Java常用數(shù)據(jù)流全面大梳理

更新時間：2021年10月06日 13:22:42 作者：葉綠體不忘呼吸

計算機程序中，獲取數(shù)據(jù)的方式有多種，比如：程序中直接給出、鍵盤輸入、從數(shù)據(jù)文件中讀取、從數(shù)據(jù)庫中讀取、通過網(wǎng)絡(luò)讀取等。為了更有效地進行數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作，Java將各種數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，抽象為“數(shù)據(jù)流”，及stream

緩沖流

為了提高數(shù)據(jù)讀寫的速度，Java API提供了帶緩沖功能的流類，在使用這些流類時，會創(chuàng)建一個內(nèi)部緩沖區(qū)數(shù)組，缺省使用8192個字節(jié)(8Kb)的緩沖區(qū)。

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緩沖流要“套接”在相應(yīng)的節(jié)點流之上，根據(jù)數(shù)據(jù)操作單位可以把緩沖流分為：
BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream
BufferedReader 和 BufferedWriter

當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)按塊讀入緩沖區(qū)，其后的讀操作則直接訪問緩沖區(qū)。當(dāng)使用BufferedInputStream讀取字節(jié)文件時，BufferedInputStream會一次性從文件中讀取8192個(8Kb)，存在緩沖區(qū)中，直到緩沖區(qū)裝滿了，才重新從文件中讀取下一個8192個字節(jié)數(shù)組。

向流中寫入字節(jié)時，不會直接寫到文件，先寫到緩沖區(qū)中直到緩沖區(qū)寫滿，
BufferedOutputStream才會把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)一次性寫到文件里。使用方法
flush()可以強制將緩沖區(qū)的內(nèi)容全部寫入輸出流。

關(guān)閉流的順序和打開流的順序相反。只要關(guān)閉最外層流即可，關(guān)閉最外層流也
會相應(yīng)關(guān)閉內(nèi)層節(jié)點流。

flush()方法的使用：手動將buffer中內(nèi)容寫入文件。使用帶緩沖區(qū)的流對象的close()方法，不但會關(guān)閉流，還會在關(guān)閉流之前刷新緩沖區(qū)，相當(dāng)于自動調(diào)用了flush()方法，關(guān)閉后不能再寫出。

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以字節(jié)流BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream示例具體操作：

import java.io.*;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-25-22:36
 * @Description:
 */
public class BufferedTest {
    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        BufferedInputStream bfi = null;
        BufferedOutputStream bfo = null;
        try {
            //1、實例化File對象，指定文件
            File inFile = new File("IO\\input.jpg");
            File outFile = new File("IO\\output.jpg");
            //2、創(chuàng)建節(jié)點流（文件流）對象
            fis = new FileInputStream(inFile);
            fos = new FileOutputStream(outFile);
            //3、創(chuàng)建處理節(jié)點流的緩沖流對象
            bfi = new BufferedInputStream(fis);
            bfo = new BufferedOutputStream(fos);
            //4、通過緩沖流進行讀寫操作
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int length = bfi.read(bytes);
            while (length != -1){
                bfo.write(bytes,0,length);
                length = bfi.read(bytes);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //5、關(guān)閉外層流，內(nèi)存流便自動關(guān)閉
            try {
                if (bfi != null) bfi.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if (bfo != null) bfo.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

轉(zhuǎn)換流

轉(zhuǎn)換流提供了在字節(jié)流和字符流之間的轉(zhuǎn)換。

InputStreamReader：將InputStream轉(zhuǎn)換為Reader（字節(jié)轉(zhuǎn)為字符輸入）
OutputStreamWriter：將Writer轉(zhuǎn)換為OutputStream（字節(jié)轉(zhuǎn)為字符輸出）

字節(jié)流中的數(shù)據(jù)都是字符時，轉(zhuǎn)成字符流操作更高效。使用轉(zhuǎn)換流來處理文件亂碼問題，實現(xiàn)編碼和解碼的功能。

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InputStreamReader：
實現(xiàn)將字節(jié)的輸入流按指定字符集轉(zhuǎn)換為字符的輸入流。需要和InputStream“套接”。
構(gòu)造器：
public InputStreamReader(InputStream in)
public InputSreamReader(InputStream in,String charsetName)

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OutputStreamWriter：
實現(xiàn)將字符的輸出流按指定字符集轉(zhuǎn)換為字節(jié)的輸出流。需要和OutputStream“套接”。
構(gòu)造器：
public OutputStreamWriter(OutputStream out)
public OutputSreamWriter(OutputStream out,String charsetName)

import java.io.*;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-26-20:13
 * @Description:
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        InputStreamReader isr = null;
        OutputStreamWriter osw = null;
        try {
            //1、指明輸入輸出文件
            File inFile = new File("IO\\hi.txt");
            File outFile = new File("IO\\hello.txt");
            //2、提供字節(jié)節(jié)點流
            FileInputStream fis = new FileInputStream(inFile);
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(outFile);
            //3、提供轉(zhuǎn)換流
            isr = new InputStreamReader(fis,"gbk");
            osw = new OutputStreamWriter(fos,"utf-8");
            //4、讀寫操作
            char[] chars = new char[10];
            int len = isr.read(chars);
            while (len != -1){
                osw.write(chars,0,len);
                len = isr.read(chars);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //5、關(guān)閉外層流
            try {
                if (osw != null) osw.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if (isr != null) isr.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

標準輸入輸出流

System.in和System.out分別代表了系統(tǒng)標準的輸入和輸出設(shè)備
默認輸入設(shè)備是：鍵盤，輸出設(shè)備是：顯示器（控制臺）

