Java IO详解(转)
IO是Java及众多编程语言很重要的一块,同时很多程序的瓶颈和耗时操作也都在IO这块。
一、简介
IO操作面临很多问题,信息量的巨大,网络的环境等等,因为IO不仅仅是对本地文件、目录的操作,有时对二进制流、还有一部分是网络方面的资源,所以多种原因直接造成IO操作无疑是耗时且复杂多变的。Java对IO的支持是个不断的演变过程,经过了很多的优化,直到JDK1.4以后,才趋于稳定,在JDK1.4中,加入了nio类,解决了很多性能问题,虽然我们有足够的理由不去了解关于Java IO以前的情况,但是为了学好现在的类,我们还是打算去研究下,通过掌握类的优化情况来彻底理解IO的机制!Java IO主要主要在java.io包下,分为四大块近80个类:
1、基于字节操作的I/O接口:InputStream和OutputStream
2、基于字符操作的I/O接口:Writer和Reader
3、基于磁盘操作的I/O接口:File
4、基于网络操作的I/O接口:Socket(不在java.io包下)
影响IO性能的无非就是两大因素:数据的格式及存储的方式,前两类主要是数据格式方面的,后两个类是存储方式方面的:本地和网络。所以策划好这两个方面的活动,有助于我们合理使用IO。
二、基于字节的I/O操作(InputStream和OutputStream)
我们先来看看类图:
图1
图2
二者类似,我只详细讲解InputStream类,OutputStream留给大家自己去学习。InputStream类是个抽象类,里面核心的方法就是read()、read(byte b[])、read(byte b[], int off, int len),这三个方法是用于读取数据的底层的方法,他们可以用来读取一下这些类型的数据:
A. 字节数组
B. String对象
C. 文件
D. 管道,从一端进入,从另一端输出
E. 流
F. internet资源
每一种数据源都有相应的InputStream子类,因为InputStream是个处于顶层的类,用来处理各种数据源的类都继承了InputStream类,我们来看看这些类:
ByteArrayInputStream:处理字节数组的类,允许将内存的缓冲区当做InputStream使用。
StringBufferInputStream:将String转换成InputStream,内部实现用的是StringBuffer。
FileInputStream:从文件中读取数据。
PipedInputStream:用于从管道中读取数据。
SequenceInputStream:将多个流对象转化成一个InputStream。
FilterInputStream:装饰器类,为其它InputStream类提供功能。
做过关于IO操作的读者知道,我们很少单独使用哪个类来实现IO操作,平时都是几个类合起来使用,这其实体现了一种装饰器模式(详见:http://blog.csdn.net/zhangerqing)的思想,在后面的分析中我们会详细的分析。从上面的图1中我们可以看出,FilterInputStream虽说是Inputstream的子类,但它依然是BufferedInputStream、DataInputStream、LineNumberInputStream、PushbackInputStream类的父类,这四个类分别提供了最贴近我们程序员使用的方法,如:readInt() 、readInt()、readInt()等等。对于IO操作,不管是磁盘还是网络,最终都是对字节的操作,而我们平时写的程序都是字符形式的,所以在传输的过程中需要进行转换。在字符到字节的转换过程中,我们需要用到一个类:InputStreamReader。
三、基于字符的I/O操作(Writer和Reader)
图3
图4
Writer和Reader操作的目的就是操作字符和不是字节,和InputStream和OutputStream配合增加IO效果。通过InputStreamReader和OutputStreamReader可以进行字节和字符的转换,设计Writer和Reader的目的是国际化,使IO操作支持16位的Unicode。我把它们单独的画出来,因为要是全画的话,太大了放不下,有兴趣的TX可以在rational rose中导入其带的JDK类图看看,很过瘾的!
四、基于磁盘的I/O操作(File)
五、基于网络的I/O操作(Socket)
六、NIO
四-六部分由于时间关系,还没有整理完,后续会补出来!
