java io系列16之 PrintStream(打印输出流)详解
本章介绍PrintStream以及 它与DataOutputStream的区别。我们先对PrintStream有个大致认识，然后再深入学习它的源码，最后通过示例加深对它的了解。
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PrintStream 介绍
PrintStream 是打印输出流，它继承于FilterOutputStream。
PrintStream 是用来装饰其它输出流。它能为其他输出流添加了功能，使它们能够方便地打印各种数据值表示形式。
与其他输出流不同，PrintStream 永远不会抛出 IOException；它产生的IOException会被自身的函数所捕获并设置错误标记， 用户可以通过 checkError() 返回错误标记，从而查看PrintStream内部是否产生了IOException。
另外，PrintStream 提供了自动flush 和 字符集设置功能。所谓自动flush，就是往PrintStream写入的数据会立刻调用flush()函数。
PrintStream 函数列表
/*
* 构造函数
*/
// 将“输出流out”作为PrintStream的输出流，不会自动flush，并且采用默认字符集
// 所谓“自动flush”，就是每次执行print(), println(), write()函数，都会调用flush()函数；
// 而“不自动flush”，则需要我们手动调用flush()接口。
PrintStream(OutputStream out)
// 将“输出流out”作为PrintStream的输出流，自动flush，并且采用默认字符集。
PrintStream(OutputStream out, boolean autoFlush)
// 将“输出流out”作为PrintStream的输出流，自动flush，采用charsetName字符集。
PrintStream(OutputStream out, boolean autoFlush, String charsetName)
// 创建file对应的FileOutputStream，然后将该FileOutputStream作为PrintStream的输出流，不自动flush，采用默认字符集。
PrintStream(File file)
// 创建file对应的FileOutputStream，然后将该FileOutputStream作为PrintStream的输出流，不自动flush，采用charsetName字符集。
PrintStream(File file, String charsetName)
// 创建fileName对应的FileOutputStream，然后将该FileOutputStream作为PrintStream的输出流，不自动flush，采用默认字符集。
PrintStream(String fileName)
// 创建fileName对应的FileOutputStream，然后将该FileOutputStream作为PrintStream的输出流，不自动flush，采用charsetName字符集。
PrintStream(String fileName, String charsetName) // 将“字符c”追加到“PrintStream输出流中”
PrintStream append(char c)
// 将“字符序列从start(包括)到end(不包括)的全部字符”追加到“PrintStream输出流中”
PrintStream append(CharSequence charSequence, int start, int end)
// 将“字符序列的全部字符”追加到“PrintStream输出流中”
PrintStream append(CharSequence charSequence)
// flush“PrintStream输出流缓冲中的数据”，并检查错误
boolean checkError()
// 关闭“PrintStream输出流”
synchronized void close()
// flush“PrintStream输出流缓冲中的数据”。
// 例如，PrintStream装饰的是FileOutputStream，则调用flush时会将数据写入到文件中
synchronized void flush()
// 根据“Locale值(区域属性)”来格式化数据
PrintStream format(Locale l, String format, Object... args)
// 根据“默认的Locale值(区域属性)”来格式化数据
PrintStream format(String format, Object... args)
// 将“float数据f对应的字符串”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
void print(float f)
// 将“double数据d对应的字符串”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
void print(double d)
// 将“字符串数据str”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
synchronized void print(String str)
// 将“对象o对应的字符串”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
void print(Object o)
// 将“字符c对应的字符串”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
void print(char c)
// 将“字符数组chars对应的字符串”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
void print(char[] chars)
// 将“long型数据l对应的字符串”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
void print(long l)
// 将“int数据i对应的字符串”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
void print(int i)
// 将“boolean数据b对应的字符串”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
void print(boolean b)
// 将“数据args”根据“Locale值(区域属性)”按照format格式化，并写入到“PrintStream输出流”中
PrintStream printf(Locale l, String format, Object... args)
// 将“数据args”根据“默认Locale值(区域属性)”按照format格式化，并写入到“PrintStream输出流”中
PrintStream printf(String format, Object... args)
// 将“换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
void println()
// 将“float数据对应的字符串+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
void println(float f)
// 将“int数据对应的字符串+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
void println(int i)
// 将“long数据对应的字符串+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
void println(long l)
// 将“对象o对应的字符串+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
void println(Object o)
// 将“字符数组chars对应的字符串+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
void println(char[] chars)
