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  • Java输入输出流(一)#

     

    Android 是基于 Java 语言编写的，在安卓程序的很多时候会用到有关 I/O 操作，要在 Adroid 中使用 I/O 操作就必须学会 Java 的 I/O 操作。

    首先要知道的是，Java 中输入和输出的概念都是对于程序来说的。就是 外部往程序输入，程序向外部输出。外部往程序输入，则程序必须去 读 取外部，程序向外部输出，则程序必须去 写 给外部。在外部和程序之间，Java 分别通过 输入流InputStream 和 输出流OutStream 进行联系。

    流的示意图如下

    Java.io 的结构树##

    本人才疏学浅，对于Java I/O也是初学阶段，因此本着与读者一同探讨的心态，按照结构树从上至下逐个去看一下每一个类的使用方法。

    字节流与字符流##

    从结构树我们可以看到位于树的顶端是字节流和字符流。

    1. 字节流 ：表示以字节为单位从 stream 中读取或往 stream 中写入信息，即 io 包中的 inputstream 类和 outputstream 类的派生类。通常用来读取二进制数据，如图象和声音。
    2. 字符流 ：以 Unicode 字符为导向的 stream，表示以 Unicode 字符为单位从 stream 中读取或往 stream 中写入信息。 区别： Reader 和 Writer 要解决的，最主要的问题就是国际化。原先的 I/O 类库只支持8位的字节流，因此不可能很好地处理16位的 Unicode 字符流。Unicode 是国际化的字符集(更何况 Java 内置的 char 就是16位的 Unicode 字符)，这样加了 Reader 和 Writer 之后，所有的 I/O 就都支持 Unicode 了。

    InputStream与OutputStream##

    对于字节流，它有两个抽象类：InputStream 和 OutputStream，在这两个抽象类里面没有具体的实现方法，它的具体实现需要它的 子类 来实现，在它里面定义了一些函数用以 子类 的去实现。

    1 InputStream###

    我们打开 InputStream 源码看到里面定义一些方法：

    • public abstract int read() :读取 input stream 的下一个字节，返回值为下一个字节
    • public int read(byte b[]) : 读取 input stream ，并将其存在数组 b 中，以b[0]开始存储，最多能读取 b.length 个字节
    • public int read(byte b[], int off, int len) :读取 input stream ，读取的长度为 len ，以 b[off] 开始存储，read(byte b[]) 的实现就是调用该方法： read(b，0，b.length)
    • public long skip(long n) :跳过 input stream 的 n 个字节
    • public int available() :粗略估计 input stream 可以读取的字节，返回估计值，不一定准确。不会阻塞调用 input stream 的下一个方法
    • public void close() : 关闭 input stream， 释放与input stream 相关的系统资源
    • public synchronized void mark(int readlimit) :标记input stream当前 (mark()被调用的这一刻 )位置，参数 readlimit 用来告诉系统，当之后读取的字节数超过 readlimit 后，mark 失效
    • public synchronized void reset() ：退回到最后一次 input stream 调用 mark()方法地方，之后读取字节的时候就会从 mark 处开始。当 mark() 调用的时候 input stream 就会记住从这一刻开始读入的所有字节，当 reset() 被调用的时候，就会准备好提供这些字节，而如果读入的字节数超过了 readlimit，reset()还没有被调用，那么 input stream 就不会继续记录，也就是 mark 失效了
    • public boolean markSupported() :测试该 IO 类是否支持 mark() 和 reset()方法

    2 OutputStream###

    同样我们打开 OutputStream 的源码，可以看到里面有这些方法：

    • public abstract void write(int b) ：往 output stream 写出一个字节，这个字节是 b 的低八位，b 的高24位会被忽略
    • public void write(byte b[]) ：往 output stream 写出 b.length 长度的字节，通过调用 write( b, 0, b.length) 来实现
    • public void write(byte b[], int off, int len) ：写出长度为 len 的字节，第一个写出的是 b[off]，
    • public void flush() ：清空当前 output stream以及强制输出所有缓冲数据
    • public void close() ：关闭 output stream， 释放与input stream 相关的系统资源

    InputStream 和 OutputStream 两个抽象类定义了输入流和输出流应该具备什么功能，但是具体却没有实现。她们的具体实现是通过继承于它们的子类来实现的

    1.1 FileInputStream###

    对文件进行写入的类。对 file 类没有了解的读者可以查阅相关资料，这里给出一个网址以供产考：

    https://zhayh.gitbooks.io/java/content/ch11_file_io/1_1_file_class.html

    首先看看它的构造方法：

    • FileInputStream(File file) ：通过传入一个 file 类对象，来创建 file input stream
    • FileInputStream(FileDescriptor fdObj) ：通过 file descriptor fdObj 来创建一个 file input stream
    • FileInputStream(String name) ：通过传入一个 file 在系统中的名字（或者路径）来创建 file input stream，实际上他是通过调用 FileInputStream(name != null ? new File(name) : null) 来实现的

