		// 2.1 定义数组 
		byte[] b = new byte[1024]; 
		// 2.2 定义长度 
		int len; 
		// 2.3 循环读取 
		while ((len = fis.read(b))!=‐1) { 
			// 2.4 写出数据 
			fos.write(b, 0, len); 
		}
		
		// 3.关闭资源 
		fos.close(); 
		fis.close(); 
	} 
}

【注】流的关闭原则：先开后关，后开先关。

三、字符流：用于处理中文字符，只能操作文本文件，不能操作图片，视频等非文本文件。

1. FileWriter 类：字符输出流

（1）构造方法：指定写入的目的地

• public FileWriter(File file)
• public FileWriter(String fileName)

（2）常用方法

• write(int b) 方法，每次可以向文件中写入一个字符的数据。
• write(char[] c) 和 write(char[] c, int off, int len) ，每次可以写出字符数组中的数据，用法类似FileOutputStream。
• write(String str) 和 write(String str, int off, int len) ，每次可以写出字符串中的数据，更为方便。
• flush()方法，刷新缓冲区，写出数据，流对象可以继续使用。
• close()方法，先刷新缓冲区，写出数据，然后通知系统释放资源。流对象不可以再被使用了。

【注】如果未调用close方法，数据只会保存到缓冲区，而并不会写入到文件中。

​ 续写和换行操作类似于FileOutputStream。

2. FileReader类：字符输入流

（1）构造方法：指定要读取的文件

• public FileReader(File file)
• public FileReader(String fileName)

（2）常用方法

• read() 方法，每次可以读取一个字符的数据，转化为为int类型，当读取到文件末尾时，返回 -1。
• read(char[] c) 方法，每次读取c的长度个字符到数组中，返回读取到的字符个数，当读取到末尾时，返回 -1。
• public void close()方法，当完成流操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

四、缓冲流：是对上述四个流的一种增强

​ 缓冲流的基本原理，是在创建流对象时，会创建一个内置的默认大小的缓冲区数组，通过缓冲区读写，减少系统IO次数，从而提高读写的效率。

字节缓冲流： BufferedInputStream ， BufferedOutputStream

字符缓冲流： BufferedReader ， BufferedWriter

1. 字节缓冲流

（1）构造方法

// 创建字节缓冲输入流 
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("bis.txt")); 
// 创建字节缓冲输出流 
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("bos.txt"))

（2）读写方式

​ 缓冲流读写方法与基本的流是一致的。

2. 字符缓冲流

（1）构造方法

// 创建字符缓冲输入流 
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("br.txt")); 
// 创建字符缓冲输出流 
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("bw.txt"));

（2）特有方法

​ 字符缓冲流的基本方法与普通字符流调用方式一致，不再阐述，我们来看它们具备的特有方法。

• BufferedReader： public String readLine() : 读取一行文字。
• BufferedWriter： public void newLine() : 写数据的时候实现换行操作。

3. 案例1：文件的复制

public class BufferedDemo { 
	public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException { 
		// 记录开始时间 
		long start = System.currentTimeMillis(); 
		// 创建流对象 
		try {
			BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe")); 
			BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe")); 
			// 读写数据 
			int len; 
			byte[] bytes = new byte[8*1024]; 
			while ((len = bis.read(bytes)) != ‐1) { 
				bos.write(bytes, 0 , len); 
			} 
		} catch (IOException e) { 
			e.printStackTrace(); 
		}
		// 记录结束时间 
		long end = System.currentTimeMillis(); 
		System.out.println("缓冲流使用数组复制时间:"+(end ‐ start)+" 毫秒"); 
	} 
}

4. 案例2：文本排序

问题：

请将下面的文本信息恢复顺序。

3.侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下。愚以为宫中之事，事无大小，悉 以咨之，然后施行，必得裨补阙漏，有所广益。 
8.愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其 咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏，臣不胜受恩感激。 
4.将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用之于昔日，先帝称之曰能，是以众议举宠为督。愚以为营中之事，悉以咨之， 必能使行阵和睦，优劣得所。 
2.宫中府中，俱为一体，陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理，不 宜偏私，使内外异法也。 
1.先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外 者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以 塞忠谏之路也。 
9.今当远离，临表涕零，不知所言。 
6.臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣 以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。 
7.先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐付托不效，以伤先帝之明，故五月渡泸，深入不毛。 今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛 下之职分也。至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。 
5.亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息 痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之信之，则汉室之隆，可计日而待也。

分析：

（1）逐行读取文本信息。

（2）解析文本信息到集合中。

（3）遍历集合，按顺序，写出文本信息。

代码实现：

public class BufferedTest { 
	public static void main(String[] args) throws IOException { 
		// 创建map集合,保存文本数据,键为序号,值为文字 
		HashMap<String, String> lineMap = new HashMap<>(); 
		// 创建流对象 
		BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt")); 	
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt")); 
        // 读取数据 
        String line = null; 
        while ((line = br.readLine())!=null) { 
        	// 解析文本 
        	String[] split = line.split("\."); 
        	// 保存到集合 
        	lineMap.put(split[0],split[1]);
        }
        // 释放资源 
        br.close(); 
        // 遍历map集合 
        for (int i = 1; i <= lineMap.size(); i++) { 
        	String key = String.valueOf(i); 
        	// 获取map中文本 
        	String value = lineMap.get(key); 
        	// 写出拼接文本 
        	bw.write(key+"."+value); 
        	// 写出换行 
        	bw.newLine(); 
        }
        // 释放资源 
        bw.close(); 
	} 
}

