寫在前面

從Java 1.0開始，引入java.io包；到Java 1.4再擴展了java.nio包；再到java 1.7又添加了新的流類，使得Java的流機制變得十分強大。

一、"流"概念

James Gosling所著《Java程序設計》中描述Java I/O流模式圖如下。Program是中間環(huán)節(jié)，用于對Source進行處理，然后輸出到Dest處。

Java中的"流"就是指把數(shù)據(jù)從一個對象移動到另一個對象的流動模式的抽象。其實Java的流模式用水流或者電流模型來解釋是很容易理解的。

James Gosling的Java流模式圖與水流模式圖概念映射。數(shù)據(jù)源(data source)即水庫，數(shù)據(jù)目的地(data destination)就是臉盆，數(shù)據(jù)(data)就是水，流(stream)實例化就是在管子中流動的水流。

輸入流(input stream)就是用水泵從水庫中抽出來要到水管中的水，輸出流(output stream)經(jīng)過水龍頭將要達到臉盆中的水，計算機內(nèi)存(memory)就是上圖中的水流管道，關閉輸入流(close input stream)就是關閉水泵開關，關閉輸出流(close output stream)就是關閉關閉水龍頭開關。

更進一步說，具體的水庫和臉盆分別對應于Java中輸入流對象和輸出流對象。水流可以分成一粒一粒的水分子，這些水分子映射成計算機二進制位(bit)0/1，其組成的水滴映射成計算機字節(jié)流(字節(jié)是計算機儲存信息的基本單位)。字節(jié)流和字符流在物理層面的實現(xiàn)都是比特流，二進制數(shù)據(jù)流可以認為是字節(jié)流，而字符流是遵循unicode編碼規(guī)則的字節(jié)流。因此計算機中的"流"概念實際上就是指字節(jié)數(shù)據(jù)(bytes data)從源對象對按順序流向目標對象的一種流動形式。

二、流的分類

1、按流的方向分為：輸入流、輸出流

判斷當前流是輸入流還是輸出流的依據(jù)是二進制數(shù)據(jù)相對于計算機內(nèi)存的位置，輸入流是輸入計算機內(nèi)存是二進制數(shù)據(jù)，輸出流是從計算機內(nèi)存輸出的二進制數(shù)據(jù)。而計算機程序在運行期間會儲存在到計算機內(nèi)存中，因此總的來說就是數(shù)據(jù)的來源、取向是相對程序而言的。比如鍵盤鍵入數(shù)據(jù)屬于輸入流，內(nèi)存數(shù)據(jù)持久化到磁盤中屬于輸出流。

說明：本圖片取自互聯(lián)網(wǎng)，糾正補充為流的來源有網(wǎng)絡連接、內(nèi)存塊、磁盤(文件)、鍵盤等；流的去向也基本是這些。

2、按流處理數(shù)據(jù)的單位分為：字節(jié)流、字符流

從物理層面來看，流中數(shù)據(jù)都是二進制比特流。而計算機中儲存信息的基本單位是字節(jié)(Byte)。因此，可以認為計算機中信息傳輸在底層是靠字節(jié)流來實現(xiàn)的。字符流只是通過不同的字符編碼方式，對字節(jié)流的封裝，即字符流的實現(xiàn)還是得依靠字節(jié)流。

3、按流的功能分為：節(jié)點流(又稱低級流)、過濾流(又稱高級流、處理流、包裝流)

節(jié)點流(Node Stream)是流管道兩端直接連接data source和data destination上的，即為取放數(shù)據(jù)的真實載體，在流通道本身不對數(shù)據(jù)做任何加工，因而也被稱為低級流。

節(jié)點流從一個特定的數(shù)據(jù)源讀寫數(shù)據(jù)。即節(jié)點流是直接操作文件，網(wǎng)絡等的流，例如FileInputStream和FileOutputStream，他們直接從文件中讀取或往文件中寫入字節(jié)流。

