文件IO流总结

　　文件在网络上或不同设备之间是怎么传输的，在Java程序中又是怎么来实现文件的传输，带着这两个问题，来了解一下Java中的IO流相关类及操作。

一、什么是流及流的用途

　　流是一组有顺序，有起点和终点的字节的集合，是对数据传输的总称和抽象。简单说流就是在不同设备之间进行数据传输。流的本质是数据传输，JDK为了方便开发者操作流，根据数据传输的各种特性，将流抽象为多种类，从而更加方便直观的操作。

二、流的分类

　　根据处理的数据类型的不同，可将IO流分为字节流和字符流；根据IO流的流向又可将其分为输入流和输出流。一般来说，如果没有指出按什么分类，IO流的分类默认按处理数据的类型分为：字符输入流、字符输出流、字节输入流及字节输出流。

三、字符流和字节流的区别

　　字符流的由来： 因为数据编码不同，而有了对字符进行高效操作的流对象。字符流本质是基于字节流读取，并查询指定的码表。

l  读写单位不同：字节流以字节（8bit）为单位，字符流以字符为单位，根据码表映射字符，一次可能读多个字节。

l  处理对象不同：字节流能处理所有类型的数据（如图片、avi等），而字符流只能处理字符类型的数据。

结论：只要是处理纯文本数据，优先考虑使用字符流。 除此之外都使用字节流。

四、 输入流和输出流

　　输入和输出相对于内存而言，输入读入内存，输出从内存输出。对输入流只能进行读操作，对输出流只能进行写操作。

五、 流对象

　1) 字符输入流   Reader

1. Reader 是所有的输入字符流的父类，它是一个抽象类；
2. CharReader、StringReader 是两种基本的介质流，它们分别将Char 数组、String中读取数据。PipedReader 是从与其它线程共用的管道中读取数据；
3. BufferedReader 很明显就是一个装饰器，它和其子类负责装饰其它Reader 对象；
4. FilterReader 是所有自定义具体装饰流的父类，其子类PushbackReader 对Reader 对象进行装饰，会增加一个行号；
5. InputStreamReader 是一个连接字节流和字符流的桥梁，它将字节流转变为字符流。FileReader 可以说是一个达到此功能、常用的工具类，在其源代码中明显使用了将FileInputStream 转变为Reader 的方法。我们可以从这个类中得到一定的技巧。Reader 中各个类的用途和使用方法基本和InputStream 中的类使用一致。后面会有Reader 与InputStream 的对应关系。

　2)字符输出流   Writer

1. Writer 是所有的输出字符流的父类，它是一个抽象类；
2. CharArrayWriter、StringWriter 是两种基本的介质流，它们分别向Char 数组、String 中写入数据。PipedWriter 是向与其它线程共用的管道中写入数据；
3. BufferedWriter 是一个装饰器为Writer 提供缓冲功能；
4. PrintWriter 和PrintStream 极其类似，功能和使用也非常相似；
5. OutputStreamWriter 是OutputStream 到Writer 转换的桥梁，它的子类FileWriter 其实就是一个实现此功能的具体类（具体可以研究一SourceCode）。功能和使用和OutputStream 极其类似，后面会有它们的对应图。

　3)字节输入流   InputStream

1. InputStream 是所有的输入字节流的父类，它是一个抽象类；
2. ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream 是三种基本的介质流，它们分别从Byte 数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据。PipedInputStream 是从与其它线程共用的管道中读取数据，与Piped 相关的知识后续单独介绍；
3. ObjectInputStream 和所有FilterInputStream 的子类都是装饰流（装饰器模式的主角）。

　4)字节输出流   OutputStream

1. OutputStream 是所有的输出字节流的父类，它是一个抽象类；
2. ByteArrayOutputStream、FileOutputStream 是两种基本的介质流，它们分别向Byte 数组、和本地文件中写入数据。PipedOutputStream 是向与其它线程共用的管道中写入数据；
3. ObjectOutputStream 和所有FilterOutputStream 的子类都是装饰流。

六、转换流

　


