JavaSE 学习笔记07丨IO流

Chapter 13. IO流

13.1 File类

java.io.File类是文件（file）和目录（文件夹）（directory）路径名（path）的抽象表示，主要用于文件和目录的创建、查找和删除等操作。

一个File对象，代表硬盘中实际存在的一个文件或者目录（文件夹）。

• 绝对路径：从盘符开始的路径，是完整的路径。eg: D:\\aaa\\233.txt
• 相对路径：相对于项目目录的路径，是便携的路径（开发常用）。eg: 233.txt

13.1.1 构造方法

无论该路径下是否存在文件或者目录，都不影响File对象的创建。

• public File(String pathname)：通过将给定的路径名字符串pathname转换为抽象路径名，以创建新的File实例。

  String pathname = "D:\\aaa\\233.txt";
  File myfile = new File(pathname);
  

• public File(String parent, String child)：从父路径名字字符串和子路径名字符串，创建新的File实例。

  String parent = "D:\\aaa";
  String name = "233.txt";
  File myfile = new File(parent, child);
  

• public File(File parent, String child)：从父抽象路径名和子路径名字符串，创建新的File实例。

  File parentDir = new File("D:\\aaa");
  String child = "233.txt";
  File myfile = new File(parentDir, child);
  

13.1.2 关于获取信息的方法

• public String getAbsolutePath()：返回此File的绝对路径名的字符串。

  File f = new File("E:\\素材\\灵感\\GVLOGO2333332.png");
  System.out.println("文件的绝对路径为：" + f.getAbsolutePath());
  //输出结果为：文件的绝对路径为：E:\素材\灵感\GVLOGO2333332.png
  
  File f_2 = new File("灵感\\GVLOGO2333332.png"); //传入相对路径
  System.out.println("文件的绝对路径为：" + f_2.getAbsolutePath()); //自动找到绝对路径，但不一定与实际相符。
  //输出结果为：E:\IDEA-Projects\basic-codes\灵感\GVLOGO2333332.png
  

• public String getPath()：将此File转换为路径名的字符串。

  File f = new File("E:\\素材\\灵感\\GVLOGO2333332.png");
  System.out.println("文件的构造路径为：" + f.getPath());\
  //输出结果为：文件的构造路径为：E:\素材\灵感\GVLOGO2333332.png
  
  File f_2 = new File("灵感\\GVLOGO2333332.png");
  System.out.println("文件的构造路径为：" + f_2.getPath());
  //输出结果为：文件的构造路径为：灵感\GVLOGO2333332.png
  

• public String getName()：返回由此File表示的文件或目录的名称字符串。

• public long length()：返回由此File表示的文件的大小（以字节为单位）。

13.1.3 关于判断的方法

• public boolean exists()：此File表示的文件或目录是否实际存在。
• public boolean isDirectory()：此File表示的是否为目录。
• public boolean isFile()：此File表示的是否为文件。

13.1.4 关于创建或删除的方法

• public boolean createNewFile()：当且仅当具有该名称的文件尚不存在时，创建一个新的空文件。当该文件在实际当中并不存在时，返回true（表示创建文件）；否则，返回false（不会再创建）。

  File f = new File("233.txt");
  System.out.println("是否存在：" + f.exists()); //false
  System.out.println("是否创建：" + f.createNewFile()); //注意，该方法需要对IO异常进行处理
  System.out.println("是否存在：" + f.exists()); //true
  

  注意，此方法只能创建文件，不能创建文件夹。且要保证创建文件的路径必须存在，否则抛出异常。

• public boolean mkdir()：创建由此File表示的单级空目录。

  File f = new File("newDir2333");
  System.out.println("是否存在：" + f.exists());
  System.out.println("是否创建：" + f.mkdir());
  System.out.println("是否存在：" + f.exists());
  

  public boolean mkdirs()：创建由此File表示的目录，包括任何必需但不存在的父目录。也就说，既可创建单级空文件夹，也可创建多级文件夹。

  其中创建文件夹的路径和名称在构造方法中给出（即构造方法的参数）。当文件夹不存在时，方法会创建文件夹并返回true；当文件夹在实际中已经存在，则不会创建并返回false；当构造方法中给出的路径不存在，返回false。

  File f = new File("newDir666\\newDir668");
  System.out.println("是否创建：" + f.mkdirs()); //true
  File f2 = new File("newDir666\\newDir668");
  System.out.println("是否存在：" + f2.mkdirs()); //false, 无需创建
  

• public boolean delete()：删除由此File表示的文件或目录。当文件或目录删除成功则返回true；当文件夹中有内容，则不会删除，且返回false；当构造方法中路径在实际中并不存在，返回false。

  System.out.println(f.delete()); //true
  System.out.println(f2.delete()); //false
  

