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Java核心類庫——IO原理和用法

來源：程序員人生發布時間：2017-02-24 11:14:21 閱讀次數：3622次

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Java IO流(InputStream/OutputSteam)

甚么是IO流？
byte序列的讀寫，Java中的IO流是實現輸入/輸出的基礎.
1)
InputStream ：抽象類讀取數據的進程包括讀取方法read();
in 模仿了讀取小說的進程

簡單說： in是讀取文件的

OutputStream:抽象了寫出數據的進程包括寫出方法write();
out模仿了寫筆記記錄的進程

簡單說： out是寫入文件的

基本的byte流
InputStream(抽象方法read())
|--- FileInputStream(read()在文件上讀取) 節點流
|
|--- FilterInputStream 過濾器流,輸入流功能的擴大
| |--- DataInputStream(readInt()) 基本類型數據的讀取
| |--- BufferedInputStream 提供讀取緩沖區管理
| --- ObjectInputStream 過濾器流,依賴基本byte流,擴大對象的反序列化

OutputStream(抽象方法write())
|--- FileOutputStream(write()在文件上寫實現寫入)   節點流
|
|--- FilterOutputStream 過濾器流,輸出流功能的擴
|    |--- DataOutputStream(writerInt()) 基本類型數據的寫出
|   |--- BufferedOutputStream 提供了輸出緩沖區管理
| --- ObjectOutputStream 過濾器流,依賴基本byte流,擴大對象的序列化

注意:除節點流外都是過濾器流

字符流,可以處理字符編碼,底層依賴于byte流
Reader 讀取文本
     | --- InputStreamReader 過濾去,依賴基本byte輸入流
     |      實現文本編碼的解析
     |
     | --- BufferedReader 過濾器, 需要依賴Reader 實例
     |    提供了readLine()方法, 可以在文本文件中讀取1行
     |    是經常使用的文本讀取方法
Writer
     | --- OutputStreamWriter 過濾器,,依賴基本byte輸出流
     |        實現文本編碼
     | --- PrintWriter 過濾器,依賴于Writer 流
     |                       提供了輸出文本常有方法println()

2) EOF = End of File = ⑴ (文件讀到末尾會返回⑴)

3) 輸入流的基本方法
InputStream in = new InputStream(file) / /file是文件名
int b = in.read();     讀取1個byte無符號填充到int底8位,⑴是EOF
int.read(byte[] buf)    讀取數據填充到buf中
int.read(byte[] buf,int start,int size) 讀取數據填充到buf中
in.close      關閉輸入流

4)輸出流的基本方法:
OutputStream out = new OutputStream(file) / /file是文件名
out.write(int b)     寫出1個byte 到流 b 的底8位寫出
out.write(byte[] buf)    將buf的1部份寫入流中
out.write(byte[] buf, int start, int size) 將buf的1部份寫入流中
out.flush()      清算緩存
out.close

1.FileInputStream (read()在文件上讀取)   節點流
方法:  read()     　　　　從輸入流中讀取數據的下1個字節
  　　 read(byte[] buf)  從輸入流中讀取1定數量的字節，并將其存儲在緩沖區數組 buf中
　　 read(byte[] b, int off, int len) 將輸入流中最多 len 個數據字節讀入 byte 數組。
例

 1 import java.io.FileInputStream;
 2 import java.io.IOException;
 3 import java.io.InputStream;
 4 
 5 public class InputStreamDemo {
 6  public static void main(String[] args) 
 7   throws IOException {
 8   String file = "out.txt";
 9   InputStream in = new FileInputStream(file);
10   int b;
11   while((b=in.read())!=⑴){//read()方法
12    System.out.print(Integer.toHexString(b) + " ");
13   }
14   in.close();
15   
16   in = new FileInputStream(file);
17   //in.available() 可以讀取的數據個數，小文件1般是文件長度
18   byte[] buf = new byte[in.available()];
19   in.read(buf);//read(byte[] buf)方法重載
20   in.close();
21   for (byte c : buf) {
22    System.out.print(Integer.toHexString(c & 0xff) + " ");
23    // c & 0xff --->將16進制寫成0xff的格式
24    //ffffffd6---> d6
25    //11111111 11111111 11111111 11010110  &對應相乘
26    //00000000 00000000 00000000 11111111  0xff
27    //00000000 00000000 00000000 11010110
28   }
29  }
30 }

2 FileOutputStream(write()在文件上寫實現寫入)   節點流
方法 :write(int b)  將指定的字節寫入此輸出流。
write(byte[] buf)   將 b.length 個字節從指定的 byte 數組寫入此輸出流。
write(byte[] b, int off, int len) 將指定 byte 數組中從偏移量 off 開始的 len 個字節寫入此輸出流。
例子

