IO流基礎

来源:https://www.cnblogs.com/XJP-now/archive/2019/03/22/10580833.html
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1.位元組流 1.1 位元組輸入流【inputStream】 java.io.InputStream 抽象類是表示位元組輸入流的所有類的超類，可以讀取位元組信息到記憶體中。 它定義了位元組輸入流的基本共性功能方法。 public void close() ：關閉此輸入流並釋放與此流相關聯的任何系統資源。 pub ...


1.位元組流

　1.1 位元組輸入流【inputStream】

　　java.io.InputStream 抽象類是表示位元組輸入流的所有類的超類，可以讀取位元組信息到記憶體中。 它定義了位元組輸入流的基本共性功能方法。

  • public void close() ：關閉此輸入流並釋放與此流相關聯的任何系統資源。 
  • public abstract int read() ： 從輸入流讀取數據的下一個位元組。
  • public int read(byte[] b) ： 從輸入流中讀取一些位元組數，並將它們存儲到位元組數組 b中 。

小貼士：
close方法，當完成流的操作時，必須調用此方法，釋放系統資源。

1.2 FileInputStream

　　java.io.FileInputStream 類是文件輸入流，從文件中讀取位元組。 

構造方法：

    • FileInputStream(File file) ： 通過打開與實際文件的連接來創建一個 FileInputStream ，該文件由文件系統中的 File對象 file命名。 

    • FileInputStream(String name) ： 通過打開與實際文件的連接來創建一個 FileInputStream ，該文件由文件系統中的路徑名 name命名。

當你創建一個流對象時，必須傳入一個文件路徑。該路徑下，如果沒有該文件,會拋出 FileNotFoundException 。

示例代碼：

1 public class FileInputStreamConstructor throws IOException{
2     public static void main(String[] args) { 
3        // 使用File對象創建流對象
4        File file = new File("a.txt"); 
5        FileInputStream fos = new FileInputStream(file); 
6        // 使用文件名稱創建流對象
7        FileInputStream fos = new FileInputStream("b.txt"); 
8      }
9  }

 　　讀取位元組數據：

　　1. 讀取位元組： read 方法，每次可以讀取一個位元組的數據，轉化為int類型的數據，當讀取到文件末尾，則返回 -1 ，代碼使用演示：

 1 public class FISRead {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException{
 3         // 使用文件名稱創建流對象
 4         FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
 5         // 讀取數據，返回一個位元組
 6         int read = fis.read();
 7         System.out.println((char) read);
 8         read = fis.read();
 9         System.out.println((char) read);
10         read = fis.read();
11         System.out.println((char) read);
12         read = fis.read();
13         System.out.println((char) read);
14         read = fis.read();
15         System.out.println((char) read);
16         // 讀取到末尾,返回-1
17         read = fis.read();
18         System.out.println( read);
19         // 關閉資源 
20        fis.close();
21     }
22  }

　　結果如下：

 

　　改進讀取方式，使用迴圈讀取的方式。代碼使用演示：

 1 public class FISRead {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException{
 3         // 使用文件名稱創建流對象
 4         FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
 5         // 定義變數，保存數據
 6         int b ；
 7         // 迴圈讀取
 8         while ((b = fis.read())!=-1) {
 9             System.out.println((char)b);
10         }
11         // 關閉資源
12         fis.close();
13     }
14  }

　　 結果如下：

 

小貼士：
1.每次讀取了一個位元組，會自動轉化為int類型的數據。

2. 流操作完畢後，必須釋放系統資源，調用close方法，千萬記得。

　　

　　2. 使用位元組數組讀取： read(byte[] b) ，每次讀取b的長度個位元組到數組中，返回讀取到的有效位元組個數，讀取到數據末尾時，返回 -1 ，代碼使用演示：

　　

 1 public class FISRead {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException{
 3         // 使用文件名稱創建流對象. 
 4        FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中為 abcde
 5         // 定義變數，作為有效個數
 6         int len ；
 7         // 定義位元組數組，作為裝位元組數據的容器 
 8           byte[] b = new byte[2];
 9         // 迴圈讀取
10         while (( len= fis.read(b))!=-1) {
11             // 每次讀取後,把數組變成字元串列印
12             System.out.println(new String(b));
13         }
14         // 關閉資源
15         fis.close();
16     }
17  }

 

　　　　結果如下：

　　錯誤數據 ed ，是由於後一次讀取時，只讀取一個位元組 e ，數組中，上次讀取的數據沒有被完全替換，所以要通過 len ，獲取有效的位元組長度，代碼使用演示：

 1 public class FISRead {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException{
 3             // 使用文件名稱創建流對象.
 4             FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中為 abcde
 5             // 定義變數，作為有效個數
 6             int len ；
 7             // 定義位元組數組，作為裝位元組數據的容器
 8            byte[] b = new byte[2];
 9             // 迴圈讀取
10      while (( len= fis.read(b))!=-1) {
11             // 每次讀取後,把數組的有效位元組部分，變成字元串列印
12             System.out.println(new String(b，0，len));//  len 每次讀取的有效位元組個數 
13        }
14             // 關閉資源 
15            fis.close();
16     }
17  }