七、经典IO操作
1、缓冲输入文件。
- import java.io.BufferedReader;
- import java.io.FileReader;
- public class InputStreamTest {
- public static String read(String filename) throws Exception {
- BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(filename));
- String s;
- StringBuffer sb = new StringBuffer();
- while ((s = br.readLine()) != null) {
- sb.append(s + "\n");
- }
- br.close();
- return sb.toString();
- }
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- System.out.println(read("src/InputStreamTest.java"));
- }
- }
这段代码是从磁盘读入InputStreamTest.java文件,然后转换成字符串。输出就是将源文件原样输出。
2、从内存中读取。
- import java.io.StringReader;
- public class MemoryInput {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- StringReader in = new StringReader(
- InputStreamTest.read("src/MemoryInput.java"));
- int c;
- while ((c = in.read()) != -1)
- System.out.println((char) c);
- }
- }
read返回的是int类型的数据,所以在输出语句中用char做了强类型转换。该程序将一个一个的输出字符。
3、基本的文件输出。
- import java.io.BufferedReader;
- import java.io.BufferedWriter;
- import java.io.FileWriter;
- import java.io.PrintWriter;
- import java.io.StringReader;
- public class BasicFileOutput {
- static String file = "basie.out";
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- BufferedReader in = new BufferedReader(new StringReader(
- InputStreamTest.read("src/BasicFileOutput.java")));
- PrintWriter out = new PrintWriter(new BufferedWriter(new FileWriter(
- file)));
- int lineCount = 1;
- String s;
- while ((s = in.readLine()) != null) {
- out.println(lineCount++ + ": " + s);
- }
- out.close();
- System.out.println(InputStreamTest.read(file));
- }
- }
输出:
1: import java.io.BufferedReader;
2: import java.io.BufferedWriter;
3: import java.io.FileWriter;
…
4、RandomAccessFile
RandomAccessFile被我们称为”自我独立的类”,因为它独立于我们前面说的IO类,与InputStream和OutputStream没什么关系,除了实现了DataOutput, DataInput两个接口外。所有方法都是重新编写,而且很多都是native方法,我们来看个例子,了解下这个类:
5、管道流
八、标准I/O
就是我们最原始的使用的从控制台输入或者输出的那些类和方法,如System.in、System.out等。
- public class StandardIO {
- public static void main(String[] args) throws IOException {
- BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
- String s;
- while ((s = in.readLine()) != null && s.length() != 0)
- System.out.println(s);
- }
- }
System.in返回的是未经包装的InputStream对象,所以需要进行装饰,经InputStreamReader转换为Reader对象,放入BufferedReader的构造方法中。除此之外,System.out和System.err都是直接的PriintStream对象,可直接使用。我们也可以使用java.util包下的Scanner类来代替上述程序:
- public class StandardIO {
- public static void main(String[] args) throws IOException {
- Scanner in = new Scanner(System.in);
- String s;
- while((s = in.next()) != null && s.length() != 0){
- System.out.println(s);
- }
- }
- }
九、性能分析及总结
1、一个文件读写工具类。
- import java.io.BufferedReader;
- import java.io.File;
- import java.io.FileReader;
- import java.io.IOException;
- import java.io.PrintWriter;
- import java.util.ArrayList;
- import java.util.Arrays;
- /**
- * 一个非常实用的文件操作类 . 2012-12-19
- *
- * @author Bruce Eckel , edited by erqing
- *
- */
- public class TextFile extends ArrayList<String> {
- private static final long serialVersionUID = -1942855619975438512L;
- // Read a file as a String
- public static String read(String filename) {
- StringBuilder sb = new StringBuilder();
- try {
- BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader(new File(
- filename).getAbsoluteFile()));
- String s;
- try {
- while ((s = in.readLine()) != null) {
- sb.append(s);
- sb.append("\n");
- }
- } finally {
- in.close();
- }
- } catch (IOException e) {
- throw new RuntimeException(e);
- }
- return sb.toString();
- }
- // Write a single file in one method call
- public static void write(String fileName, String text) {
- try {
- PrintWriter out = new PrintWriter(
- new File(fileName).getAbsoluteFile());
- try {
- out.print(text);
- } finally {
- out.close();
- }
- } catch (IOException e) {
- throw new RuntimeException(e);
- }
- }
- // Read a file,spilt by any regular expression
- public TextFile(String fileName, String splitter) {
- super(Arrays.asList(read(fileName).split(splitter)));
- if (get(0).equals(""))
- remove(0);
- }
- // Normally read by lines
- public TextFile(String fileName) {
- this(fileName, "\n");
- }
- public void write(String fileName) {
- try {
- PrintWriter out = new PrintWriter(
- new File(fileName).getAbsoluteFile());
- try {
- for (String item : this)
- out.println(item);
- } finally {
- out.close();
- }
- } catch (IOException e) {
- throw new RuntimeException(e);
- }
- }
- // test,I have generated a file named data.d at the root
- public static void main(String[] args) {
- /* read() test */
- System.out.println(read("data.d")); // testing is OK!
- /* write() test */
- write("out.d", "helloworld\negg"); // testing is OK!
- /* constractor test */
- TextFile tf = new TextFile("data.d"); // testing is OK!
- }
- }
2、读取二进制文件。
- import java.io.BufferedInputStream;
- import java.io.File;
- import java.io.FileInputStream;
- import java.io.IOException;
- /**
- * to read the binary file
- *
- * @author erqing
- *
- */
- public class BinaryFile {
- /* the parametre is a file */
- public static byte[] read(File file) throws IOException {
- BufferedInputStream bf = new BufferedInputStream(new FileInputStream(
- file));
- try {
- byte[] data = new byte[bf.available()];
- bf.read(data);
- return data;
- } finally {
- bf.close();
- }
- }
- /* the param is the path of a file */
- public static byte[] read(String file) throws IOException {
- return read(new File(file).getAbsoluteFile());
- }
- }
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