深入分析Java中的I/O类的特征及适用场合

Java中有40多个与输入输出有关的类。假设不理清它们之间的关系。就不能灵活地运用它们。

假设从流的流向来分，可分为输入流和输出流，而输入流和输出流又都可分为字节流和字符流。因而可将Java中的I/O流下面图进行划分：

注意上图并不是继承关系，而仅仅是一个示意图。

Java中的其他与I/O流处理相关的类事实上都是从InputStream,Reader,OutputStream和Writer这4个基类继承而来。当中InputStream和OutputStream为字节流，Reader和Writer为字符流。

之所以这样划分。是由于计算机中全部的数据都是二进制的，而字节流可处理全部的二进制文件，但假设使用字节流来处理文本文件，也不是不能够，可是会更麻烦。所以通常有例如以下一个规则：假设进行输入/输出的内容是文本文件，则应该考虑使用字符流。假设进行输入/输出的内容是二进制内容(如图片、音频文件），则应该考虑使用字节流。

以下是从InputStream,Reader,OutputStream,Writer这4个基类出发，列出了经常使用的子类:

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以下对各个类的特点及适用场合进行说明：

1.当中InputStreamReader和OutputStreamWriter是比較特殊的类。它们可将字节流转换为字符流，因而称为转换流。

如InputStreamReader reader=new InputStreamReader(System.in)；

2.BufferedInputStream,BufferedOutputStream的使用方法尽管和FileInputStream,FileOutputStream的使用方法一样。可是效率却相差非常大，由于内存的效率比IO操作的效率要高得多。而BufferedInputStream,BufferedOutputStream会提前将文件里的内容读取(写入)到缓冲区。当读取(写入)时假设缓冲区存在就直接从缓冲区读，仅仅有缓冲区不存在对应内容时才会读取(写入)新的数据到缓冲区，并且一般会请求的数据要多。所以在读取(写入)文件，特别是较大的文件时，不要用最简单的FileInputStream和FileOutputStream,而要考虑使用BufferedInputStream,BufferedOutputStream.

3.ObjectInputStream,ObjectOutputStream则各自是将序列化的对象(即实现了Serializable接口的对象)读取出来/写入到文件里，显然，这事实上是利用反射的原理。

4.前面说过，Reader与InputStream的差别在于一个是字符输入流。一个是字节输入流。

FileReader与FileInputStream相应，BufferedReader与BufferedInputStream相应，所以在读取文本文件时最好使用BufferedReader而不要使用FileReader.

因为ByteArrayInputStream及PipedInputStream不经常使用，本文暂不讨论。

以下是一些代码实例：

首先是比較原始的读取文件的方法,即採用FileInputStream:

//这是读取字节流的实例
public class FileInputStreamSample {

	public static void main(String[]args) throws IOException
	{
		FileInputStream fis=new FileInputStream("d://error.dat");
		byte[]buff=new byte[1024];
		int hasRead=0;
		while((hasRead=fis.read(buff))>0)
		{
			System.out.println(new String(buff,0,hasRead));
		}

		fis.close();

	}
}

然后是利用FileOutputStream进行文件的写入：

public class FileOutputStreamSample {

	public static void main(String[]args)
	{
		String fileName="d://error.dat";
		//注意：不必提前新建，由于假设没有新建的话，它自己会新建一个。

String newFileName="d://error2.txt";
		try
		(FileInputStream fis=new FileInputStream(fileName);
		 FileOutputStream fos=new FileOutputStream(newFileName))
		 {
			byte[]buff=new byte[32];
			int hasRead=0;
			while((hasRead=fis.read(buff))>0)
			{
				fos.write(buff,0,hasRead);
			}
		 }
		catch(IOException ex)
		{
			ex.printStackTrace();
		}
	}
}

比較高效的读取文件的方法。即採用BufferedInputStream:

public class BufferedInputStreamSample {

	public static void main(String[]args)
	{
		File file=new File("d://error.dat");
		try
		(BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream(file));)
		{
		    byte[]buff=new byte[1024];
		    int hasRead=0;
		    while((hasRead=bis.read(buff))>0)
		    {
		    	String content=new String(buff,0,hasRead);
		    	System.out.println(content);
		    }
		}
		catch(IOException ex)
		{
			ex.printStackTrace();
		}

	}
}

以下是比較高效的写入文件的方法。即採用BufferedOutputStream:

public class BufferedOutputStreamSample {

	public static void main(String[]args)
	{
		String content="I have a dream";
		File file=new File("d://dream.dat");

		byte[]buff=content.getBytes();

		try
		(BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file));)
		{
		    bos.write(buff);
		    //另外，bos另一个方法是bos.write(byte[],int arg1,int arg2);
		}
	    catch(IOException ex)
	    {
	    	ex.printStackTrace();
	    }

	}
}

以下是FileReader的使用方法，可是注意FileReader读取文本文件是比較低效的方法：

public class FileReaderSample {

	public static void main(String[]args)
	{
		try(
				FileReader fr=new FileReader("d://error.dat")
			)
		{
			char[]cbuff=new char[32];
			int hasRead=0;
			while((hasRead=fr.read(cbuff))>0)
			{
				System.out.println(new String(cbuff,0,hasRead));
			}