// 将“字符串str+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
synchronized void println(String str)
// 将“字符c对应的字符串+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
void println(char c)
// 将“double数据对应的字符串+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
void println(double d)
// 将“boolean数据对应的字符串+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
void println(boolean b)
// 将数据oneByte写入到“PrintStream输出流”中。oneByte虽然是int类型，但实际只会写入一个字节
synchronized void write(int oneByte)
// 将“buffer中从offset开始的length个字节”写入到“PrintStream输出流”中。
void write(byte[] buffer, int offset, int length)
注意：print()和println()都是将其中参数转换成字符串之后，再写入到输入流。
例如，
print(0x61);
等价于
write(String.valueOf(0x61));
上面语句是将字符串"97"写入到输出流。0x61对应十进制数是97。
write(0x61)
上面语句是将字符'a'写入到输出流。因为0x61对应的ASCII码的字母'a'。
查看下面的代码，我们能对这些函数有更清晰的认识！
PrintStream 源码分析(基于jdk1.7.40)
package java.io; import java.util.Formatter;
import java.util.Locale;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.IllegalCharsetNameException;
import java.nio.charset.UnsupportedCharsetException; public class PrintStream extends FilterOutputStream
implements Appendable, Closeable
{ // 自动flush
// 所谓“自动flush”，就是每次执行print(), println(), write()函数，都会调用flush()函数；
// 而“不自动flush”，则需要我们手动调用flush()接口。
private final boolean autoFlush;
// PrintStream是否右产生异常。当PrintStream有异常产生时，会被本身捕获，并设置trouble为true
private boolean trouble = false;
// 用于格式化的对象
private Formatter formatter; // BufferedWriter对象，用于实现“PrintStream支持字符集”。
// 因为PrintStream是OutputStream的子类，所以它本身不支持字符串；
// 但是BufferedWriter支持字符集，因此可以通过OutputStreamWriter创建PrintStream对应的BufferedWriter对象，从而支持字符集。
private BufferedWriter textOut;
private OutputStreamWriter charOut; private static <T> T requireNonNull(T obj, String message) {
if (obj == null)
throw new NullPointerException(message);
return obj;
} // 返回csn对应的字符集对象
private static Charset toCharset(String csn)
throws UnsupportedEncodingException
{
requireNonNull(csn, "charsetName");
try {
return Charset.forName(csn);
} catch (IllegalCharsetNameException|UnsupportedCharsetException unused) {
// UnsupportedEncodingException should be thrown
throw new UnsupportedEncodingException(csn);
}
} // 将“输出流out”作为PrintStream的输出流，autoFlush的flush模式，并且采用默认字符集。
private PrintStream(boolean autoFlush, OutputStream out) {
super(out);
this.autoFlush = autoFlush;
this.charOut = new OutputStreamWriter(this);
this.textOut = new BufferedWriter(charOut);
} // 将“输出流out”作为PrintStream的输出流，自动flush，采用charsetName字符集。
private PrintStream(boolean autoFlush, OutputStream out, Charset charset) {
super(out);
this.autoFlush = autoFlush;
this.charOut = new OutputStreamWriter(this, charset);
this.textOut = new BufferedWriter(charOut);
} // 将“输出流out”作为PrintStream的输出流，自动flush，采用charsetName字符集。
private PrintStream(boolean autoFlush, Charset charset, OutputStream out)
throws UnsupportedEncodingException
{
this(autoFlush, out, charset);
} // 将“输出流out”作为PrintStream的输出流，不会自动flush，并且采用默认字符集
public PrintStream(OutputStream out) {
this(out, false);
} // 将“输出流out”作为PrintStream的输出流，自动flush，并且采用默认字符集。
public PrintStream(OutputStream out, boolean autoFlush) {
this(autoFlush, requireNonNull(out, "Null output stream"));
} // 将“输出流out”作为PrintStream的输出流，自动flush，采用charsetName字符集。
public PrintStream(OutputStream out, boolean autoFlush, String encoding)
throws UnsupportedEncodingException
{
this(autoFlush,
requireNonNull(out, "Null output stream"),
toCharset(encoding));
} // 创建fileName对应的FileOutputStream，然后将该FileOutputStream作为PrintStream的输出流，不自动flush，采用默认字符集。
public PrintStream(String fileName) throws FileNotFoundException {
this(false, new FileOutputStream(fileName));
} // 创建fileName对应的FileOutputStream，然后将该FileOutputStream作为PrintStream的输出流，不自动flush，采用charsetName字符集。
public PrintStream(String fileName, String csn)