 

小貼士：
使用數組讀取，每次可讀取多個位元組，減少了系統間的IO操作次數，從而提高了讀寫的效率，開發中建議優先使用數組讀取。

 　1.3 位元組流：圖片複製

複製圖片原理圖解：

 

代碼如下：

 1 public class Copy {
 2  public static void main(String[] args) throws IOException {
 3        // 1.創建流對象
 4        // 1.1 指定數據源
 5        FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\test.jpg");
 6        // 1.2 指定目的地
 7        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test_copy.jpg");
 8  
 9        // 2.讀寫數據
10        // 2.1 定義數組 
11        byte[] b = new byte[1024]; 
12        // 2.2 定義長度 
13        int len;
14        // 2.3 迴圈讀取 
15        while ((len = fis.read(b))!=-1) {
16             // 2.4 寫出數據
17             fos.write(b, 0 , len);
18         }
19  
20         // 3.關閉資源
21         fos.close();
22         fis.close();
23     }
24  }

 

 

小貼士：
流的關閉原則：先開後關，後開先關。

 2.字元流

　　當使用位元組流讀取文本文件時，可能會有一個小問題。就是遇到中文字元時，可能不會顯示完整的字元，那是因為一個中文字元可能占用多個位元組存儲。所以Java提供一些字元流類，以字元為單位讀寫數據，專門用於處理文本文件。

　2.1 字元輸入流【Reader】

　　java.io.Reader 抽象類是表示用於讀取字元流的所有類的超類，可以讀取字元信息到記憶體中。它定義了字元輸入流的基本共性功能方法。

  • public void close() ：關閉此流並釋放與此流相關聯的任何系統資源。 
  • public int read() ： 從輸入流讀取一個字元。 
  • public int read(char[] cbuf) ： 從輸入流中讀取一些字元，並將它們存儲到字元數組 cbuf中 。

　2.2 FileReader

　　java.io.FileReader 類是讀取字元文件的便利類。構造時使用系統預設的字元編碼和預設位元組緩衝區。

小貼士：
1. 字元編碼：位元組與字元的對應規則。Windows系統的中文編碼預設是GBK編碼表。idea中為預設為UTF-8

2. 位元組緩衝區：一個位元組數組，用來臨時存儲位元組數據。

　　構造方法：

  • FileReader(File file) ： 創建一個新的 FileReader ，給定要讀取的File對象。

  • FileReader(String fileName) ： 創建一個新的 FileReader ，給定要讀取的文件的名稱。

　　當你創建一個流對象時，必須傳入一個文件路徑。類似於FileInputStream 。

　　構造舉例，代碼如下：

1 public class FileReaderConstructor throws IOException{
2     public static void main(String[] args) {
3         // 使用File對象創建流對象
4         File file = new File("a.txt");
5         FileReader fr = new FileReader(file);
6         // 使用文件名稱創建流對象 
7        FileReader fr = new FileReader("b.txt");
8     }
9  }

 

　讀取字元數據：

　　讀取字元： read 方法，每次可以讀取一個字元的數據，轉化為int類型，讀取到文件末尾時，返回 -1 ，迴圈讀取，代碼使用演示：

 1 public class FRRead {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException {
 3         // 使用文件名稱創建流對象
 4         FileReader fr = new FileReader("read.txt");
 5         // 定義變數，保存數據
 6         int b ；
 7         // 迴圈讀取
 8         while ((b = fr.read())!=-1) {
 9             System.out.println((char)b);
10         }
11     　　// 關閉資源
12         fr.close();
13     }
14 }

 

　　結果：

 

小貼士：每次讀取了一個字元，會自動轉化為int類型。

　2.使用字元數組讀取：read(char[] cbuf)，每次讀取b的長度個字元到數組中，返回讀取到的有效字元個數，讀取到末尾時，返回-1 ，代碼使用演示：

 1 public class FRRead {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException {
 3           // 使用文件名稱創建流對象
 4            FileReader fr = new FileReader("read.txt");
 5           // 定義變數，保存有效字元個數
 6         int len ；
 7         // 定義字元數組，作為裝字元數據的容器
 8          char[] cbuf = new char[3];
 9         // 迴圈讀取
10         while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {
11             System.out.println(new String(cbuf));
12         }
13     // 關閉資源
14         fr.close();
15     }
16 }

 

