Java IO学习--输入输出流

一、Java IO的定义

I/O：输入输出系统，由输入输出控制系统和外围设备两部分组成。

Java中I/O操作主要是指使用Java进行输入，输出操作. Java所有的I/O机制都是基于数据流进行输入输出，这些数据流表示了字符或者字节数据的流动序列。java类库中的I/O类分为输入和输出两部分。

Java IO模型 ：Java的IO模型设计是非常典型的装饰器模式---Decorator模式，按功能划分Stream，可以动态装配这些Stream，以便获得您需要的功能。例如，需要一个具有缓冲的文件输入流，则应当组合使用FileInputStream和BufferedInputStream。

二、流的分类

1.按流的方向分类

　　按流的方向分为：输入和输出流，注意输入流和输出流是相对于程序而言的。输入流即从不同数据源输入进程序或者说内存。输出流则相反。

　　输入流的数据源包括：字节数组、String对象、文件、管道、一个由其他种类的流组成的序列、其他数据源，如intenet连接等。

2.按传输单位分类

　　按传输单位分为：字节流和字符流，例如：InputStream和OutStream、Reader和Writer。

输入/输出	字节流	字符流
输入流	Inputstream	Reader
输出流	OutputStream	Writer

3.按功能分类

　　按功能分为：节点流和处理流，节点流：可以从或向一个特定的地方(节点)读写数据。如FileReader。处理流：是对一个已存在的流的连接和封装，通过所封装的流的功能调用实现数据读写。如BufferedReader。

三、Java IO 流的整体架构图

从网上找到一张关于java IO流的整体架构图，一目了然。

四、输入输出字节流

 public class FileStreamDemo {

     public static void main(String[] args) {

         //字节输入/输出流，并且以文件为数据源，即文件字节输入输出流
         try {
             //1.确定数据源与流类型
             File targetFile = new File("E:\\a.txt");
             OutputStream os = new FileOutputStream(targetFile, true);//第二参数，表示写入的数据是否追加到文件后面
             //2.借助流进行具体的IO操作
             /**
              * void write(int b):把一个字节写入到文件中
              * void write(byte[] b):把数组b 中的所有字节写入到文件中
              * void write(byte[] b,int off,int len):把数组b 中的从 off 索引开始的 len 个字节写入到文件中
              */
             os.write(45);
             os.write("aaa".getBytes());
             os.write("bbbbb".getBytes(), 1, 3);
             //操作完毕，关闭流
             os.close();

             //通过字节输入流将目标文件的数据读取进内存中
             InputStream is = new FileInputStream(targetFile);

             //读取一个字节
             int data1 = is.read();
             System.out.println((char)data1);

             byte [] bytes = new byte[10];
             is.read(bytes);
             System.out.println(Arrays.toString(bytes));

             is.close();

         } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }

     }

 }

结果输出：

-
[97, 97, 97, 98, 98, 98, 0, 0, 0, 0]

五、输入输出字符流

Java中字符是采用Unicode标准，一个字符是16位，即一个字符使用两个字节来表示。为此，JAVA中引入了处理字符的流。一般可以用记事本打开的文件，我们可以看到内容不乱码的。就是文本文件，可以使用字符流。而操作二进制文件（比如图片、音频、视频）必须使用字节流。

 public class FileStreamDemo2 {

     public static void main(String[] args) {
         //1.定义数据源对象
         File targetFile = new File("E:\\test.txt");
         try {
             //2.定义输出字符流
             FileWriter fw = new FileWriter(targetFile,true);
             //3.借助字符流进行IO操作
             fw.write(65);
             fw.write("lplp");
             fw.write(new char[]{'a','b','c'}, 1, 2);
             fw.close();

             FileReader fr = new FileReader(targetFile);
             char [] ch= new char[5];
             System.out.println(fr.read());
             int count = fr.read(ch);//读取流中字符填充到字符数组ch中
             System.out.println(count+":"+Arrays.toString(ch));
             fr.close();
         } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }
     }

 }

结果输出：

65
5:[l, p, l, p, b]