   1)具体实现对象类

1. InputStreamReader        字节到字符的桥梁
2. OutputStreamWriter       字符到字节的桥梁

注意：这两个流对象是字符体系中的成员，本身是字符流，所以在构造的时候需要传入字节流对象。

　2)特点：

1. 字符流和字节流之间的桥梁
2. 可对读取到的字节数据经过指定编码转换成字符
3. 可对读取到的字符数据经过指定编码转换成字节

　3)什么时候使用转换流

1. 当字节和字符之间有转换动作时；
2. 流操作的数据需要编码或解码时。

七、File类

　　File类是对文件系统中文件以及文件夹进行封装的对象，可以通过面向对象的思想来操作文件和文件夹。 File类保存文件或目录的各种元数据信息，包括文件名、文件长度、最后修改时间、是否可读、获取当前文件的路径名，判断指定文件是否存在、获得当前目录中的文件列表，创建、删除文件和目录等方法。

八、RandomAccessFile类

　　该对象并不是流体系中的一员，其封装了字节流，同时还封装了一个缓冲区（字符数组），通过内部的指针来操作字符数组中的数据。 该对象特点：
　1)该对象只能操作文件，所以构造函数接收两种类型的参数：a.字符串文件路径；b.File对象。
　2)该对象既可以对文件进行读操作，也能进行写操作，在进行对象实例化时可指定操作模式(r,rw)
　　注意：该对象在实例化时，如果要操作的文件不存在，会自动创建；如果文件存在，写数据未指定位置，会从头开始写，即覆盖原有的内容。 可以用于多线程下载或多个线程同时写数据到文件。
　　看完了上面的总结，不知道亲是否对IO流的操作有个整体的印象，接下来还是通过代码来体现一下面向对象的思想吧。

package cn.dolphin.io;

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintStream;
//import java.io.PrintWriter;

/**
 * Java中IO操作的演示
 * 
 * @author Cyanide
 * @version v1.0.0
 * @since v1.0.0
 * 
 */
public class FileDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // createFile();
        // copyText1();
        // copyText2();
        // copyText3();
        // copyText4();
        // copyText5();
        // copyBinary1();
        // copyBinary2();
        // copyBinary3();
        //copyBinary4();
        //codec();
        printFlow();
    }

    // -------------------------------------------------//
    //             基本类输入输出流对象及高效缓冲流对象            //
    // -------------------------------------------------//
    /**
     * File类的文件目录创建及删除操作演示
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void createFile() throws IOException {
        File f1 = new File("file.txt");
        File f2 = new File("directory");
        // 在当前项目目录中创建文件，需要处理异常。
        f1.createNewFile();
        // 在当前项目目录中创建目录
        f2.mkdir();
        // 删除创建的目录的文件
        f1.delete();
        f2.delete();
    }

    /**
     * 文本文件的复制操作，基本实现，每读一个字符写一次。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyText1() throws IOException {
        // 创建FileReader对象，抛出FileNotFoundException。
        FileReader fileReader = new FileReader("file.txt");
        // 创建FileWriter对象，抛出IOException。
        FileWriter fileWriter = new FileWriter("copies.txt");
        int num = 0;// fileReader.read()读到文件末尾返回-1。
        while ((num = fileReader.read()) != -1) {
            fileWriter.write(num);
        }
        fileWriter.close();
        fileReader.close();
        // 点评：效率低下，因此会采用第二种方式进行拷皮。
    }

    /**
     * 文本文件的复制操作，每读1024个字符写一次。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyText2() throws IOException {
        FileReader fileReader = new FileReader("file.txt");
        FileWriter fileWriter = new FileWriter("copies.txt");
        // length每次读出字符的实际长度
        int length = 0;
        char[] chs = new char[1024];
        while ((length = fileReader.read(chs)) != -1) {
            // 注意：fileReader.read()将读到的字符存入数组，如果最后
            // 一次读到字符长度不足字符数组长度时，未覆盖索引处字符也会
            // 读出，因此指定 length，读多少，写多少。
            fileWriter.write(chs, 0, length);
        }
        fileWriter.close();
        fileWriter.close();
        // 点评：效率比copyText1()高出很多，但还有更好的。
    }

    /**
     * 文本文件的复制操作，高效缓存读写，每次一个字符。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyText3() throws IOException {
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader(
                "file.txt"));
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new FileWriter(
                "copies.txt"));
        int num = 0;
        while ((num = bufferedReader.read()) != -1) {
            bufferedWriter.write(num);
        }
        bufferedWriter.close();
        bufferedReader.close();
    }