13.1.5 目录的遍历

• public String[] list()：返回一个String数组，表示该File目录中所有子文件或目录的名称字符串。

• public File[] listFiles()：返回一个File数组，表示该File目录中所有子文件或目录的File对象（具有更多信息）。

  File dir = new File("E:\\素材\\灵感");
  //获取当前目录下的文件/文件夹名称
  String[] names = dir.list();
  for(String name : names) System.out.println(name);
  //获取当前目录下的文件/文件夹对象
  File[] files = dir.listFiles();
  for(File file : files) System.out.println(file);
  

  注意，调用上面两种方法的File对象，表示的必须是实际存在的目录，否则会抛出空指针异常。

文件搜索的案例：

搜索D:\aaa目录中的.java文件。

public class JustTest {
    public static void main(String[] args)  {
        String pathName = new Scanner(System.in).next();
        File fir = new File(pathName);
        findDir(fir);
    }
    public static void findDir(File dir){
        File[] files = dir.listFiles();
        for(File file : files){
            if(file.isFile()){ //是文件，到达递归基
                if(file.getName().toLowerCase().endsWith(".java")){
                    System.out.println("文件:" + file.getAbsolutePath());
                }
            }
            else{ //是目录，继续深搜
                findDir(file);
            }
        }
    }
}

13.1.6 文件过滤器的优化

java.io.FileFilter，是一个接口，是File的过滤器。该接口的对象，只有一个方法，可以传递给File类的listFiles(FileFilter)作为参数：

• boolean accept(File pathname)

  测试pathname是否应该包含在当前File目录中，保留住则返回true，过滤掉则返回false。其保留规则：要么是.java文件；要么是目录，用于继续遍历。

  接口作为参数，则需传递子类对象，并覆写其中方法，我们选择匿名内部类方式较为方便。

  通过过滤器作业，listFiles(FileFilter)返回的数组元素中，子文件对象都是符合条件的，可直接打印。

public class JustTest {
    public static void main(String[] args)  {
        String pathName = new Scanner(System.in).next();
        File fir = new File(pathName);
        findDir(fir);
    }
    public static void findDir(File dir){
        File[] files = dir.listFiles(new FileFilter() {
            @Override
            public boolean accept(File pathname) {
                return pathname.getName().endsWith(".java") || pathname.isDirectory();
            }
        });
        for(File file : files){
            if(file.isFile()){ //是文件，到达递归基
                if(file.getName().endsWith(".java")){
                    System.out.println("文件:" + file.getAbsolutePath());
                }
            }
            else{ //是目录，继续深搜
                findDir(file);
            }
        }
    }
}

13.2 I/O流概述

Java中I/O操作主要指java.io包下的内容，进行输入、输出操作。

13.2.1 IO的分类

根据数据的流向分为：输入流和输出流。

• 输入流：将数据从其他设备上读取到内存中的流。
• 输出流：将数据从内存中写出到其他设备上的流。

根据数据的类型分为：字节流和字符流。

• 字节流：以字节为单位，读写数据的流。
• 字符流：以字符为单位，读写数据的流。

	输入流	输出流
字节流	字节输入流（InputStream）	字节输出流（OutputStream）
字符流	字符输入流（Reader）	字符输出流（Writer）

由于简单演示，在介绍字节流、字符流时，我们暂且将IO异常抛出。实际开发中，针对IO异常，应使用try...catch代码块进行处理。

13.3 字节流

13.3.1 字节输出流（OutputStream）

java.io.OutputStream抽象类是表示字节输出流的所有类的超类，将指定的字节信息写出到目的地。它定义了字节输出流的几个基本方法：

• public void close()：关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
• public void flush()：刷新此输出流并强制写出所有缓冲的输出字节。
• public void write(byte[] b)：将b.length个字节从指定的b字节数组写出此输出流。
• public void write(byte[] b, int off, int len)：将指定的b字节数组中从偏移量off开始的len个字节写出此输出流。
• public abstract void write(int b)：写出一个字节的数据

13.3.2 FileOutputStream 类

java.io.FileOutputStream 类 是 文件输出流，它作为OutputStream中的一个子类，用于将数据写出到文件。

一、构造方法

• public FileOutputStream(File file)：创建文件输出流以写入由指定的File对象表示的文件。
• public FileOutputStream(String name)：创建文件输出流写入以指定名称name的文件。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。若该路径下没有这个文件，则会自动创建；若该文件已存在，则会清空该文件中数据。举例如下：

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        File f = new File("233.txt"); //使用File对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(f);
        FileOutputStream fos_2 = new FileOutputStream("b.txt"); //使用文件名称创建流对象
    }
}