 1 import java.io.*;
 2 
 3 public class OutputStreamDemo {
 4  public static void main(String[] args) 
 5  throws IOException{
 6   String file = "out.txt";
 7   OutputStream out = new FileOutputStream(file);
 8   out.write(65);//在文件中是以16進制存儲的,對應0x41
 9   out.write(66);//0x42
10   byte[] buf = {(byte)0xd6,(byte)0xd0};
11   out.write(buf);
12   out.flush();//刷出緩存，清算緩沖區，保證可靠寫 
13   out.close();
14  }
15 }

3.BufferedInputStream和BufferedOutputStream 的用法

BufferedInputStream(FileInputStream in)
BufferedOutputStream(FileOutputStream out)
可以提高性能
例子

 1 import java.io.BufferedInputStream;
 2 import java.io.BufferedOutputStream;
 3 import java.io.FileInputStream;
 4 import java.io.FileOutputStream;
 5 import java.io.IOException;
 6 import java.io.InputStream;
 7 
 8 public class BufferedStreamDemo {
 9  public static void main(String[] args) throws IOException {
10   //BufferedInputStream普通寫法
11   String file = "out.txt";
12   InputStream ins = new FileInputStream(file);
13   BufferedInputStream bufin= new BufferedInputStream(ins);
14   int b;
15   while((b=bufin.read())!=⑴){
16    System.out.println(Integer.toHexString(b));
17   }
18   //經常使用寫法，只要用到FileInputStream的地方都可以套1個BufferedInputStream用來提升性能
19   BufferedInputStream in = new BufferedInputStream(
20     new FileInputStream("out.txt"));
21   
22   //BufferedOutputStream
23   BufferedOutputStream out = new BufferedOutputStream(
24     new FileOutputStream("out.txt"));
25   out.write(65);
26  }
27 }

4.基本類型數據的寫出和讀入
DataOutputStream 方法:readInt() readLong() readBoolean()等
寫出(寫)

 1 例子
 2 import java.io.*;
 3 public class DataOutDemo {
 4  public static void main(String[] args)
 5   throws IOException{ 
 6   String file = "data.dat";//項目文件夾
 7   OutputStream out = new FileOutputStream(file);
 8   //DataOutputStream 實現基本類型數據的序列化
 9   //將基本類型數據拆開為byte序列，寫入到out流中
10   DataOutputStream dos = new DataOutputStream(out);
11   dos.write(⑵);
12   dos.writeInt(⑵);
13   dos.writeLong(⑵);
14   dos.writeByte(⑵);
15   dos.writeDouble(⑵);
16   dos.writeShort(⑵);
17   dos.writeFloat(⑵);
18   dos.writeBoolean(true);
19   dos.writeChar('中');
20   dos.close();
21 
22  }
23 }

DataInputStream 方法: writeInt() writeChar() 等8種
讀入(讀)

 1 import java.io.DataInputStream;
 2 import java.io.FileInputStream;
 3 import java.io.IOException;
 4 import java.io.InputStream;
 5 
 6 public class DataInDemo {
 7  public static void main(String[] args) 
 8   throws IOException{
 9   
10   String file = "data.dat";
11 
12   InputStream in = new FileInputStream(file);
13   //DataInputStream 從基本流中讀取基本類型數據,實現基本
14   //類型數據的反序列化
15   DataInputStream dis = new DataInputStream(in);
16   int b = dis.read();
17   int i = dis.readInt();
18   long l= dis.readLong();
19   byte bx = dis.readByte();
20   double d = dis.readDouble();
21   short s = dis.readShort();
22   float f = dis.readFloat();
23   boolean bol = dis.readBoolean();
24   char c = dis.readChar();
25   dis.close();
26   System.out.print( b +" ");//254  fe
27   System.out.print(i+" ");
28   System.out.print(l+" ");
29   System.out.print(bx+" ");
30   System.out.print(d+" ");
31   System.out.print(s+" ");
32   System.out.print(f+" ");
33   System.out.print(bol+" ");
34   System.out.print(c+" ");
35   
36  }
37 }

5 字符串的序列化(文字的編碼方案)
從char序列到byte序列的轉換,叫"編碼"
1) String 字符串本質上是Char

2)utf⑴6be 編碼-----將16位char從中間切開為2個byte
utf ⑴6be是將 unicode char[] 序列化為byte[]的編碼方案
能夠支持65535個字符編碼,英文浪費空間

如:
char[] = ['A', 'B', '中']
對應　 0041,0042,4e2d

utf⑻:國際標準,是將unicode編碼為byte序列的方案,采取變長編碼 1-N方案,其中英文1個byte,中文3個byte
   unicoded的" 中": 4e 2d = 01001110 00101101
    utf⑻的"中":e4 b8 ad =11100100 10111000 10101101
        1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