　　結果如下：

　獲取有效的字元改進，代碼使用演示：

 1 public class FISRead {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException {
 3           // 使用文件名稱創建流對象
 4            FileReader fr = new FileReader("read.txt");
 5           // 定義變數，保存有效字元個數
 6         int len ；
 7         // 定義字元數組，作為裝字元數據的容器
 8         char[] cbuf = new char[2];
 9         // 迴圈讀取
10         while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {
11             System.out.println(new String(cbuf,0,len));
12         }
13         // 關閉資源
14         fr.close();
15     }
16 }

 

　　結果：

 

 

　2.3 字元輸出流【Writer】

　java.io.Writer抽象類是表示用於寫出字元流的所有類的超類，將指定的字元信息寫出到目的地。它定義了位元組輸出流的基本共性功能方法。

  • public abstract void close() ：關閉此輸出流並釋放與此流相關聯的任何系統資源。

  • public abstract void flush() ：刷新此輸出流並強制寫出任何緩衝的輸出字元。

  • public void write(int c) ：寫出一個字元。

  • public void write(char[] cbuf)：從指定的字元數組中寫出字元到此輸出流。

  • public abstract void write(char[] b, int off, int len) ：從指定的字元數組寫出從偏移量 off開始， len長度的字元，輸出到此輸出流。

  • public void write(String str) ：寫出一個字元串。

 　2.4 FileWriter

　　java.io.FileWriter類是寫出字元到文件的便利類。構造時使用系統預設的字元編碼和預設位元組緩衝區。

　　構造方法

  • FileWriter(File file)： 創建一個新的 FileWriter，給定要寫出的File對象。

  • FileWriter(String fileName)： 創建一個新的 FileWriter，給定要寫出的文件的名稱。

　　當你創建一個流對象時，必須傳入一個文件路徑，類似於FileOutputStream。

　　代碼如下：

 1 public class FileWriterConstructor {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException {
 3             // 使用File對象創建流對象
 4         File file = new File("a.txt");
 5         FileWriter fw = new FileWriter(file);
 6       
 7         // 使用文件名稱創建流對象
 8         FileWriter fw = new FileWriter("b.txt");
 9     }
10 }

 

　　基本寫出數據：

 

　　寫出字元：write(int b) 方法，每次可以寫出一個字元數據，代碼使用演示：

　　代碼如下：

 1 public class FWWrite {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException {
 3         // 使用文件名稱創建流對象
 4         FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");     
 5           // 寫出數據
 6           fw.write(97); // 寫出第1個字元
 7           fw.write('b'); // 寫出第2個字元
 8           fw.write('C'); // 寫出第3個字元
 9           fw.write(30000); // 寫出第4個字元，中文編碼表中30000對應一個漢字。
10       
11           /*
12         【註意】關閉資源時,與FileOutputStream不同。
13            如果不關閉,數據只是保存到緩衝區，並未保存到文件。
14         */
15         // fw.close();
16     }
17 }

 

　　結果：

 

小貼士：

1. 未調用close方法，數據只是保存到了緩衝區，並未寫出到文件中。

　　關閉和刷新

　　因為內置緩衝區的原因，如果不關閉輸出流，無法寫出字元到文件中。但是關閉的流對象，是無法繼續寫出數據的。如果我們既想寫出數據，又想繼續使用流，就需要flush 方法了。

  • flush ：刷新緩衝區，流對象可以繼續使用。

  • close ：關閉流，釋放系統資源。關閉前會刷新緩衝區。

　　代碼使用演示：

 1 public class FWWrite {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException {
 3         // 使用文件名稱創建流對象
 4         FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
 5         // 寫出數據，通過flush
 6         fw.write('刷'); // 寫出第1個字元
 7         fw.flush();
 8         fw.write('新'); // 繼續寫出第2個字元，寫出成功
 9         fw.flush();
10       
11           // 寫出數據，通過close
12         fw.write('關'); // 寫出第1個字元
13         fw.close();
14         fw.write('閉'); // 繼續寫出第2個字元,【報錯】java.io.IOException: Stream closed
15         fw.close();
16     }
17 }

 小貼士：

　　即便是flush方法寫出了數據，操作的最後還是要調用close方法，釋放系統資源。

 

　寫出其他數據

　　寫出字元數組 ：write(char[] cbuf) 和 write(char[] cbuf, int off, int len) ，每次可以寫出字元數組中的數據，用法類似FileOutputStream，代碼使用演示：

 1 public class FWWrite {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException {
 3         // 使用文件名稱創建流對象
 4         FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");     
 5           // 字元串轉換為位元組數組
 6           char[] chars = "普天之下莫非王土".toCharArray();
 7       
 8           // 寫出字元數組
 9           fw.write(chars); // 普天之下莫非王土
10         
11         // 寫出從索引2開始，2個字元。索引2是'之'，兩個字元，也就是'之下'。
12         fw.write(b,2,2); // 之下
13       
14           // 關閉資源
15         fos.close();
16     }
17 }