二、写出字节数据

1. 写出字节：调用write(int b)方法，每次可以写出一个字节数据。注意，尽管参数为int类型的四个字节，但只会保留一个字节的信息写出。

   public class JustTest {
       public static void main(String[] args) throws IOException {
           FileOutputStream fos = new FileOutputStream("233.txt");
           fos.write(97); //写入第一个字节，转换为字符即为'a'
           fos.write(98); //写入第二个字节，转换为字符即为'b'
           fos.write(99);
           fos.close(); //流操作完毕后必须调用close方法以释放系统资源
       }
   }
   // 233.txt文件中打印为：abc
   

2. 写出字节数组：调用write(byte[] b)方法，每次可以写出数组中的数据。

   public class JustTest {
       public static void main(String[] args) throws IOException {
           FileOutputStream fos = new FileOutputStream("233.txt");
           byte[] b = "国奖我来了".getBytes(); //字符串转化为字节数组
           fos.write(b); //写出字节数组数据
           fos.close(); //关闭资源
       }
   }
   // 233.txt文件中打印为：国奖我来了
   

3. 写出指定长度的字节数组：调用write(byte[] b, int off, int len)，每次写出时从off索引开始，以len个字节。

   public class JustTest {
       public static void main(String[] args) throws IOException {
           FileOutputStream fos = new FileOutputStream("233.txt");
           byte[] b = "abcdefgh".getBytes(); //字符串转化为字节数组
           fos.write(b, 3, 4); //写出字节数组数据
           fos.close(); //关闭资源
       }
   }
   // 233.txt文件中打印为：defg
   

三、数据的追加续写

对于第二点中的方法，每次程序运行，创建输出流对象时，都会清空目标文件中的数据。为了保留目标文件中的数据，可以使用下面的构造方法（相比于第一点的构造方法，需要多传入一个append参数）：

• public FileOutputStream(File file, boolean append)
• public FileOutputStream(File file, boolean append)

当传入的append参数为true时表示追加数据，false表示清空原有的数据。

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("233.txt", true);
        byte[] b = "abcde".getBytes(); //字符串转化为字节数组
        fos.write(b);
        fos.close(); //关闭资源
    }
}
/* 对于 233.txt 文件
操作前：ddd
操作后：dddabcde
*/

【附】写出换行

• 回车符\r：回到一行的开头（return）
• 换行符\n：下一行（newline）

对于系统中的换行：

• \(Windows\)系统，每行结尾为：\r\n（回车+换行）
• \(Unix\)系统，每行结尾为：\n（换行）
• \(Mac\)系统，每行结尾为：\r（回车），从\(Mac\ OS\ X\)开始与\(Linux\)统一。

13.3.3 字节输入流（InputStream）

java.io.InputStream 抽象类 是表示字节输入流所有类的超类，可以读取字节信息至内存中。它定义了字节输入流的几个基本方法：

• public void close()：关闭此输入流并释放与此流相关联的任何系统资源。
• public abstract int read()：从数据中读入一个字节，并返回该字节，该方法在碰到流的结尾时返回-1
• public int read(byte[] b)：读入一个字节数组，并返回实际读入的字节数，或者在碰到流的结尾时返回-1。注意，该方法最多读入b.length个字节。
• public int read(byte[] b, int off, int len)

13.3.4 FileInputStream 类

java.io.FileInpurStream 类 是文件输入流，从文件中读入字节。

一、构造方法

• FileInputStream(File file)：通过打开与实际文件的连接来创建一个FileInputStream，该文件由文件系统中的File对象file命名。
• FileInputStream(String name)：通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的路径名 name 命名。

注意，在创建一个流对象时，必须传入一个文件路径，该路径下如果没有该文件，会抛出FileNotFoundException。

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        File file = new File("a.txt");
        FileInputStream fos = new FileInputStream(file); //使用File对象创建流对象
        FileInputStream fos_2 = new FileInputStream("233.txt"); //使用文件名称创建该流对象。
    }
}

二、读取字节数据

1. 读取字节：调用read()方法，每次可读取一个字节数据，并提升为int类型，读取到文件末尾时，返回-1。（注意，文件中含有中文时，读入后会变成乱码！）

   public class JustTest {
       public static void main(String[] args) throws IOException {
           FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
           int b; //临时变量，保存读入一个字节数据转化为的int数据
           while( (b = fis.read()) != -1)
               System.out.println((char)b);
           fis.close();
       }
   }
   

2. 使用字节数组读取：调用read(byte[] b)，每次读入b.length个字节数至数组中，并返回读取到的有效字节个数。同样地，当读取到末尾时，返回-1。

   使用数组读入，使得每次读入多个字节，从而减少了系统间的IO操作次数，从而提高了读写的效率，建议开发中使用。

   public class JustTest {
       public static void main(String[] args) throws IOException {
           FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
           int len;
           byte[] b = new byte[2]; //定义2个字节长度的字节数组
           while((len = fis.read(b)) != -1){ //每次读取后，将数组的有效字节部分，转换为字符串并打印
               System.out.println(new String(b, 0, len)); //len表示每次读取的有效字节个数！（想想边界条件）
           }
           fis.close();//关闭资源
       }
   }
   /*
   输出结果为
   ab
   cd
   e
   */
   