以0開頭的是英文(0⑴27)
110表示連續2字節表示1個字符
1110表示連續3字節表示1個字符
每一個數據字節以10開頭

GBK: 中國標準,支持20000+中日韓文,英文編碼1byte,中文2byte
與unicode不兼容，中文windows默許gbk

ISO8859⑴:只支持255個英文字符，不支持中文（Sun服務器默許編碼，如tomcat等）

例子

 1 import java.io.FileOutputStream;
 2 import java.io.IOException;
 3 import java.io.OutputStream;
 4 
 5 public class CharIODemo {
 6  public static void main(String[] args) 
 7   throws IOException{
 8   String str = "ABCD中國";
 9   System.out.println(str);
10   //Java 的字符是16位 Unicode值，而文件是8位Byte序列
11   
12   //GBK
13   System.out.println("GBK編碼方案,對字符編碼");
14   String file = "gbk.txt";
15   OutputStream out = new FileOutputStream(file);//默許GBK編碼方案
16   byte[] gbk = str.getBytes("GBK");
17   out.write(gbk);
18   out.close();
19   IOUtils.print(file);
20   //UTF⑴6BE,每一個編碼是2個字節
21   System.out.println("UTF⑴6BE編碼方案,對字符編碼");
22   file = "utf⑴6be.txt";
23   out = new FileOutputStream(file);
24   byte[] utf16be = str.getBytes("UTF⑴6BE");
25   out.write(utf16be);
26   out.close();
27   IOUtils.print(file);
28   
29   //UTF⑻,英文是1個字節,中文是3個字節
30   System.out.println("UTF⑻編碼方案,對字符編碼");
31   file = "utf⑻.txt";
32   out = new FileOutputStream(file);
33   byte[] utf8 = str.getBytes("UTF⑻");//編碼string -> byte[]
34   out.write(utf8);
35   out.close();
36   IOUtils.print(file);
37   
38   byte[] buf = IOUtils.read("utf⑻.txt");
39   //new String(buf,"UTF⑻"),構造器可以將　byte編碼序列
40   //解碼為 char序列(字符串)
41   String s = new String(buf,"UTF⑻");//解碼byte-> String
42   System.out.println(s);
43  }
44 }

6 字符流IO(Reader Writer)
1) 字符的處理,1次處理1個字符(unicode編碼)
2) 字符的底層依然是基本的字節流
3) 字符流的基本實現
InputStreamReader 完成byte流解析為char流,依照編碼解析
OutputStreamWriter 提供char流到byte流,依照編碼處理
4) 字符流的過濾器
    是字符讀寫的功能擴大,極大的方便了文本的讀寫操作
    BufferedReader : readLine()   1次讀取1行
    PrintWriter :　println()  1次打印1行
5)讀取1個文本文件
InputStream is = new FileInputStream("test.txt");
Reader in = new InputStreamReader(is);
BufferedReader reader = new BufferedReader(in);
或
BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader(filename));

例子:

 1 import java.io.BufferedInputStream;
 2 import java.io.BufferedReader;
 3 import java.io.FileInputStream;
 4 import java.io.IOException;
 5 import java.io.InputStreamReader;
 6 
 7 public class TestReaderDemo {
 8  public static void main(String[] args) 
 9   throws IOException{
10   //Scanner BufferedReader都是流的功能擴大，是過濾器
11   // 不能單獨使用，終究需要依賴于基本byte流(in)
12   //Scanner 提供了nextLine()方法//Java5以后
13   //BufferedReader 提供了 readLine()方法，讀取1行
14   //readLine()讀取到文件末尾返回null
15   
16   //逐行讀取文本文件，顯示到系統控制臺
17   //工作中經常使用
18   String file = "in.txt"; //為當前工作區workspace/項目名/in.txt
19   BufferedReader in = new BufferedReader(
20     new InputStreamReader(
21       new BufferedInputStream(
22         new FileInputStream(file)),"gbk"));
23   String str;
24   while((str = in.readLine()) != null){
25    System.out.println(str);
26   }
27   in.close();
28  }

6)寫出1個文本文件
PrintWriter out = new PrintWriter(new FileWriter(new FileOutputStream(filename)));
或
PrintWriter out = new PrintWriter(
new OutputStreamWriter(
new FileOutputStream(filename)))
例子

 1 import java.io.IOException;
 2 import java.io.PrintWriter;
 3 import java.util.Scanner;
 4 
 5 public class SyncWriteDemo {
 6  public static void main(String[] args) 
 7   throws IOException{
 8   Scanner in = new Scanner(System.in);
 9   String file = "sync.txt";
10   PrintWriter out = new PrintWriter(file,"UTF⑻");
11   while(true){
12    String str = in.nextLine();
13    out.println(str);
14    if("q".equalsIgnoreCase(str)){
15     break;
16    }
17   }

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