    /**
     * 文本文件的复制操作，高效缓存读写，每次读1024个字符。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyText4() throws IOException {
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader(
                "file.txt"));
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new FileWriter(
                "copies.txt"));
        int length = 0;
        char[] chs = new char[1024];
        while ((length = bufferedReader.read(chs)) != -1) {
            bufferedWriter.write(chs, 0, length);
        }
        bufferedWriter.close();
        bufferedReader.close();
    }

    /**
     * 文本文件的复制操作，高效缓存读写，每次读一行，特有方法读写。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyText5() throws IOException {
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader(
                "file.txt"));
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new FileWriter(
                "copies.txt"));
        String str = null;
        while ((str = bufferedReader.readLine()) != null) {
            bufferedWriter.write(str);
            // readLine()方法读取不带换行，所以需要写入换行。
            bufferedWriter.newLine();
            bufferedWriter.flush();
        }
        bufferedWriter.close();
        bufferedReader.close();
    }

    /**
     * 二进制文件的复制操作，基本实现，每读一个字节写一次。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyBinary1() throws IOException {
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("file.bmp");
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("copies.bmp");
        int num = 0;
        while ((num = fileInputStream.read()) != -1) {
            fileOutputStream.write(num);
        }
        fileInputStream.close();
        fileOutputStream.close();
    }

    /**
     * 二进制文件的复制操作，每读1024个字节写一次。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyBinary2() throws IOException {
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("file.bmp");
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("copies.bmp");
        int length = 0;
        byte[] bytes = new byte[1024];
        while ((length = fileInputStream.read(bytes)) != -1) {
            fileOutputStream.write(bytes, 0, length);
        }
        fileInputStream.close();
        fileOutputStream.close();
    }

    /**
     * 二进制文件的复制操作，高效缓存读写，每次一个字节。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyBinary3() throws IOException {
        BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(
                new FileInputStream("file.bmp"));
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(
                new FileOutputStream("copies.bmp"));
        int num = 0;
        while ((num = bufferedInputStream.read()) != -1) {
            bufferedOutputStream.write(num);
        }
        bufferedOutputStream.close();
        bufferedInputStream.close();
    }

    /**
     * 二进制文件的复制操作，高效缓存读写，每次读1024个字节。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyBinary4() throws IOException {
        BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(
                new FileInputStream("file.bmp"));
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(
                new FileOutputStream("copies.bmp"));
        int length = 0;
        byte[] bytes = new byte[1024];
        while ((length = bufferedInputStream.read(bytes)) != -1) {
            bufferedOutputStream.write(bytes, 0, length);
        }
        bufferedInputStream.close();
        bufferedOutputStream.close();
    }

    // -------------------------------------------------//
    //                 缓冲高效转换流对象                        //
    // -------------------------------------------------//
    /**
     * 高效缓冲流结合转换流对文本进行复制编码及解码过程。
     * @throws IOException
     */
    static void codec() throws IOException {
        //编码过程，将文本文件中编码。
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(new FileInputStream("file.txt"), "gb2312"));
        //解码过程，将解码后的流写入文本文件。
        //BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(
                //new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("copies.txt"),"gb2312"));
        //将键盘录入内容编码
        //System.out.print("输入测试文本内容：");
        //BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in,"gb2312"));
        //将解码后的流直接输出到Console。
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out,"utf-8"));
        int length = 0;
        char[] chs = new char[1024];
        while ((length = bufferedReader.read(chs))!=-1) {
            bufferedWriter.write(chs,0,length);
        }
        bufferedWriter.close();
        bufferedReader.close();
        //总结：用什么编码，就用什么解码。 如果编码和解码不一致，如果上例就会出现乱码显示。
    }
    
    static void printFlow() throws IOException{
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader("file.txt"));
        //将流写入文本。
        //PrintWriter printWriter = new PrintWriter(new FileWriter("copies.txt"),true);
        //将流输出到Console。
        PrintStream printStream = new PrintStream(System.out);
        char[] chs = new char[1024];
        while (bufferedReader.read(chs)!=-1) {
            printStream.println(chs);
            //printWriter.println(chs);
            bufferedReader.read(chs);
        }
        bufferedReader.close();
        printStream.close();
    }
}

　　最后PrintStream及PrintWriter只是输出，没有相应的输入。想想Java开始的第一天那个HelloWorld就用到了PrintStream只是刚开始不明白罢了。或许现在了还有不明白的地方，但随着知识的积累，相信学习Java会是件很快乐的事。