13.3.5 字节流应用：图片复制

复制原理：从已有文件中读入字节，将该字节写出到另一个文件中。

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("E:\\素材\\灵感\\GVLOGO23.png"); //字节输入流对象，构造方法绑定要读入的数据域
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test_copy.jpg"); //字节输出流对象，绑定要写入的目的地
        byte[] b = new byte[1024];
        int cur;
        while ((cur = fis.read(b)) != -1){
            fos.write(b, 0, cur);
        }
        fos.close(); //先关闭输出流
        fis.close(); //后关闭输入流
    } //先开后关，后开先关。
}

13.4 字符流

在存储文本字符串时，需要考虑字符编码（character encoding）方式，Java提供字符流类，以字符为单位读写数据，专门用于处理文本文件（如中文字符）。

字符流，只能操作文本文件，不能操作图片、视频等非文本文件。当我们只希望 读或写 文本文件时，使用字符流；其他情况使用字节流。

13.4.1 字符输入类（Reader）

java.io.Reader 抽象类是表示用于读取字符流的所有类的超类，可读入字符信息至内存中。它定义了字符输入流的几个基本方法：

与字节输入类InputStream的基本方法一致，只不过传入的是字符数组而不是字节数组

• public void close()：关闭此流并释放与此流相关联的任何系统资源。
• public int read()：从输入流读入一个字符。
• public int read(char[] cbuf)：从输入流中读取一些字符，并将他们存储到字符数组cbuf中。

13.4.2 FileReader 类

java.io.FileReader 类是读取字符文件的便利类，构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。其构造方法的实现就是使用了 FileInputStream （文件字节输入流）来实现

字符编码：字节与字符的对应规则，\(Windows\)系统的中文编码默认为\(GBK\)编码表（一个汉字占用2个字节，简体中文），而IDEA中为\(UTF-8\)（一个汉字占用3个字节，8位UniCode转换格式）

字节缓冲区：一个字节数组，用于临时存储字节数据。

一、构造方法：

• FileReader(File file)：给定要读取的File对象以创建一个新的FileReader。

• FileReader(String fileName)：给定要读取的文件的名称fileName以创建一个新的FileReader。

  public class JustTest {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          File file = new File("233.txt");
          FileReader fr = new FileReader(file); //使用File对象创建流对象
          FileReader fr_2 = new FileReader("666.txt"); //使用文件名称创建流对象
      }
  }
  

二、读取字符数据

1. 读取字符：调用read方法，每次可读入一个字符的数据，并提升为int类型，读取到文件末尾时返回-1。

   public class JustTest {
       public static void main(String[] args) throws IOException {
           FileReader fr = new FileReader("233.txt");
           int b;
           while((b = fr.read()) != -1){
               System.out.println((char)b);
           }
           fr.close();
       }
   }
   

2. 使用字符数组读入：调用read(char[] cbuf)方法，每次读入cbuf.length个字符数至数组中，并返回读取到的有效字符个数。同样地，当读取到末尾时，返回-1。

   public class JustTest {
       public static void main(String[] args) throws IOException {
           FileReader fr = new FileReader("233.txt");
           int len;
           char[] cbuf = new char[2];
           while((len = fr.read(cbuf)) != -1){
               System.out.println(new String(cbuf, 0, len)); //要获取有效字符
           }
           fr.close();
       }
   }
   

13.4.3 字符输出流（Writer）

java.io.Writer 抽象类 是表示用于写出字符流的所有类的超类，将指定的字符信息写出到目的地，它定义了字符输出流的几个基本方法：

• void write(int c)：写入单个字符。
• void write(char[] cbuf)：写入字符数组。
• abstract void write(char[] cbuf, int off, int len)：写入字符数组的某一部分，以off作为开始索引，len个需写入的字符个数。
• void write(String str)：写入字符串。
• void write(String str, int off, int len)：写入字符串的某一部分，以off作为开始索引，len个需写入的字符个数。
• void flush()：刷新该流的缓冲。
• void close()：关闭此输出流但需要先刷新它。

13.4.4 FileWriter 类

java.io.FileWriter类是写出字符至文件的便利类，构造时使用默认的字符编码和默认字节缓冲区。

一、构造方法

• FileWriter(File file)：给定要读入的File对象，创建一个新的FileWriter。

• FileWriter(String fileName)：给定要读入的文件名称，创建一个新的FileWriter。

  public class JustTest {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          File file = new File("233.txt");
          FileWriter fw = new FileWriter(file); //使用File对象创建流对象
          FileWriter fw_2 = new FileWriter("666.txt"); //使用文件名称创建流对象
      }
  }
  