throws FileNotFoundException, UnsupportedEncodingException
{
// ensure charset is checked before the file is opened
this(false, toCharset(csn), new FileOutputStream(fileName));
} // 创建file对应的FileOutputStream，然后将该FileOutputStream作为PrintStream的输出流，不自动flush，采用默认字符集。
public PrintStream(File file) throws FileNotFoundException {
this(false, new FileOutputStream(file));
} // 创建file对应的FileOutputStream，然后将该FileOutputStream作为PrintStream的输出流，不自动flush，采用csn字符集。
public PrintStream(File file, String csn)
throws FileNotFoundException, UnsupportedEncodingException
{
// ensure charset is checked before the file is opened
this(false, toCharset(csn), new FileOutputStream(file));
} private void ensureOpen() throws IOException {
if (out == null)
throw new IOException("Stream closed");
} // flush“PrintStream输出流缓冲中的数据”。
// 例如，PrintStream装饰的是FileOutputStream，则调用flush时会将数据写入到文件中
public void flush() {
synchronized (this) {
try {
ensureOpen();
out.flush();
}
catch (IOException x) {
trouble = true;
}
}
} private boolean closing = false; /* To avoid recursive closing */ // 关闭PrintStream
public void close() {
synchronized (this) {
if (! closing) {
closing = true;
try {
textOut.close();
out.close();
}
catch (IOException x) {
trouble = true;
}
textOut = null;
charOut = null;
out = null;
}
}
} // flush“PrintStream输出流缓冲中的数据”，并检查错误
public boolean checkError() {
if (out != null)
flush();
if (out instanceof java.io.PrintStream) {
PrintStream ps = (PrintStream) out;
return ps.checkError();
}
return trouble;
} protected void setError() {
trouble = true;
} protected void clearError() {
trouble = false;
} // 将数据b写入到“PrintStream输出流”中。b虽然是int类型，但实际只会写入一个字节
public void write(int b) {
try {
synchronized (this) {
ensureOpen();
out.write(b);
if ((b == '\n') && autoFlush)
out.flush();
}
}
catch (InterruptedIOException x) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
catch (IOException x) {
trouble = true;
}
} // 将“buf中从off开始的length个字节”写入到“PrintStream输出流”中。
public void write(byte buf[], int off, int len) {
try {
synchronized (this) {
ensureOpen();
out.write(buf, off, len);
if (autoFlush)
out.flush();
}
}
catch (InterruptedIOException x) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
catch (IOException x) {
trouble = true;
}
} // 将“buf中的全部数据”写入到“PrintStream输出流”中。
private void write(char buf[]) {
try {
synchronized (this) {
ensureOpen();
textOut.write(buf);
textOut.flushBuffer();
charOut.flushBuffer();
if (autoFlush) {
for (int i = 0; i < buf.length; i++)
if (buf[i] == '\n')
out.flush();
}
}
}
catch (InterruptedIOException x) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
catch (IOException x) {
trouble = true;
}
} // 将“字符串s”写入到“PrintStream输出流”中。
private void write(String s) {
try {
synchronized (this) {
ensureOpen();
textOut.write(s);
textOut.flushBuffer();
charOut.flushBuffer();
if (autoFlush && (s.indexOf('\n') >= 0))
out.flush();
}
}
catch (InterruptedIOException x) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
catch (IOException x) {
trouble = true;
}
} // 将“换行符”写入到“PrintStream输出流”中。
private void newLine() {
try {
synchronized (this) {
ensureOpen();
textOut.newLine();
textOut.flushBuffer();
charOut.flushBuffer();
if (autoFlush)
out.flush();
}
}
catch (InterruptedIOException x) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
catch (IOException x) {
trouble = true;
}
} // 将“boolean数据对应的字符串”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
public void print(boolean b) {
write(b ? "true" : "false");
} // 将“字符c对应的字符串”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
public void print(char c) {
write(String.valueOf(c));
} // 将“int数据i对应的字符串”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
public void print(int i) {
write(String.valueOf(i));
} // 将“long型数据l对应的字符串”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