“連接”在已存在的流（節(jié)點流或處理流）之上通過對數(shù)據(jù)的處理為程序提供更為強大的讀寫功能。過濾流是使用一個已經(jīng)存在的輸入流或輸出流連接創(chuàng)建的，過濾流就是對節(jié)點流進行一系列的包裝。例如BufferedInputStream和BufferedOutputStream，使用已經(jīng)存在的節(jié)點流來構造，提供帶緩沖的讀寫，提高了讀寫的效率，以及DataInputStream和DataOutputStream，使用已經(jīng)存在的節(jié)點流來構造，提供了讀寫Java中的基本數(shù)據(jù)類型的功能。他們都屬于過濾流。

public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 節(jié)點流FileOutputStream直接以A.txt作為數(shù)據(jù)源操作
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("A.txt");
        // 過濾流BufferedOutputStream進一步裝飾節(jié)點流，提供緩沖寫
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(
                fileOutputStream);
        // 過濾流DataOutputStream進一步裝飾過濾流，使其提供基本數(shù)據(jù)類型的寫
        DataOutputStream out = new DataOutputStream(bufferedOutputStream);
        out.writeInt(3);
        out.writeBoolean(true);
        out.flush();
        out.close();
        // 此處輸入節(jié)點流，過濾流正好跟上邊輸出對應，讀者可舉一反三
        DataInputStream in = new DataInputStream(new BufferedInputStream(
                new FileInputStream("A.txt")));
        System.out.println(in.readInt());
        System.out.println(in.readBoolean());
        in.close();
}

理解：

• FileOutputStream是根據(jù)二進制010101一個一個字節(jié)處理
• BufferedOutputStream是對字節(jié)封裝成buffered，以緩沖區(qū)處理
• DataOutputStream是以字符串形式，類似（“hello”）處理。

4、字節(jié)流與字符流區(qū)別

• 字節(jié)流默認是不帶緩沖區(qū)的，而字符流默認是帶緩沖區(qū)的。
• 字節(jié)流是底層數(shù)據(jù)流，是數(shù)據(jù)有意義的最小單位。字符流是字節(jié)流的包裝，底層實現(xiàn)是字節(jié)流。
• 字節(jié)流讀取的時候，讀到一個字節(jié)就返回一個字節(jié)；字符流使用了字節(jié)流讀到一個或多個字節(jié)（中文對應的字節(jié)數(shù)是兩個，在UTF-8碼表中是3個字節(jié)）時。先去查指定的編碼表，將查到的字符返回。
• 字節(jié)流可以處理所有類型數(shù)據(jù)，如：圖片，MP3，AVI視頻文件，而字符流只能處理字符數(shù)據(jù)。只要是處理純文本數(shù)據(jù)，就要優(yōu)先考慮使用字符流，除此之外都用字節(jié)流。文本文件可以用字節(jié)流來實現(xiàn)，當然使用字符流速度會更快。

三、流的方法

1、字節(jié)流

字節(jié)輸入流類：FileInputStream、BufferedInputStream和DataInputStream

FileInputStream:此類用于從本地文件系統(tǒng)中讀取文件內(nèi)容。

構造方法：

• FileInputStream(File file):打開一個到實際文件的連接來創(chuàng)建一個FileInputStream，該文件通過文件系統(tǒng)中的File對象file指定。
• FileInputStream(String name):打開一個到實際文件的連接來創(chuàng)建一個FileInputStream，該文件通過文件系統(tǒng)中的路徑名name指定。

常用方法：

• int available():返回下一次對此輸入流調(diào)用的方法不受阻塞地從此輸入流讀取（或跳過）的估計剩余字節(jié)數(shù)。
• void close():關閉此文件輸入流并釋放與該流關聯(lián)的所有系統(tǒng)資源。

BufferedInputStream：此類本身帶有一個緩沖區(qū)，在讀取數(shù)據(jù)時，先放到緩沖區(qū)中，可以減少對數(shù)據(jù)源的訪問，提高運行的效率。