二、写出字符数据

1. 写出字符：调用write(int b)方法，每次可写出一个字符数据（至内存缓冲区，是字符转换为字节的过程）。

   关于关闭和刷新：关闭一个输出流的同时，也会冲刷用于该输出流的缓冲区：所有被临时置于缓冲区中，以使用更大的包的形式传递的字符在关闭输出流时都将被送出。特别地，如果不关闭文件，那么写出字节的最后一个包可能将永远得不到传递。

   如果既想写出数据，又想继续使用流，则需要flush方法。

   • flush：刷新缓冲区，但流对象仍可继续使用。
   • close：先刷新缓冲区，然后通知系统释放资源，此时流对象不可再被使用。

   public class JustTest {
       public static void main(String[] args) throws IOException {
           FileWriter fw = new FileWriter("233.txt");
           fw.write('刷');
           fw.flush();
           fw.write('新');
           fw.write("\r\n"); //写出换行！
           fw.flush();
           fw.write('关');
           fw.close();
           /*输出结果为：
           刷新
           关
           */
           //fw.write('闭'); //关闭后再写入会抛出异常
       }
   }
   

2. 写出字符数组：调用write(char[] cbuf)或write(char[] cbuf, int off, int len)，每次可以写出字符数组中的数据。

   public class JustTest {
       public static void main(String[] args) throws IOException {
           FileWriter fw = new FileWriter("233.txt");
           char[] arr = "你好打工人".toCharArray();
           fw.write(arr); //你好打工人
           fw.write(arr, 2, 3); //打工人
           fw.close();
       }
   }
   

3. 写出字符串：调用write(String str)或write(String str, int off, int len)，每次可写出字符串中的数据。

   public class JustTest {
       public static void main(String[] args) throws IOException {
           FileWriter fw = new FileWriter("233.txt");
           String msg = "你好打工人";
           fw.write(msg); //你好打工人
           fw.write(msg, 2, 3); //打工人
           fw.close();
       }
   }
   

13.5 IO 异常的处理

13.5.1 JDK7前的处理

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) {
        FileWriter fw = null; //注意，应在外面定义这个file对象（别忘了赋初值）
        try {
            fw = new FileWriter("233.txt");
            fw.write("早安打工人!");
        } catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        } finally { //关闭流资源
            try{
                if(fw != null) //fw有可能为空，为空则不能再调用其方法。
                    fw.close(); //然而，close也有可能抛出异常
            } catch (IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

13.5.2 JDK7的处理

可以使用JDK7优化后的try-with-resource语句，该语句确保了每个资源在语句结束时关闭。所谓的资源（resource），指在程序完成后必须关闭的对象。

格式为：

try(创建流对象语句){ //可以使用多个，若有多个则使用';'隔开
    //读写数据
} catch(IOException e){
    e.printStackTrace();
}

使用举例：

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileWriter fw = new FileWriter("233.txt")){
            fw.write("早安打工人！");
        } catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

13.6 属性集

java.util.Properties继承于Hashtable，以表示一个持久的属性集，它使用键-值结果存储数据，每个键及其对应值默认是字符串.

Properties类 被许多Java类使用，如获取系统属性时，System.getProperties方法即为返回一个Properties对象。

一、构造方法

• public Properties()：创建一个空的属性列表。

二、基本的存储方法

• public Object setProperty(String key, String value)：保存一对属性。

• public String getProperty(String key)：使用此属性列表中指定的键key搜索属性值。

• public Set<String> stringPropertyNames()：获取由所有键的名称组成的集合

  public class JustTest {
      public static void main(String[] args) {
          Properties mypro = new Properties();
          //添加键值对元素
          mypro.setProperty("filename", "233.txt");
          mypro.setProperty("length", "998244353");
          mypro.setProperty("location", "D:\\233.txt");
          System.out.println(mypro); //打印属性集对象
          //通过键获取属性值
          System.out.println(mypro.getProperty("filename"));
          System.out.println(mypro.getProperty("length"));
          //遍历属性值，获取由所有键组成的集合
          Set<String> mystr = mypro.stringPropertyNames();
          for(String key : mystr){
              System.out.println(key + " : " + mypro.getProperty(key));
          }
      }
  }
  

三、与流相关的方法

• public void load(InputStream inStream)：从字节输入流inStream中读入键值对。通过流对象，可关联至硬盘中保存的某文件中，读取到集合中使用。

• public void load(Reader reader) ：与上同理，传入的是字符输入流。

  注意：

  1. 文本中的数据，必须是键值对形式，可以使用空格、等号、冒号(英文)等符号作为分隔符。
  2. 可以使用#进行注释，被注释的键值对不会被读入。

  /* 233.txt文件中 */
  #save data
  #Sun Nov 15 11:26:58 CST 2020
  姓名:打工人
  年龄=19岁
  居住地 广州
  #学校:TSH
  