 　　寫出字元串：write(String str) 和 write(String str, int off, int len) ，每次可以寫出字元串中的數據，更為方便，代碼使用演示：

 

 1 public class FWWrite {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException {
 3         // 使用文件名稱創建流對象
 4         FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");     
 5           // 字元串
 6           String msg = "普天之下莫非王土";
 7       
 8           // 寫出字元數組
 9           fw.write(msg); //普天之下莫非王土
10       
11         // 寫出從索引2開始，2個字元。索引2是'之'，兩個字元，也就是'之下'。
12         fw.write(msg,2,2);    //之下
13           
14         // 關閉資源
15         fos.close();
16     }
17 }

　　續寫和換行：操作類似於FileOutputStream。

 1 public class FWWrite {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException {
 3         // 使用文件名稱創建流對象，可以續寫數據
 4         FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt"，true);     
 5           // 寫出字元串
 6         fw.write("普天");
 7           // 寫出換行
 8           fw.write("\r\n");
 9           // 寫出字元串
10           fw.write("之下");
11           // 關閉資源
12         fw.close();
13     }
14 }

　　結果：

 

小貼士：

　　字元流，只能操作文本文件，不能操作圖片，視頻等非文本文件。

　　當我們單純讀或者寫文本文件時 使用字元流 其他情況使用位元組流

3.IO異常處理

　3.1 JK7前的處理

　　JDK7前處理

　　之前的示範代碼，我們一直把異常拋出，而實際開發中並不能這樣處理，建議使用try...catch...finally 代碼塊，處理異常部分。

　　代碼使用演示：

 1 public class HandleException1 {
 2     public static void main(String[] args) {
 3           // 聲明變數
 4         FileWriter fw = null;
 5         try {
 6             //創建流對象
 7             fw = new FileWriter("fw.txt");
 8             // 寫出數據
 9             fw.write("普天之下莫非王土"); //普天之下莫非王土
10         } catch (IOException e) {
11             e.printStackTrace();
12         } finally {
13             try {
14                 if (fw != null) {
15                     fw.close();
16                 }
17             } catch (IOException e) {
18                 e.printStackTrace();
19             }
20         }
21     }
22 }

　JDK7的處理

　　還可以使用JDK7優化後的try-with-resource 語句，該語句確保了每個資源在語句結束時關閉。所謂的資源（resource）是指在程式完成後，必須關閉的對象。

　　格式：

 　　　　

1 try (創建流對象語句，如果多個,使用';'隔開) {
2     // 讀寫數據
3 } catch (IOException e) {
4     e.printStackTrace();
5 }

 

 　　代碼使用演示：

 1 public class HandleException2 {
 2     public static void main(String[] args) {
 3           // 創建流對象
 4         try ( FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt"); ) {
 5             // 寫出數據
 6             fw.write("普天之下莫非王土"); //普天之下莫非王土
 7         } catch (IOException e) {
 8             e.printStackTrace();
 9         }
10     }
11 }

 

4.緩衝流

　4.1概述

緩衝流,也叫高效流，是對4個基本的FileXxx 流的增強，所以也是4個流，按照數據類型分類：

    • 位元組緩衝流：BufferedInputStream，BufferedOutputStream

    • 字元緩衝流：BufferedReader，BufferedWriter

緩衝流的基本原理，是在創建流對象時，會創建一個內置的預設大小的緩衝區數組，通過緩衝區讀寫，減少系統IO次數，從而提高讀寫的效率。

　4.2 位元組緩衝流

　　構造方法

  • public BufferedInputStream(InputStream in) ：創建一個 新的緩衝輸入流。

  • public BufferedOutputStream(OutputStream out)： 創建一個新的緩衝輸出流。

　　構造舉例，代碼如下：

1 // 創建位元組緩衝輸入流
2 BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("bis.txt"));
3 // 創建位元組緩衝輸出流
4 BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("bos.txt"));

　　效率測試

　　查詢API，緩衝流讀寫方法與基本的流是一致的，我們通過複製大文件（375MB），測試它的效率。

 　1.基本流，代碼如下：

 1 public class BufferedDemo {
 2     public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
 3         // 記錄開始時間
 4           long start = System.currentTimeMillis();
 5         // 創建流對象
 6         try (
 7             FileInputStream fis = new FileInputStream("jdk8.exe");
 8             FileOutputStream fos = new FileOutputStream("copy.exe")
 9         ){
10             // 讀寫數據
11             int b;
12             while ((b = fis.read()) != -1) {
13                 fos.write(b);
14             }
15         } catch (IOException e) {
16             e.printStackTrace();
17         }
18         // 記錄結束時間
19         long end = System.currentTimeMillis();
20         System.out.println("普通流複製時間:"+(end - start)+" 毫秒");
21     }
22 }
23 
24 十幾分鐘過去了...

 　　2.

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