Java IO--BIO

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Java IO--BIO
一、java io 概述

1.1 相关概念

Java IO

Java IO即Java 输入输出系统。不管我们编写何种应用，都难免和各种输入输出相关的媒介打交道，其实和媒介进行IO的过程是十分复杂的，这要考虑的因素特别多，比如我们要考虑和哪种媒介进行IO（文件、控制台、网络），我们还要考虑具体和它们的通信方式（顺序、随机、二进制、按字符、按字、按行等等）。Java类库的设计者通过设计大量的类来攻克这些难题，这些类就位于java.io包中。

在JDK1.4之后，为了提高Java IO的效率，Java又提供了一套新的IO，Java New IO简称Java NIO。它在标准java代码中提供了高速的面向块的IO操作。本篇文章重点介绍Java IO 之 BIO，关于Java NIO请参考我的另两篇文章：
Java NIO详解(一)
Java NIO详解(二)

流

在Java IO中，流是一个核心的概念。流从概念上来说是一个连续的数据流。你既可以从流中读取数据，也可以往流中写数据。流与数据源或者数据流向的媒介相关联。在Java IO中流既可以是字节流(以字节为单位进行读写)，也可以是字符流(以字符为单位进行读写)。

IO相关的媒介

Java的IO包主要关注的是从原始数据源的读取以及输出原始数据到目标媒介。以下是最典型的数据源和目标媒介：
- 文件
- 管道
- 网络连接
- 内存缓存
- System.in, System.out, System.error(注：Java标准输入、输出、错误输出)
二、Java IO类库的框架

2.1 Java IO的类型

虽然java IO类库庞大，但总体来说其框架还是很清楚的。从是读媒介还是写媒介的维度看，Java IO可以分为：
1. 输入流：InputStream和Reader
2. 输出流：OutputStream和Writer
而从其处理流的类型的维度上看，Java IO又可以分为：
1. 字节流：InputStream和OutputStream
2. 字符流：Reader和Writer
下面这幅图就清晰的描述了JavaIO的分类：

- 字节流字符流

输入流 InputStream Reader

输出流 OutputStream Writer

我们的程序需要通过InputStream或Reader从数据源读取数据，然后用OutputStream或者Writer将数据写入到目标媒介中。其中，InputStream和Reader与数据源相关联，OutputStream和writer与目标媒介相关联。以下的图说明了这一点：

2.2 IO 类库

上面我们介绍了Java IO中的四各类：InputStream、OutputStream、Reader、Writer，其实在我们的实际应用中，我们用到的一般是它们的子类，之所以设计这么多子类，目的就是让每一个类都负责不同的功能，以方便我们开发各种应用。各类用途汇总如下：
- 文件访问
- 网络访问
- 内存缓存访问
- 线程内部通信(管道)
- 缓冲
- 过滤
- 解析
- 读写文本 (Readers / Writers)
- 读写基本类型数据 (long, int etc.)
- 读写对象
下面我们就通过两张图来大体了解一下这些类的继承关系及其作用

图1：java io 类的集成关系

图2：java io中各个类所负责的媒介

三、Java IO的基本用法

3.1 Java IO ：字节流

通过上面的介绍我们已经知道，字节流对应的类应该是InputStream和OutputStream，而在我们实际开发中，我们应该根据不同的媒介类型选用相应的子类来处理。下面我们就用字节流来操作文件媒介：

例1，用字节流写文件
```
  public static void writeByteToFile() throws IOException{
        String hello= new String( "hello word!");
         byte[] byteArray= hello.getBytes();
        File file= new File( "d:/test.txt");
         //因为是用字节流来写媒介，所以对应的是OutputStream 
         //又因为媒介对象是文件，所以用到子类是FileOutputStream
        OutputStream os= new FileOutputStream( file);
         os.write( byteArray);
         os.close();
  }
```
例2，用字节流读文件
```
public static void readByteFromFile() throws IOException{
        File file= new File( "d:/test.txt");
         byte[] byteArray= new byte[( int) file.length()];
         //因为是用字节流来读媒介，所以对应的是InputStream
         //又因为媒介对象是文件，所以用到子类是FileInputStream
        InputStream is= new FileInputStream( file);
         int size= is.read( byteArray);
        System. out.println( "大小:"+size +";内容:" +new String(byteArray));
         is.close();
  }
```
3.2 Java IO ：字符流

同样，字符流对应的类应该是Reader和Writer。下面我们就用字符流来操作文件媒介:

例3，用字符流写文件
```
public static void writeCharToFile() throws IOException{
        String hello= new String( "hello word!");
        File file= new File( "d:/test.txt");
         //因为是用字符流来读媒介，所以对应的是Writer，又因为媒介对象是文件，所以用到子类是FileWriter
        Writer os= new FileWriter( file);
         os.write( hello);
         os.close();
  }
```
例4，用字符流读文件
```
  public static void readCharFromFile() throws IOException{
        File file= new File( "d:/test.txt");
         //因为是用字符流来读媒介，所以对应的是Reader
         //又因为媒介对象是文件，所以用到子类是FileReader
        Reader reader= new FileReader( file);
         char [] byteArray= new char[( int) file.length()];
         int size= reader.read( byteArray);
        System. out.println( "大小:"+size +";内容:" +new String(byteArray));
         reader.close();
  }
```
3.3 Java IO ：字节流转换为字符流