  /* JustTest.java文件中 */
  public class JustTest {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          Properties mypro = new Properties();
          mypro.load(new FileReader("233.txt")); //字符输入流
          Set<String> myset = mypro.stringPropertyNames();
          for(String key : myset){
              System.out.println(key + "----" + mypro.getProperty(key));
          }
      }
  }
  
  /* 输出结果 */
  姓名----打工人
  居住地----广州
  年龄----20岁
  

13.7 缓冲流

缓冲流，也叫高效流，是对4个基本的FileXxx流的增强。其基本原理即是，在创建流对象时，创建一个内置的默认大小的缓冲区数组，通过缓冲区的读写，减少系统IO次数，从而提高读写效率。

按数据类型分类有：

• 字节缓冲流：BufferedInputStream，BufferedOutputStream
• 字符缓冲流：BufferedReader，BufferedWriter

13.7.1 字节缓冲流

构造方法：

• public BufferedInputStream(InputStream in)：创建一个新的缓冲输入流。
• public BufferedOutputStream(OutputStream out)：创建一个新的缓冲输出流。

使用举例：

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        long st = System.currentTimeMillis();
        try( //创建流对象
            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("E:\\素材\\灵感\\GVLOGO233.png"));
            BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("E:\\素材\\copy.png"));
        ){  //读写数据
            int b;
            while((b = bis.read()) != -1){
                bos.write(b);
            }
        } catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
        long ed = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("缓冲流复制时间:" + (ed - st) + "ms!");
    }
}
/*输出结果:
缓冲流复制时间:82ms!
*/

13.7.2 字符缓冲流

构造方法：

• public BufferedReader(Reader in)：创建一个新的缓冲输入流。
• public BufferedWriter(Writer out) ：创建一个新的缓冲输出流。

字符缓冲流的基本方法与普通字符流调用方式一致，但也具备特有的方法：

• 对于 BufferedReader ，public String readLine()：读一行文字。

  public class JustTest {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("E:\\IDEA-Projects\\basic-codes\\233.txt"));
          String myline = null; //保存读入的一行字符
          while((myline = br.readLine()) != null){ //读取【每】一行的字符
              System.out.println(myline);
              System.out.println("------------");
          }
          br.close();
      }
  }
  

• 对于 BufferedWriter ，public void newLine()：写出一行 行分隔符，由系统属性定义符号。

  public class JustTest {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("666.txt"));
          bw.write("早安");
          bw.newLine(); //换行
          bw.write("打工人");
          bw.write("好起来了！");
          bw.close();
      }
  }
  /*输出结果:
  早安
  打工人好起来了！
  */
  

13.7.3 缓冲流应用：文本排序

将下列文本信息按段编号恢复顺序:

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        HashMap<String, String> lineMap = new HashMap<>(); //Map集合，序号作为key，段落文字内容作为value
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt"));
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt"));
        String myline = null;
        while((myline = br.readLine()) != null){
            String[] twoStrs = myline.split("\\."); //将一行文字以.作为分隔符，分隔为两个字符串。
            lineMap.put(twoStrs[0], twoStrs[1]);
        }
        br.close();
        for(int i = 1; i <= lineMap.size(); i++){
            String keyStr = String.valueOf(i); //将数字key转换为字符串类型
            String valStr = lineMap.get(keyStr); //查找对应的value字符串
            bw.write(keyStr + "." + valStr); //写出段落
            bw.newLine(); //换行！
        }
        bw.close();
    }
}

13.8 转换流

13.8.1 字符编码和字符集

字符编码(Character Encoding)：一套自然语言的字符与二进制数之间的对应规则。按其相应规则，将字符存储到计算机中，称为编码；将存储在计算机中的二进制数按照相应规则解析显示出来，称为解码。

字符集(Charset)：也称编码表，是一个系统支持的所有字符的集合，包括各国文字、标点符号、图形符号、数字等。当指定其常见的字符集有：ASCII字符集、GBK字符集、Unicode字符集等。

当指定了编码，它所对应的字符集也即指定下来。

• ASCII 字符集 ：用于显示现代英文，主要包括控制字符（回车键、退格、换行键等）和可显示字符（英文大小写字符、阿拉伯数字、西文符号）。

  • 基本ASCII字符集使用7位表示一个字符（共128个）
  • 拓展字符集使用8位表示一个字符（共256个）。

• ISO-8859-1 字符集：用于显示欧洲使用的语言。

• GBxxx 字符集：用于显示中文而设计的一套字符集

  • GBK：最常用的中文码表。
  • GB18030：最新的中文码表。每个字可由1个、2个或4个字节组成。

• Unicode 字符集：也称统一码、标准万国码，为表达任意语言的任意字符而设计。最多使用4个字节的数字来表达每个字母、符号或者文字。

  • UTF-8编码：最常用，可以用来表示Unicode标准中任何字符，它是电子邮件、网页及其他存储或传送文字的应用 中，优先采用的编码。其编码规则有：128个US-ASCII字符，只需一个字节编码；拉丁文等字符，需要二个字节编码；大部分常用字（含中文），使用三个字节编码；其他极少使用的Unicode辅助字符，使用四字节编码。
  • UTF-16
  • UTF-32