五、转换流：解决因编码规则不同而导致的乱码问题

1. InputStreamReader类

// 创建流对象,默认UTF8编码
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("E:\file_gbk.txt")); 
// 创建流对象,指定GBK编码 
InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream("E:\file_gbk.txt") , "GBK");

2. OutputStreamWriter类

// 创建流对象,默认UTF8编码 
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("E:\out.txt"));
// 创建流对象,指定GBK编码 
OutputStreamWriter osw2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("E:\out.txt"),"GBK");

3. 案例：转换文件编码

问题：

将GBK编码的文本文件，转换为UTF-8编码的文本文件。

分析：

（1）指定GBK编码的转换流，读取文本文件。

（2）使用UTF-8编码的转换流，写出文本文件。

代码实现：

public class TransDemo { 
	public static void main(String[] args) { 
		// 1.定义文件路径 
		String srcFile = "file_gbk.txt"; 
		String destFile = "file_utf8.txt"; 
		// 2.创建流对象 
		// 2.1 转换输入流,指定GBK编码 
		InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(srcFile) , "GBK"); 
		// 2.2 转换输出流,默认utf8编码 
		OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(destFile)); 
		// 3.读写数据 
		// 3.1 定义数组 
		char[] cbuf = new char[1024]; 
		// 3.2 定义长度 
		int len; 
		// 3.3 循环读取 
		while ((len = isr.read(cbuf))!=‐1) { 
			// 循环写出 
			osw.write(cbuf,0,len); 
		}
		// 4.释放资源 
		osw.close(); 
		isr.close(); 
	} 
}

六、序列化：实现对对象的读写操作

1. ObjectOutputStream类：将对象写入到文件中，实现对对象的持久存储

（1）构造方法：

ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("employee.txt"));

（2）使用方式：

​ public final void writeObject (Object obj) : 将对象写入文件中。

【注】一个对象要想序列化，必须满足两个条件:

1）该类必须实现 java.io.Serializable 接口， Serializable 是一个标记接口，不实现此接口的类将不会使任何状态序列化或反序列化，会抛出 NotSerializableException 。

2）该类的所有属性必须是可序列化的。如果有一个属性是不需要可序列化的，则该属性必须注明是瞬态的，使用

transient关键字修饰。

2. ObjectInputStream类：将之前使用ObjectOutputStream序列化的原始数据恢复为对象

（1）构造方法：

ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("employee.txt"));

（2）使用方式

​ public final Object readObject () : 从文件中读取一个对象。

3. 案例：序列化集合

问题：

​ 将存有多个自定义对象的集合序列化操作，保存到 list.txt 文件中。

​ 反序列化 list.txt ，并遍历集合，打印对象信息。

分析：

（1）把若干学生对象 ，保存到集合中。

（2）把集合序列化。

（3）反序列化读取时，只需要读取一次，转换为集合类型。

（4）遍历集合，可以打印所有的学生信息。

代码实现：

public class SerTest { 
	public static void main(String[] args) throws Exception { 
		// 创建 学生对象 
		Student student = new Student("老王", "laow"); 
		Student student2 = new Student("老张", "laoz"); 
		Student student3 = new Student("老李", "laol"); 
		ArrayList<Student> arrayList = new ArrayList<>(); 
		arrayList.add(student); 
		arrayList.add(student2); 
		arrayList.add(student3); 
		// 序列化操作 
		serializ(arrayList); 
		// 反序列化 
		ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("list.txt")); 
		// 读取对象,强转为ArrayList类型 
		ArrayList<Student> list = (ArrayList<Student>)ois.readObject(); 
		for (int i = 0; i < list.size(); i++ ){ 
			Student s = list.get(i); 
			System.out.println(s.getName()+"‐‐"+ s.getPwd());
		} 
	}
	private static void serializ(ArrayList<Student> arrayList) throws Exception { 
		// 创建 序列化流 
		ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("list.txt")); 
		// 写出对象 
		oos.writeObject(arrayList); 
		// 释放资源 
		oos.close(); 
	} 
}

七、打印流：PrintStream类可以改变打印的流向

public class PrintDemo { 
	public static void main(String[] args) throws IOException { 
        // 调用系统的打印流,控制台直接输出97 
        System.out.println(97); 
        // 创建打印流,指定文件的名称 
        PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt"); 
        // 设置系统的打印流流向,输出到ps.txt 
        System.setOut(ps); 
        // 调用系统的打印流,ps.txt中输出97 
        System.out.println(97); 
	} 
}