字节流可以转换成字符流，java.io包中提供的InputStreamReader类就可以实现，当然从其命名上就可以看出它的作用。其实这涉及到另一个概念，IO流的组合，后面我们详细介绍。下面看一个简单的例子：

例5 ，字节流转换为字符流
```
public static void convertByteToChar() throws IOException{
        File file= new File( "d:/test.txt");
         //获得一个字节流
        InputStream is= new FileInputStream( file);
         //把字节流转换为字符流，其实就是把字符流和字节流组合的结果。
        Reader reader= new InputStreamReader( is);
         char [] byteArray= new char[( int) file.length()];
         int size= reader.read( byteArray);
        System. out.println( "大小:"+size +";内容:" +new String(byteArray));
         is.close();
         reader.close();
  }
```
3.4 Java IO ：IO类的组合

从上面字节流转换成字符流的例子中我们知道了IO流之间可以组合（或称嵌套），其实组合的目的很简单，就是把多种类的特性融合在一起以实现更多的功能。组合使用的方式很简单，通过把一个流放入另一个流的构造器中即可实现，两个流之间可以组合，三个或者更多流之间也可组合到一起。当然，并不是任意流之间都可以组合。关于组合就不过多介绍了，后面的例子中有很多都用到了组合，大家好好体会即可。

3.5 Java IO：文件媒介操作

File是Java IO中最常用的读写媒介，那么我们在这里就对文件再做进一步介绍。

3.5.1 File媒介

例6 ，File操作
```
public class FileDemo {
  public static void main(String[] args) {
         //检查文件是否存在
        File file = new File( "d:/test.txt");
         boolean fileExists = file.exists();
        System. out.println( fileExists);
         //创建文件目录,若父目录不存在则返回false
        File file2 = new File( "d:/fatherDir/subDir");
         boolean dirCreated = file2.mkdir();
        System. out.println( dirCreated);
         //创建文件目录,若父目录不存则连同父目录一起创建
        File file3 = new File( "d:/fatherDir/subDir2");
         boolean dirCreated2 = file3.mkdirs();
        System. out.println( dirCreated2);
        File file4= new File( "d:/test.txt");
         //判断长度
         long length = file4.length();
         //重命名文件
         boolean isRenamed = file4.renameTo( new File("d:/test2.txt"));
         //删除文件
         boolean isDeleted = file4.delete();
        File file5= new File( "d:/fatherDir/subDir");
         //是否是目录
         boolean isDirectory = file5.isDirectory();
         //列出文件名
        String[] fileNames = file5.list();
         //列出目录
        File[]   files = file4.listFiles();
  }
```
}

3.5.3 随机读取File文件

通过上面的例子我们已经知道，我们可以用FileInputStream（文件字符流）或FileReader（文件字节流）来读文件，这两个类可以让我们分别以字符和字节的方式来读取文件内容，但是它们都有一个不足之处，就是只能从文件头开始读，然后读到文件结束。

但是有时候我们只希望读取文件的一部分，或者是说随机的读取文件，那么我们就可以利用RandomAccessFile。RandomAccessFile提供了seek()方法，用来定位将要读写文件的指针位置，我们也可以通过调用getFilePointer()方法来获取当前指针的位置，具体看下面的例子:

例7，随机读取文件
```
  public static void randomAccessFileRead() throws IOException {
         // 创建一个RandomAccessFile对象
        RandomAccessFile file = new RandomAccessFile( "d:/test.txt", "rw");
         // 通过seek方法来移动读写位置的指针
         file.seek(10);
         // 获取当前指针
         long pointerBegin = file.getFilePointer();
         // 从当前指针开始读
         byte[] contents = new byte[1024];
         file.read( contents);
         long pointerEnd = file.getFilePointer();
        System. out.println( "pointerBegin:" + pointerBegin + "
" + "pointerEnd:" + pointerEnd + "
" + new String(contents));
         file.close();
  }
```
例8，随机写入文件
```
  public static void randomAccessFileWrite() throws IOException {
         // 创建一个RandomAccessFile对象
        RandomAccessFile file = new RandomAccessFile( "d:/test.txt", "rw");
         // 通过seek方法来移动读写位置的指针
         file.seek(10);
         // 获取当前指针
         long pointerBegin = file.getFilePointer();
         // 从当前指针位置开始写
         file.write( "HELLO WORD".getBytes());
         long pointerEnd = file.getFilePointer();
        System. out.println( "pointerBegin:" + pointerBegin + "
" + "pointerEnd:" + pointerEnd + "
" );
         file.close();
  }
```
3.6 Java IO：管道媒介