六、包装流的使用

包装流，又称处理流，主要用来对已存在的流进行修饰和封装，进一步丰富或拓展流的功能。常用的处理流主要有下面几种

1.缓冲流

　　缓冲流：是一个包装流，目的是缓存作用，加快读取和写入数据的速度。

　　字节缓冲流：BufferedInputStream、BufferedOutputStream

　　字符缓冲流：BufferedReader、BufferedWriter

 public class BufferStreamDemo {

     public static void main(String[] args) {

         //1.定义数据源对象
         File targetFile = new File("E:\\test2.txt");

         try {
             //2.定义字节缓冲输出流
             BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(targetFile));
             /*
              *通过缓冲流将字节数组写入到文件输出流，最终是写入到文件，与通过文件字节输出流的区别在于，具备一个缓冲的作用,并不会立即将字节数组或者字节
              * 写入到文件中，而先将字节写入到缓冲字节数组中，最后一次性写入到输出流中，避免多次操流，减少IO操作，提高效率，写到内存中比写到硬盘上快的多
              */
             bos.write("aaa".getBytes());
             bos.write(100);
             bos.write("sdjlksdjkl".getBytes(), 1, 5);

             bos.flush();//将缓冲字节数组的字节写入文件
             bos.close();
             //3.定义字节缓冲输入流,本质上也是较少IO操作
             BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(targetFile));

             System.out.println((char)bis.read());
             byte [] bs = new byte[8];
             bis.read(bs);
             System.out.println(Arrays.toString(bs));
             System.out.println(new String(bs));

             bis.close();
         } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }

     }

 }

结果输出：

a
[97, 97, 100, 100, 106, 108, 107, 115]
aaddjlks

字符缓冲流，BufferedReader和BufferedWriter的使用和上面异曲同工。

2.转换流

InputStreamReader:把字节输入流转换为字符输入流

OutputStreamWriter:把字节输出流转换为字符输出流

 public class BufferStreamDemo2 {

     public static void main(String[] args) {

         //1.定义数据源对象
         File targetFile = new File("E:\\test2.txt");

         try {
             //定义缓冲字符流,将字节输出流转换为字符流，再包装为字符输出缓冲流,并且字符在转字节的时候，采用的编码为UTF-8
             BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(targetFile),"UTF-8"));
             bw.write("aaabababcc");
             bw.flush();
             bw.close();
             BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream(targetFile)));
             String line = br.readLine();//读取文件中的一行
             System.out.println(line);
             br.close();

         } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }

     }

 }

结果输出：

aaabababcc

3.内存流

字节内存流：ByteArrayOutputStream 、ByteArrayInputStream

字符内存流：CharArrayReader、CharArrayWriter

字符串流：StringReader,StringWriter（把数据临时存储到字符串中）

 public class ArrayStreamDemo {

     public static void main(String[] args) {
         //1.字节内存流，数据源为字节数组
         ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream("aaa".getBytes());
         //2通过字节流从字节数组从读取字节
         int len =-1;
         while((len=bais.read())!=-1){
             System.out.println((char)len);
         }
         //3.定义字节数组输出流
         ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(5);//10表示指定字节数组的大小
         try {
             baos.write("abcdef".getBytes());

             System.out.println(Arrays.toString(baos.toByteArray()));
             System.out.println("--------------");
             //4.定义字符数组输出流
             CharArrayWriter caw = new CharArrayWriter();
             caw.write("ppll");
             System.out.println(new String(caw.toCharArray()));
             //5.定义字符数组输入流
             CharArrayReader car = new CharArrayReader(caw.toCharArray());//从字符数组中读取字符
             int len2 =-1;
             while((len2=car.read())!=-1){
                 System.out.print((char)len2);
             }
             System.out.println();
             System.out.println("--------------");
             //7.字符串输入流
             StringReader sr = new StringReader("aaaa");
             //8.字符串输出流
             StringWriter sw = new StringWriter();
             int len3=-1;
             while((len3=sr.read())!=-1){
                 sw.write(len3);
             }
             System.out.println(sw.getBuffer().toString());

         } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }

     }

 }

输出结果：

a
a
a
[97, 98, 99, 100, 101, 102]
--------------
ppll
ppll
--------------
aaaa