    再来看看它的方法：

    • int available() ：粗略估计 input stream 可以读取的字节，返回估计值，不一定准确。不会阻塞调用 input stream 的下一个方法
    • void close() ：关闭 input stream ，释放与之相关的系统资源
    • protected void finalize() ：确保 input stream 已经关闭如果没有，则继续调用 close()
    • int read() ：读取 input stream 的下一个字节。这个方法是Java的原始类，底层是用C/C++来实现的
    • int read(byte[] b) ：读取 b.length 长度的字节并存到 b 中
    • int read(byte[] b, int off, int len) ：读取 input stream ，读取的长度为 len ，以 b[off] 开始存储，read(byte b[]) 的实现就是调用该方法： read(b，0，b.length)
    • long skip(long n) ：跳过 input stream 的 n 个字节

    代码举例：

    FileInputStream fileInput = null;
    byte [] b = new byte[2097152];//用来存放读取输入流的数据
    File file = new File("C:/Users/加盐/Desktop/logo.jpg");
    try {                                     //try catch 是用来捕获异常
        fileInput = new FileInputStream(file);//通过传递file参数来新建file input stream 对象
    } catch (FileNotFoundException e) {       
        e.printStackTrace();
    }        
    try {
        fileInput.read(b); //读取数据，并存到b中
        fileInput.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }

    要注意的是在 windows 和 Linux 系统中，"/"表示分割符,在 windows 中还可以用 "",但是由于java中 ""表示转义符号，因此要用 "",例如：C:\Users\加盐\Desktop\logo.jpg

    1.1.1 BufferedInputStream###

    如果传输的文件比较大，直接利用 FileInputStream 时，是程序直接与硬盘进行访问，我们知道硬盘的存取速度是最慢的，因此这样就会比较耗时。如果我们先把要存储的数据放到内存中，等到内存区满了之后，我们再把内存的数据写到硬盘中，这样速度就会快很多。因为首先计算机对内存的访问速度比访问硬盘要快，其次，由于是每次指定的内存区满了之后，再把数据写到硬盘，这样就减少了对硬盘的访问次数，节省了很多时间。

    BufferedInputStream 又称为包装流，因为它能将其他的 InputStream 封装成 BufferedInputStream，这一点从它的构造函数就可以看到：

    BufferedInputStream(InputStream in) ：创建一个 BufferedInputStream ，并把它的参数 in 保存起来，用以后续的使用
    BufferedInputStream(InputStream in, int size) ：创建一个BufferedInputStream ，并把它的参数 in 保存起来，用以后续的使用，而且 size 指定了这个缓冲区的大小，也就是输入设备一次往缓冲区写入 size 字节大小的数据。待程序读取完，缓冲区为空后，再次输入设备再向缓冲区写入数据。若没有指定 size ，系统默认为8192。

    它的方法：

    • int available()
    • void close()
    • void mark(int readlimit)
    • boolean markSupported()
    • int read()
    • int read(byte[] b, int off, int len)
    • void reset()
    • long skip(long n)

    以上所有的方法与前面所讲的 InputStream 类的同名方法的作用一样的，下面来看例子：

    在IO.txt中


    现在利用 BufferedInputStream(InputStream in) 将它读入 ，并显示到控制台 
    public static void main(String[] arg)
FileInputStream fileInput = null;
    BufferedInputStream bufferInput = null;
    int len = 0;
    byte [] b = new byte[1024];
    File file = new File("C:/Users/加盐/Desktop/IO.txt");
    try {
        fileInput = new FileInputStream(file);
        bufferInput = new BufferedInputStream(fileInput); //把FileInputStream包装成 BufferInputStream
    } catch (FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    }        
    try {
        len = bufferInput.read(b);
        bufferInput.close();
        fileInput.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    for(int i=0;i<len;i++){
        System.out.print((char) b[i]+"");
    }
}
}

    运行结果如上图所示

    现在我们来用一下 mark（）方法：

    public static void main(String[] arg) throws IOException{
FileInputStream fileInput = null;
    BufferedInputStream bufferInput = null;
    int len = 0;
    byte [] b = new byte[1024];
    File file = new File("C:/Users/加盐/Desktop/IO.txt");
    fileInput = new FileInputStream(file);
    bufferInput = new BufferedInputStream(fileInput);
    bufferInput.read(b, 0, 3);//先让bufferInput被读取3个字节
    bufferInput.mark(10);     //然后进行标记
    for(int i = 1;i<10;i++){
        int a = 3*i;
        bufferInput.read(b,a,3); //然后在往后读取三个字节后
        bufferInput.reset();     //然后重置,也就是回到bufferInput的被标记的位置
    }                            //下一次读取bufferInput的时候又从标记点开始
                                 //所以我们可以猜想，最后一定会第四个字节和第六个字节重复出现九次  
    bufferInput.close(); 
    fileInput.close();
    for(int i=0;i<b.length;i++){
        if(b[i]==0)break;
        System.out.print((char) b[i]+"");            
    }
}
}