管道主要用来实现同一个虚拟机中的两个线程进行交流。因此，一个管道既可以作为数据源媒介也可作为目标媒介。

需要注意的是java中的管道和Unix/Linux中的管道含义并不一样，在Unix/Linux中管道可以作为两个位于不同空间进程通信的媒介，而在java中，管道只能为同一个JVM进程中的不同线程进行通信。和管道相关的IO类为：PipedInputStream和PipedOutputStream，下面我们来看一个例子：

例9，读写管道
```
public class PipeExample {
   public static void main(String[] args) throws IOException {
          final PipedOutputStream output = new PipedOutputStream();
          final PipedInputStream  input  = new PipedInputStream(output);
          Thread thread1 = new Thread( new Runnable() {
              @Override
              public void run() {
                  try {
                      output.write( "Hello world, pipe!".getBytes());
                  } catch (IOException e) {
                  }
              }
          });
          Thread thread2 = new Thread( new Runnable() {
              @Override
              public void run() {
                  try {
                      int data = input.read();
                      while( data != -1){
                          System. out.print(( char) data);
                          data = input.read();
                      }
                  } catch (IOException e) {
                  } finally{
                     try {
                                       input.close();
                                } catch (IOException e) {
                                       e.printStackTrace();
                                }
                  }
              }
          });
          thread1.start();
          thread2.start();
      }
```
}

3.7 Java IO：网络媒介

关于Java IO面向网络媒介的操作即Java 网络编程，其核心是Socket，同磁盘操作一样，java网络编程对应着两套API，即Java IO和Java NIO，关于这部分我会准备专门的文章进行介绍。

3.8 Java IO：BufferedInputStream和BufferedOutputStream

BufferedInputStream顾名思义，就是在对流进行写入时提供一个buffer来提高IO效率。在进行磁盘或网络IO时，原始的InputStream对数据读取的过程都是一个字节一个字节操作的，而BufferedInputStream在其内部提供了一个buffer，在读数据时，会一次读取一大块数据到buffer中，这样比单字节的操作效率要高的多，特别是进程磁盘IO和对大量数据进行读写的时候。

使用BufferedInputStream十分简单，只要把普通的输入流和BufferedInputStream组合到一起即可。我们把上面的例2改造成用BufferedInputStream进行读文件，请看下面例子：

例10 ，用缓冲流读文件
```
  public static void readByBufferedInputStream() throws IOException {
        File file = new File( "d:/test.txt");
         byte[] byteArray = new byte[( int) file.length()];
         //可以在构造参数中传入buffer大小
        InputStream is = new BufferedInputStream( new FileInputStream(file),2*1024);
         int size = is.read( byteArray);
        System. out.println( "大小:" + size + ";内容:" + new String(byteArray));
         is.close();
  }
```
关于如何设置buffer的大小，我们应根据我们的硬件状况来确定。对于磁盘IO来说，如果硬盘每次读取4KB大小的文件块，那么我们最好设置成这个大小的整数倍。因为磁盘对于顺序读的效率是特别高的，所以如果buffer再设置的大写可能会带来更好的效率，比如设置成4*4KB或8*4KB。

还需要注意一点的就是磁盘本身就会有缓存，在这种情况下，BufferedInputStream会一次读取磁盘缓存大小的数据，而不是分多次的去读。所以要想得到一个最优的buffer值，我们必须得知道磁盘每次读的块大小和其缓存大小，然后根据多次试验的结果来得到最佳的buffer大小。

BufferedOutputStream的情况和BufferedInputStream一致，在这里就不多做描述了。

3.9 Java IO：BufferedReader和BufferedWriter

BufferedReader、BufferedWriter 的作用基本和BufferedInputStream、BufferedOutputStream一致，具体用法和原理都差不多，只不过一个是面向字符流一个是面向字节流。同样，我们将改造字符流中的例4，给其加上buffer功能，看例子：
```
 public static void readByBufferedReader() throws IOException {
        File file = new File( "d:/test.txt");
         // 在字符流基础上用buffer流包装，也可以指定buffer的大小
        Reader reader = new BufferedReader( new FileReader(file),2*1024);
         char[] byteArray = new char[( int) file.length()];
         int size = reader.read( byteArray);
        System. out.println( "大小:" + size + ";内容:" + new String(byteArray));
         reader.close();
  }
```
转载请说明出处，原文链接: http://blog.csdn.net/suifeng3051/article/details/48344587
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 原创：开题报告中摘要部分快速将一段文字插入到word的表格中

原文地址：https://www.cnblogs.com/rickzhai/p/7922378.html

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

一、java io 概述

1.1 相关概念

Java IO

IO相关的媒介

二、Java IO类库的框架

2.1 Java IO的类型

2.2 IO 类库

三、Java IO的基本用法

3.1 Java IO ：字节流

3.2 Java IO ：字符流

3.3 Java IO ：字节流转换为字符流

3.4 Java IO ：IO类的组合

3.5 Java IO：文件媒介操作

3.5.1 File媒介

3.5.3 随机读取File文件

3.6 Java IO：管道媒介

3.7 Java IO：网络媒介

3.8 Java IO：BufferedInputStream和BufferedOutputStream

3.9 Java IO：BufferedReader和BufferedWriter