public void print(long l) {
write(String.valueOf(l));
} // 将“float数据f对应的字符串”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
public void print(float f) {
write(String.valueOf(f));
} // 将“double数据d对应的字符串”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
public void print(double d) {
write(String.valueOf(d));
} // 将“字符数组s”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
public void print(char s[]) {
write(s);
} // 将“字符串数据s”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
public void print(String s) {
if (s == null) {
s = "null";
}
write(s);
} // 将“对象obj对应的字符串”写入到“PrintStream输出流”中，print实际调用的是write函数
public void print(Object obj) {
write(String.valueOf(obj));
} // 将“换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
public void println() {
newLine();
} // 将“boolean数据对应的字符串+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
public void println(boolean x) {
synchronized (this) {
print(x);
newLine();
}
} // 将“字符x对应的字符串+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
public void println(char x) {
synchronized (this) {
print(x);
newLine();
}
} // 将“int数据对应的字符串+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
public void println(int x) {
synchronized (this) {
print(x);
newLine();
}
} // 将“long数据对应的字符串+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
public void println(long x) {
synchronized (this) {
print(x);
newLine();
}
} // 将“float数据对应的字符串+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
public void println(float x) {
synchronized (this) {
print(x);
newLine();
}
} // 将“double数据对应的字符串+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
public void println(double x) {
synchronized (this) {
print(x);
newLine();
}
} // 将“字符数组x+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
public void println(char x[]) {
synchronized (this) {
print(x);
newLine();
}
} // 将“字符串x+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
public void println(String x) {
synchronized (this) {
print(x);
newLine();
}
} // 将“对象o对应的字符串+换行符”写入到“PrintStream输出流”中，println实际调用的是write函数
public void println(Object x) {
String s = String.valueOf(x);
synchronized (this) {
print(s);
newLine();
}
} // 将“数据args”根据“默认Locale值(区域属性)”按照format格式化，并写入到“PrintStream输出流”中
public PrintStream printf(String format, Object ... args) {
return format(format, args);
} // 将“数据args”根据“Locale值(区域属性)”按照format格式化，并写入到“PrintStream输出流”中
public PrintStream printf(Locale l, String format, Object ... args) {
return format(l, format, args);
} // 根据“默认的Locale值(区域属性)”来格式化数据
public PrintStream format(String format, Object ... args) {
try {
synchronized (this) {
ensureOpen();
if ((formatter == null)
|| (formatter.locale() != Locale.getDefault()))
formatter = new Formatter((Appendable) this);
formatter.format(Locale.getDefault(), format, args);
}
} catch (InterruptedIOException x) {
Thread.currentThread().interrupt();
} catch (IOException x) {
trouble = true;
}
return this;
} // 根据“Locale值(区域属性)”来格式化数据
public PrintStream format(Locale l, String format, Object ... args) {
try {
synchronized (this) {
ensureOpen();
if ((formatter == null)
|| (formatter.locale() != l))
formatter = new Formatter(this, l);
formatter.format(l, format, args);
}
} catch (InterruptedIOException x) {
Thread.currentThread().interrupt();
} catch (IOException x) {
trouble = true;
}
return this;
} // 将“字符序列的全部字符”追加到“PrintStream输出流中”
public PrintStream append(CharSequence csq) {
if (csq == null)
print("null");
else
print(csq.toString());
return this;
} // 将“字符序列从start(包括)到end(不包括)的全部字符”追加到“PrintStream输出流中”
public PrintStream append(CharSequence csq, int start, int end) {
CharSequence cs = (csq == null ? "null" : csq);
write(cs.subSequence(start, end).toString());
return this;
} // 将“字符c”追加到“PrintStream输出流中”