構造方法：

• BufferedInputStream(InputStream in):創(chuàng)建一個BufferedInputStream并保存其參數(shù)，即輸入流in，以便將來使用。
• BufferedInputStream(InputStream in,int size):創(chuàng)建一個具有指定緩沖區(qū)大小的BufferedInputStream并保存其參數(shù)，即輸入流in，以便將來使用。

常用方法：

• int available():返回下一次對此輸入流調(diào)用的方法不受阻塞地從此輸入流讀?。ɑ蛱^）的估計剩余字節(jié)數(shù)。
• void close():關閉此輸入流并釋放與該流關聯(lián)的所有系統(tǒng)資源。
• int read():從輸入流中讀取數(shù)據(jù)的下一個字節(jié)。
• int read(byte[] b,int off,int len):從此字節(jié)輸入流中給定偏移量處開始將各字節(jié)讀取到指定的byte數(shù)組中。

DataInputStream:該類提供一些基于多字節(jié)讀取方法，從而可以讀取基本數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)。

構造方法：

• DataInputStream(InputStream in):使用指定的底層InputStream創(chuàng)建一個DataInputStream。

常用方法：

• int read(byte[] b):從包含的輸入流中讀取一定數(shù)量的字節(jié)，并將它們存儲到緩沖區(qū)數(shù)組b中。
• int read(byte[] b,int off,int len):從包含的輸入流中將最多l(xiāng)en個字節(jié)讀入一個byte數(shù)組中。

字節(jié)輸出流類：FileOutputStream、BufferedOutputStream和DataOutputStream

FileOutputStream:此類用于從本地文件系統(tǒng)的文件中寫入數(shù)據(jù)。

構造方法：

• FileOutputStream(File file):創(chuàng)建一個向指定File對象表示的文件中寫入數(shù)據(jù)的文件輸出流。FileOutputStream(String name):創(chuàng)建一個向具有指定名稱的文件中寫入數(shù)據(jù)的輸出文件流。

常用方法：

• void close():關閉此文件輸出流并釋放與此流有關的所有系統(tǒng)資源。
• FileDescriptor getFD():返回與此流有關的文件描述符。
• void write(byte[] b):將b.length個字節(jié)從指定byte數(shù)組寫入此文件輸出流中。
• void write(byte[] b,int off,int len):將指定byte數(shù)組中從偏移量off開始的len個字節(jié)寫入此文件輸出流。
• void write(int b):將指定字節(jié)寫入此文件輸出流。

BufferedOutputStream:此類本身帶有一個緩沖區(qū)，在寫入數(shù)據(jù)時，先放到緩沖區(qū)中，實現(xiàn)緩沖的數(shù)據(jù)流。

構造方法：

• BufferedOutputStream(OutputStream out):創(chuàng)建一個新的緩沖輸出流，來將數(shù)據(jù)寫入指定的底層輸入流。
• BufferedOutputStream(OutputStream out,int size):創(chuàng)建一個新的緩沖輸出流，來將具有指定緩沖區(qū)大小的數(shù)據(jù)寫入指定的底層輸出流。

常用方法：

• void flush():刷新此緩沖的輸出流。
• void write(byte[] b,int off,int len):將指定byte數(shù)組中從偏移量off開始的len個字節(jié)寫入此緩沖的輸出流。
• void write(int b):將指定的字節(jié)寫入此緩沖的輸出流。

DataOutputStream(OutputStream out):創(chuàng)建一個新的數(shù)據(jù)輸出流，將數(shù)據(jù)寫入指定基礎輸出流。

常用方法：

• void flush():清空此數(shù)據(jù)輸出流。
• int size()：返回計數(shù)器written的當前值，即到目前為止寫入此數(shù)據(jù)輸出流的字節(jié)數(shù)。
• void write(byte[] b,int off,int len):將指定byte數(shù)組中從偏移量off開始的len個字節(jié)寫入基礎輸出流。
• void write(int b):將指定字節(jié)（參數(shù)b的八個低位）寫入基礎輸出流。