转换流即是字节与字符间的桥梁。

13.8.2 InputStreamReader 类

转换流java.io.InputStreamReader，是Reader子类，是从字节流到字符流的桥梁，利用它读入字节，并使用指定的字符集（由名称指定，可接受平台默认字符集），将其字节解码为字符。

构造方法：

• InputStreamReader(InputStream in, String charsetName)：创建一个指定字符集的字符流。

使用举例：

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String myfile = "E:\\IDEA-Projects\\666.txt";
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(myfile)); //创建流对象，默认UTF-8编码
        InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream(myfile)); //创建流对象，指定GBK编码
        int b;
        while((b = isr.read()) != -1){ //使用默认编码字符流读入，乱码
            System.out.println((char)b); //有可能出现乱码
        }
        isr.close();
        while((b = isr2.read()) != -1){ //使用指定编码字符流读入，正常解析
            System.out.println((char)b); //正常显示
        }
        isr.close();
    }
}

13.8.3 OutputStreamWriter 类

转换流java.io.OutputStreamWriter，是Writer子类，是从字符流至字节流的桥梁，使用指定的字符集，将字符编码为字节。

构造方法：

• OutputStreamWriter(OutputStream in, String charsetName)：创建一个指定字符集的字节流。

使用举例：

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String myfile = "E:\\IDEA-Projects\\666.txt";
        OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(myfile)); //默认UTF-8编码
        osw.write("早安"); //保存6个字节
        osw.close();
        String myfile_2 = "E:\\IDEA-Projects\\123.txt";
        OutputStreamWriter osw2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(myfile_2), "GBK"); //指定GBK编码
        osw2.write("打工人"); //保存为4个字节
        osw2.close();
    }
}

13.8.4 转换流应用：转换文件编码

将GBK编码的文本文件，转换为UTF-8编码的文本文件。

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String srcFile = "E:\\IDEA-Projects\\666.txt";
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(srcFile), "GBK"); //转换输入流，指定GBK编码
        String destFile = "E:\\IDEA-Projects\\233.txt";
        OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(destFile));//转换输出流，默认UTF-8编码

        char[] cbuf = new char[1024];
        int len;
        while((len = isr.read(cbuf)) != -1){ //读入GBK编码的文本文件
            osw.write(cbuf, 0, len); //写出UTF-8编码的文本文件
        }
        osw.close();
        isr.close();
    }
}

13.9 序列化

Java 提供了一种对象序列化的机制，用一个字节序列表示一个对象，该字节序列包含该「对象的数据」、「对象的类型」和「对象中存储的数据」信息。当字节序列写出到文件之后，相当于文件中持久保存了一个对象的信息。

该字节序列还可从文件中读入，重构对象，对其进行反序列化。

13.9.1 ObjectOutputStream 类

java.io.ObjectOutputStream 类，将Java对象的原始数据类型写出至文件中，实现对象的持久存储。

构造方法：

• public ObjectOutputStream(OutputStream out)：创建一个指定OutputStream的ObjectOutputStream。

序列化操作：

1. 一个对象若想要序列化，必须同时满足两个条件：

   • 该类必须实现java.io.Serializable 接口（该接口是一个标记接口）。若不实现此接口的类，则不会使任何状态序列化或反序列化，抛出NotSerializableException。

   • 该类所有属性必须是可序列化的，若有一个属性不需要可序列化，则该属性必须注明是瞬态的，使用transient关键字修饰。

     public class Student implements  java.io.Serializable{ //实现Serializable的接口
         public String name;
         public String No;
         public transient String address; //transient瞬态修饰成员，不会被序列化
         public void nameCheck(){
             System.out.println("学号为" + No + "的学生姓名为：" + name);
         }
     } //为演示方便，部分方法暂忽略
     

2. 写出对象的方法

   • public final void writeObject(Object obj)：将指定对象写出。

   public class JustTest {
       public static void main(String[] args) {
           Student a = new Student();
           a.name = "Luffy"; a.No = "23333"; a.address = "Brazil";
           try{
               ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("E:\\IDEA-Projects\\666.txt"));
               oos.writeObject(a); //写出对象，但注意该方法会抛出IO异常
               oos.close();
               System.out.println("Serialized data is saved successfully!");
           } catch (IOException i){ //捕获IO异常
               i.printStackTrace();
           }
       }
   }
   