public PrintStream append(char c) {
print(c);
return this;
}
}
说明：
PrintStream的源码比较简单，请上文的注释进行阅读。若有不明白的地方，建议先看看后面的PrintStream使用示例；待搞清它的作用和用法之后，再来阅读源码。
PrintStream和DataOutputStream异同点
相同点：都是继承与FileOutputStream，用于包装其它输出流。
不同点：
(01) PrintStream和DataOutputStream 都可以将数据格式化输出；但它们在“输出字符串”时的编码不同。
PrintStream是输出时采用的是用户指定的编码(创建PrintStream时指定的)，若没有指定，则采用系统默认的字符编码。而DataOutputStream则采用的是UTF-8。
关于UTF-8的字符编码可以参考“字符编码(ASCII，Unicode和UTF-8) 和 大小端”
关于DataOutputStream的更多内容，可以参考“java io系列15之 DataOutputStream(数据输出流)的认知、源码和示例”
(02) 它们的写入数据时的异常处理机制不同。
DataOutputStream在通过write()向“输出流”中写入数据时，若产生IOException，会抛出。
而PrintStream在通过write()向“输出流”中写入数据时，若产生IOException，则会在write()中进行捕获处理；并设置trouble标记(用于表示产生了异常)为true。用户可以通过checkError()返回trouble值，从而检查输出流中是否产生了异常。
(03) 构造函数不同
DataOutputStream的构造函数只有一个：DataOutputStream(OutputStream out)。即它只支持以输出流out作为“DataOutputStream的输出流”。
而PrintStream的构造函数有许多：和DataOutputStream一样，支持以输出流out作为“PrintStream输出流”的构造函数；还支持以“File对象”或者“String类型的文件名对象”的构造函数。
而且，在PrintStream的构造函数中，能“指定字符集”和“是否支持自动flush()操作”。
(04) 目的不同
DataOutputStream的作用是装饰其它的输出流，它和DataInputStream配合使用：允许应用程序以与机器无关的方式从底层输入流中读写java数据类型。
而PrintStream的作用虽然也是装饰其他输出流，但是它的目的不是以与机器无关的方式从底层读写java数据类型；而是为其它输出流提供打印各种数据值表示形式，使其它输出流能方便的通过print(), println()或printf()等输出各种格式的数据。
示例代码
关于PrintStream中API的详细用法，参考示例代码(PrintStreamTest.java)：
import java.io.PrintStream;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException; /**
* PrintStream 的示例程序
*
* @author skywang
*/
public class PrintStreamTest { public static void main(String[] args) { // 下面3个函数的作用都是一样：都是将字母“abcde”写入到文件“file.txt”中。
// 任选一个执行即可！
testPrintStreamConstrutor1() ;
//testPrintStreamConstrutor2() ;
//testPrintStreamConstrutor3() ; // 测试write(), print(), println(), printf()等接口。
testPrintStreamAPIS() ;
} /**
* PrintStream(OutputStream out) 的测试函数
*
* 函数的作用，就是将字母“abcde”写入到文件“file.txt”中
*/
private static void testPrintStreamConstrutor1() {
// 0x61对应ASCII码的字母'a'，0x62对应ASCII码的字母'b', ...
final byte[] arr={0x61, 0x62, 0x63, 0x64, 0x65 }; // abced
try {
// 创建文件“file.txt”的File对象
File file = new File("file.txt");
// 创建文件对应FileOutputStream
PrintStream out = new PrintStream(
new FileOutputStream(file));
// 将“字节数组arr”全部写入到输出流中
out.write(arr);
// 关闭输出流
out.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
} /**
* PrintStream(File file) 的测试函数
*
* 函数的作用，就是将字母“abcde”写入到文件“file.txt”中
*/
private static void testPrintStreamConstrutor2() {
final byte[] arr={0x61, 0x62, 0x63, 0x64, 0x65 };
try {
File file = new File("file.txt");
PrintStream out = new PrintStream(file);
out.write(arr);
out.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
} /**
* PrintStream(String fileName) 的测试函数
*
* 函数的作用，就是将字母“abcde”写入到文件“file.txt”中
*/
private static void testPrintStreamConstrutor3() {
final byte[] arr={0x61, 0x62, 0x63, 0x64, 0x65 };
try {
PrintStream out = new PrintStream("file.txt");
out.write(arr);
out.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
} /**
* 测试write(), print(), println(), printf()等接口。
*/
private static void testPrintStreamAPIS() {
// 0x61对应ASCII码的字母'a'，0x62对应ASCII码的字母'b', ...
final byte[] arr={0x61, 0x62, 0x63, 0x64, 0x65 }; // abced
try {
// 创建文件对应FileOutputStream
PrintStream out = new PrintStream("other.txt"); // 将字符串“hello PrintStream”+回车符，写入到输出流中
out.println("hello PrintStream");
// 将0x41写入到输出流中
// 0x41对应ASCII码的字母'A'，也就是写入字符'A'
out.write(0x41);
// 将字符串"65"写入到输出流中。
// out.print(0x41); 等价于 out.write(String.valueOf(0x41));
out.print(0x41);
// 将字符'B'追加到输出流中
out.append('B'); // 将"CDE is 5" + 回车 写入到输出流中
String str = "CDE";
int num = 5;
out.printf("%s is %d\n", str, num); out.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
运行上面的代码，会在源码所在目录生成两个文件“file.txt”和“other.txt”。
file.txt的内容如下：
abcde
other.txt的内容如下：
hello PrintStream
A65BCDE is 5
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