2、字符流

FileReader:用來讀取字符文件的便捷類。此類的構造方法假定默認字符編碼和默認字節(jié)緩沖區(qū)大小都是適當?shù)?/p>

構造方法：

FileReader(File file):在給定從中讀取數(shù)據(jù)的File的情況下創(chuàng)建一個新的FileReader。FileReader(String fileName):在給定從中讀取數(shù)據(jù)的文件名的情況下創(chuàng)建一個新的FileReader。

BufferedReader類是Reader類的子類，為Reader對象添加字符緩沖器，為數(shù)據(jù)輸入分配內(nèi)存存儲空間，存取數(shù)據(jù)更為有效。

構造方法：

• BufferedReader(Reader in):創(chuàng)建一個使用默認大小輸入緩沖區(qū)的緩沖字符輸入流。
• BufferedReader(Reader in,int sz):創(chuàng)建一個使用指定大小輸入緩沖區(qū)的緩沖字符輸入流。

操作方法：

• void close():關閉該流并釋放與之關聯(lián)的所有資源。
• void mark(int readAheadLimit):標記流中的當前為止。
• boolean markSupported();判斷此流是否支持mark()操作。
• int read():讀取單個字符。
• int read(char[] cbuf,int off,int len):將字符讀入數(shù)組的某一部分。
• String readLine():讀取一個文本行。
• boolean ready():判斷此流是否已準備好被讀取。
• void reset():將流重置到最新的標記。
• long skip(long n):跳過字符。

FileWriter:用來寫入字符文件的便捷類，可用于寫入字符流。

構造方法：

FileWriter(File file):根據(jù)給定的File對象構造一個FileWriter對象。

FileWriter(String filename):根據(jù)給定的文件名構造一個FileWriter對象。

BufferedWriter: 將文本寫入字符輸出流，緩沖各個字符，從而提供單個字符、數(shù)組和字符串的高效寫入。

緩沖流的目的:

操作流的時候，習慣定義一個byte/char數(shù)組。

int read(): 每次都從磁盤文件中讀取一個字節(jié)。 直接操作磁盤文件性能極低。

解決方案：定義一個數(shù)組作為緩沖區(qū)。

byte[] buffer = new byte[1024]；該數(shù)組其實就是一個緩沖區(qū)。

一次性從磁盤文件中讀取1024個字節(jié)。如此以來，操作磁盤文件的次數(shù)少了，性能得以提升。提供的默認緩存區(qū)大小是8192(1024*8)，我們一般不用修改大小

public class BufferStreamDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        File file = new File("file/aaa.txt");
        BufferedOutputStream out = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file));
        out.write("中國".getBytes());
        out.close();
        BufferedInputStream in = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file));
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len = -1;
        while((len = in.read(buffer)) != -1){
            System.out.println(new String(buffer, 0, len));
        }
        in.close();
    }
}
public class BufferCharacterDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        File file = new File("file/aaa.txt");
        BufferedWriter in = new BufferedWriter(new FileWriter(file,true));
        in.newLine();//用來換行等同于‘\n'
        in.write("美國");
        in.newLine();
        in.write("馬來西亞");
        in.close();
        BufferedReader out = new BufferedReader(new FileReader(file));
        String line = null;
        //按行讀取
        while((line = out.readLine()) != null){
            System.out.println(line);
        }
        out.close();
    }
}

4、流相關設計模式

處理流/包裝流(相對于節(jié)點流更高級) 裝飾設計模式/包裝模式:

• 隱藏了底層的節(jié)點流的差異,并對外提供了更方便的輸入/輸出功能,讓我們只關心高級流的操作.
• 使用處理流包裝了節(jié)點流,程序直接操作處理流,讓節(jié)點流與底層的設備做IO操作.
• 只需要關閉處理流即可.

參考：https://blog.csdn.net/dreamzuora/article/details/79691702

總結

本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關注腳本之家的更多內(nèi)容！

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