13.9.2 ObjectInputStream 类

ObjectInputStream反序列流，就之前使用的ObjectOutputStream序列化的原始数据恢复为对象。

构造方法：

• public ObjectInputStream(InputStream in)：创建一个指定InputStream的ObjectInputStream。

反序列化操作：

若能找到一个对象的.class文件，即可进行反序列化操作，调用ObjectInputStream 读入对象的方法：

• public final Object readObject()：读入一个对象。注意，JVM反序列化对象时，必须能够找到传入的.class文件的类，否则抛出ClassNotFoundException 异常。

  public class JustTest {
      public static void main(String[] args) {
          Student a = null;
          try{
              FileInputStream fileIn = new FileInputStream("E:\\IDEA-Projects\\666.txt");
              ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fileIn); //传入字节输入流参数
              a = (Student) ois.readObject(); //读入对象，返回Object类需强转一下
              ois.close();
              fileIn.close();
          } catch (IOException i){
              i.printStackTrace();
              return;
          } catch (ClassNotFoundException c){ //readObject会抛出这类异常
              System.out.println("Student class can't be found!");
              c.printStackTrace();
              return;
          }
          System.out.println("Name:" + a.name + " Address:" + a.address); //若无异常则直接打印输出。
      }
  }
  

  尽管JVM反序列化对象时能够找到.class，但注意.class文件在序列化对象之后发生了修改，则反序列化操作有可能失败，抛出个 InvalidClassException 异常。发生该异常的原因如下：

  • 该类的序列版本号与从流中读入的类描述符的版本号不匹配。
  • 该类包含未知数据类型。
  • 该类没有可访问的无参构造方法。

  Serializable 接口给需要序列化的类提供一个默认的序列版本号serialVersionUID，该版本号目的在于验证序列化的对象和对应类是否版本匹配。当然，也可以自定义版本号，从而避免序列化后再修改.class文件所发生的冲突异常。

  public class Student implements java.io.Serializable{ //实现Serializable的接口
      public String name;
      public String No;
      public transient String address; //transient瞬态修饰成员，不会被序列化
      private static final long serialVersionUID = 1L; //加入序列版本号
      public int eid; //假定我序列化之后再添加该属性再编译，是能够反序列化的（前提是你不能使用默认的序列版本号），该属性赋为默认值。
      public void nameCheck(){
          System.out.println("学号为" + No + "的学生姓名为：" + name);
      }
  }
  

13.9.3 序列化集合

练习：将存有多个自定义对象的集合进行序列化，并保存至文件中。然后再反序列化该文件，遍历集合打印对象信息。

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Student a = new Student("Luffy", "001");
        Student b = new Student("Ben", "002");
        Student c = new Student("Nami", "003");
        ArrayList<Student> arr = new ArrayList<>();
        arr.add(a); arr.add(b); arr.add(c);
        serialise(arr); //序列化

        //反序列化
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("E:\\IDEA-Projects\\666.txt"));
        ArrayList<Student> mylist = (ArrayList<Student>) ois.readObject();
        for(int i = 0; i < mylist.size(); i++){
            Student cur = mylist.get(i);
            System.out.println(cur.getName() + "---" + cur.getNo());
        }
    }
    private static void serialise(ArrayList<Student> arr) throws IOException {
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("E:\\IDEA-Projects\\666.txt"));
        oos.writeObject(arr);
        oos.close();
    }
}

执行结果：

13.10 打印流

控制台打印输出即调用了print()/println()方法等，这些方法均来自于java.io.PrintStream 类，该类能够方便地打印各种数据类型的值。

13.10.1 PrintStream 类

java.io.PrintStream继承自父类OutputStream，故也有close()、write()、flush()等共性方法。

特点：

1. 只负责数据的输出，不负责数据的读取。
2. 与其他输出流不同，它永远不会抛出IOException。（但还是能够抛出FileNotFoundException 异常）

构造方法：

创建打印流PrintStream对象，其构造方法需传入 要输出的目的地（必须存在） 作为参数。

• public PrintStream(File file)：输出目的地为一个文件。
• public PrintStream(OutputStream out)：输出目的地为一个字节输出流。

特有方法：

• void print(任意类型)

• void println(任意类型)：输出包括换行

  若使用继承自父类的write方法写出数据，它会查询对应的编码表（如97->'a'）并将其解码输出；若使用自己特有的方法print()或println()，写出的数据原样输出（如97->97）

另外，通过调用System.setOut()方法，可以将输出语句的目的地，改变为参数中传递的打印流的目的地（默认情况下，是控制台输出的）

• static void setOut(PrintStream out)：重新分配“标准”输出流。

  public class Hello {
      public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
          System.out.println("我在控制台输出！");
          PrintStream ps = new PrintStream("C:\\Users\\admin\\IdeaProjects\\MyIdeaProjects\\666.txt");
          System.out.println(ps);
          System.out.println("我在打印流的目的地中输出！");
          ps.close();
      }
  }