		}
		catch(IOException ex)
		{
			ex.printStackTrace();
		}
	}
}

类似地。FileWriter是比較低效的写入文本文件的方法：

public class FileWriterSample {

	public static void main(String[]args)
	{
		try
		(FileWriter fw=new FileWriter("d://poem.txt"))
		{
			fw.write("I have a dream\n");
			fw.write("One day on the red hills of Georgia\n");
			fw.write("The sons of former slaves and the sons of  former slave owner will be able to sit down together at the table.\n");
			fw.write("My four little children will one day live in a nation where they will not be judged by the color of their skin but by the content of their character.\n");

		}
		catch(IOException ex)
		{
			ex.printStackTrace();
		}
	}
}

而BufferedReader是较高效的读取文本文件的方式。可是注意它的构造方法须要一个InputStreamReader，而InpuStreamReader又是包装FileInputStream而来,所以BufferedReader的用法例如以下：

public class BufferedReaderSample {

	public static void main(String[]args)
	{
		try
		(
				//假设是读取文件。则为InputStreamReader reader=new InputStreamReader(new InputStream("d://error.dat"));
				//InputStreamReader reader=new InputStreamReader(new FileInputStream("d://error.dat"));
				InputStreamReader reader=new InputStreamReader(System.in);
				BufferedReader br=new BufferedReader(reader)
		)
		{
		      String buffer=null;
		      while((buffer=br.readLine())!=null)
		      {
		    	  System.out.println(buffer.toUpperCase());
		      }

		}
		catch(IOException ex)
		{
			ex.printStackTrace();
		}
	}
}

显然。BufferedReader的优点是具有缓冲功能。它能够一次读取一行文本----以换行符为标志。上例是读取键盘输入后转换为大写并输出，当然，也能够读取文件后将各行转换为大写后输出。

BufferedWriter使用方法较简单，可是值得注意的是它要flush:

public class BufferedWriterSample {

	public static void main(String[]args)
	{
		try
		(
		     //假设是写入到文件则为OutputStreamWriter writer=new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("d://error.dat"));
		     OutputStreamWriter writer=new OutputStreamWriter(System.out);
			 BufferedWriter bw=new BufferedWriter(writer);
		)
		{
			String content="Less is more\nLess is more is not a law\nLess is more is not always correct";
			bw.write(content);
			bw.flush();
		}
		catch(IOException ex)
		{
			ex.printStackTrace();
		}

	}
}

以下是PrintStream,PrintWriter,BufferedWriter这3个类的对照：

首先是它们的共同点：都是处理流(包装流）而非节点流。因而能够更方便地使用，如PrintStream使用println(String)功能。BufferedWriter使用writer(String)功能；

PrintStream与PrintWriter,BufferedWriter的差别在于前者是处理字节流，而后两者是处理字符流；而BufferedWriter与PrintWriter相比。因为缓冲区的作用，它的效率要比PrintWriter要高。

以下是一个PrintStream的样例：

class Student
{
	int id;
	String name;
	public Student()
	{
		id=0;
		name="Jenny";
	}
	public String toString()
	{
		return "id="+id+" name="+name;
	}
}
public class PrintStreamSample {

	public static void main(String[]args)
	{
		String fileName="d://poem.txt";
		try
		(PrintStream ps=new PrintStream(new FileOutputStream(fileName)))
		{
            //注意：这会把曾经的覆盖。要想不覆盖的话，就要使用ps.append的方法而不是println的方法。
			ps.println("Less is more");
			//直接使用println输出对象，这个在Socket编程时非常实用。
			ps.println(new Student());
		}
		catch(IOException ex)
		{
			ex.printStackTrace();
		}
	}
}

以下是PrintWriter的一个样例：

public class PrintWriterSample {

	public static void main(String[]args)
	{
		try
		(
				PrintWriter writer=new PrintWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
		)
		{
			writer.println("Less is more is a important rule.");
			writer.println(true);
		}

	}
}

最后是ObjectInputStream及ObjectOutputStream，利用这两个类来读写序列化对象特别方便。例如以下所看到的：

public class ObjectOutputStreamSample {

	public static void main(String[]args)
	{
		Student stu1=new Student(1,"Jack","NewYork");
		Student stu2=new Student(2,"Rose","California");

		File file=new File("d://object.txt");
		//由此可见，BufferedInputStream以及ObjectOutputStream事实上都是对FileOutputStream进行了包装。

try
		(ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file)))
		{
			oos.writeObject(stu1);
			oos.writeObject(stu2);

		}
		catch(IOException ex)
		{
			ex.printStackTrace();
		}

	}
}
class Student implements Serializable{

	private int id;
	private String name;
	private String address;

	public Student(int id,String name,String address)
	{
		this.id=id;
		this.name=name;
		this.address=address;
	}

	@Override
	public String toString()
	{
		StringBuilder sb=new StringBuilder();
		sb.append("id:"+id);
		sb.append("    ");
		sb.append("name:"+name);
		sb.append("    ");
		sb.append("address:"+address);
		return sb.toString();
	}

}

public class ObjectInputStreamSample {

	public static void main(String[]args)
	{
		File file=new File("d://object.txt");
		try
		(ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(new FileInputStream(file)))
		{
			Student stu1=(Student)ois.readObject();
			Student stu2=(Student)ois.readObject();
		}
		catch(Exception ex)
		{
			ex.printStackTrace();
		}

	}
}