    运行结果如上图，符合我们的猜想

    1.1.2 DataInputStream###

    前面我们看到，进入 input stream 的基本单位都是字节，尽管底层确实是以字节作为传输单位，但是有些时候就显得不太方便，，比如说我知道要传输的都是 int 类型的数据，那么我们是否可以直接以 int 类型的数据进行传输单位呢？

    DataInputStream 类就解决了这个问题，允许应用程序以与机器无关方式从底层输入流中读取基本 Java 数据类型。应用程序可以使用数据输出流写入稍后由数据输入流读取的数据(请稍微注意这一句话)。

    下面来看它的构造函数：

    • DataInputStream(InputStream in) ：通过传入 InputStream 来构造 DataInputstream

    方法：

    • int read(byte[] b) :与前面 InputStream 的同名方法一样
    • int read(byte[] b, int off, int len) ：与前面 InputStream 的同名方法一样
    • boolean readBoolean() ：读取一个字节，若该字节为非零，则返回 true ，若为零，则返回 false
    • byte readByte() ：读取一个字节
    • char readChar() ：读取两个字节并返回一个 char 类型数据
    • double readDouble() ：读取八个字节并返回一个 double 类型的数据
    • float readFloat() ：读取四位字节并返回一个 float 类型的数据
    • void readFully(byte[] b) ：与 int read(byte[] b) 类似，只是没有返回值
    • void readFully(byte[] b, int off, int len) ：与int read(byte[] b, int off, int len)类似，返回值为零，从源码中可以看到，这个方法有一个机制保证一定能读取到 len 长度的字节数
    • int readInt() ：读取四个字节并返回一个 int 类型的数据
    • long readLong() ：读取八个字节，并返回一个 long 类型的数据
    • short readShort() ：读取两个字节，并返回一个 short 类型的数据
    • int readUnsignedByte() ：读取一个字节，返回一个无符号类型的字节，实际上就是把读取到的数据转成 int 类型输出
    • int readUnsignedShort() ：读取梁个字节，返回一个无符号类型的 short 数据，实际上就是把读取到的数据转成 int 类型输出
    • String readUTF() ：读取用UTF-8编码的字符串
    • int skipBytes(int n) ：跳过 n 个字节

    下面我们来看例子：

        public static void main(String[] arg) throws IOException{
    FileInputStream fileInput = null;
    DataInputStream dataInput = null;
    byte [] b = new byte[1024];
    File file = new File("C:/Users/加盐/Desktop/IO.txt");
    fileInput = new FileInputStream(file);
    dataInput = new DataInputStream(fileInput);
    System.out.print(dataInput.readBoolean());
    dataInput.close();
    fileInput.close();
}
}

    一个简单的例子，从输入流中读取一个字节，并在控制台输出：输入流在文件中读取一个字符“6”，底层变成相应的字节，然后将文件输入流包装成数据输入流，调用数据输入流读取这个字节，返回一个 Boolean 类型的值


    更多的方法不一一展示，读者可自行回去尝试，值得一提的是，。通过查看 DataInputStream 类的源码我们可以发现，对于返回不同数据类型的方法，其实现方法大体相同：

    1. 首先调用 read() 方法，read()的方法读取一个字节，然后为高位补零，返回一个 int 类型值
    2. 根据数据类型的所占用的字节数，相应调用几次 read()方法
    3. 然后进行移位操作，最后把几个字节拼接起来，返回对应的数据类型

    下面以 readShort()为例，为大家演示一下，假设底下的字节数为无符号数，并且以原码形式存放（底下并非如此，但是为了方便说明，故如此假设）

    代码：

    public final short readShort() throws IOException {
    int ch1 = in.read();
    int ch2 = in.read();   //如果到了文件尾返回-1
    if ((ch1 | ch2) < 0)   //如果如果没有读够两个字节，则抛出异常
        throw new EOFException();
    return (short)((ch1 << 8) + (ch2 << 0));//第一个字节（实际上是一个高24为0的
                                            //int）左移动8位成为高8位，节不动，   
                                            //然后拼接成为一个新数据，在把它强制
                                            //类型转换变成 short 类型
}

    假设输入流有两个字节为：00000001和00000002，那么ch1就为00000000000000000000000000000001，ch2为00000000000000000000000000000001
    ，ch1左移8位：00000000000000000000000100000000，最后拼接起来就是：00000000000000000000000100000002，强制类型转换后变成0000000100000002

    2.1 FileOutputStream###

    2.1.1 BufferedOutputStream###

    2.1.2 DataOutputStream###

    2.1.3 PrintStream###
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