System.in的類型是InputStream
System.out的類型是PrintStream，其是OutputStream的子類

重定向：通過System類的setIn()，setOut()方法對默認設(shè)備進行改變：
public static void setIn(InputStream in)
public static void setOut(PrintStream out)

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import java.io.*;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-26-20:13
 * @Description:
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        BufferedReader bis = null;
        try {
            //1、提供轉(zhuǎn)換流（System.in是字節(jié)流，將其轉(zhuǎn)換為字符流）
            System.out.println("請輸入信息(退出輸入e或exit):");
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
            //2、提供緩沖流將輸入的一行讀取
            bis = new BufferedReader(isr);
            //3、讀操作
            String s = null;
            while ((s = bis.readLine()) != null){
                if ("e".equalsIgnoreCase(s) || "exit".equalsIgnoreCase(s)){
                    System.out.println("程序結(jié)束，退出程序！");
                    break;
                }
                System.out.println("==" + s.toUpperCase());
                System.out.println("繼續(xù)輸入(退出輸入e或exit):");
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4、關(guān)閉外層流
            try {
                if (bis != null) bis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

打印流

實現(xiàn)將基本數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為字符串輸出。

打印流：PrintStream和PrintWriter
提供了一系列重載的print()和println()方法，用于多種數(shù)據(jù)類型的輸出：
PrintStream和PrintWriter的輸出不會拋出IOException異常，
PrintStream和PrintWriter有自動flush功能，
PrintStream打印的所有字符都使用平臺的默認字符編碼轉(zhuǎn)換為字節(jié)
在需要寫入字符而不是寫入字節(jié)的情況下，應(yīng)該使用PrintWriter類。

System.out返回的是PrintStream的實例。

常與System.out搭配使用，可以不在控制臺輸出，而是輸出到指定位置：

import java.io.*;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-26-20:13
 * @Description:
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        PrintStream ps = null;
        try {
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("IO\\text.txt"));
// 創(chuàng)建打印輸出流,設(shè)置為自動刷新模式(寫入換行符或字節(jié) '\n' 時都會刷新輸出緩沖區(qū))
            ps = new PrintStream(fos, true);
            if (ps != null) {// 把標準輸出流(控制臺輸出)改成文件
                System.setOut(ps);
            }
            for (int i = 0; i <= 255; i++) { // 輸出ASCII字符
                System.out.print((char) i);
                if (i % 50 == 0) { // 每50個數(shù)據(jù)一行
                    System.out.println(); // 換行
                }
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (ps != null) {
                ps.close();
            }
        }

    }
}

數(shù)據(jù)流

為了方便地操作Java語言的基本數(shù)據(jù)類型和String的數(shù)據(jù)，可以使用數(shù)據(jù)流。

數(shù)據(jù)流有兩個類：(用于讀取和寫出基本數(shù)據(jù)類型、String類的數(shù)據(jù)）
DataInputStream 和 DataOutputStream
分別“套接”在 InputStream 和 OutputStream 子類的流上。

在這里插入圖片描述

import java.io.*;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-26-20:13
 * @Description:
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        //寫
        DataOutputStream dos = null;
        try {
            dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("IO\\test.txt"));
            dos.writeUTF("葉綠體");
            dos.writeInt(22);
            dos.writeBoolean(true);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (dos != null) dos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //讀
        DataInputStream dis = null;
        try {
            dis = new DataInputStream(new FileInputStream("IO\\test.txt"));
            //注意讀的順序要和寫的順序一樣
            String name = dis.readUTF();
            int age = dis.readInt();
            boolean isMan = dis.readBoolean();
            System.out.println(name + age + isMan);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (dis != null) dis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

對象流

ObjectInputStream和OjbectOutputSteam

用于存儲和讀取基本數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)或?qū)ο蟮奶幚砹?。它的強大之處就是可以把Java中的對象寫入到數(shù)據(jù)源中，也能把對象從數(shù)據(jù)源中還原回來。

序列化：用ObjectOutputStream類保存基本類型數(shù)據(jù)或?qū)ο蟮臋C制
反序列化：用ObjectInputStream類讀取基本類型數(shù)據(jù)或?qū)ο蟮臋C制

ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修飾的成員變量。

實現(xiàn)Serializable或者Externalizable兩個接口之一的類的對象才可序列化，關(guān)于對象序列化詳見：

可序列化對象：

import java.io.Serializable;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-27-8:27
 * @Description:
 */

class pet implements Serializable {
    public static final long serialVersionUID = 999794470754667999L;
    private String name;

    public pet(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "pet{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

public class Person implements Serializable {
    public static final long serialVersionUID = 6849794470754667999L;
    private String name;
    private int age;
    private pet pet;

    public Person(String name, int age, pet pet) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.pet = pet;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", pet=" + pet +
                '}';
    }
}

序列化（ObjectOutputStream）：

import java.io.*;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-26-20:13
 * @Description:
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ObjectOutputStream oos = null;
        try {
            oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("IO\\test.txt"));
            oos.writeUTF(new String("你好世界！"));
            oos.flush();
            oos.writeObject(new Person("Lily",20,new pet("Xinxin")));
            oos.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (oos != null) oos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

反序列化（ObjectInputStream）：

import java.io.*;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-26-20:13
 * @Description:
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ObjectInputStream ois = null;
        try {
            ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("IO\\test.txt"));
            String s = ois.readUTF();
            Person o = (Person) ois.readObject();
            System.out.println(o.toString());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (ois != null) {
                try {
                    ois.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

隨機存取文件流

RandomAccessFile聲明在java.io包下，但直接繼承于java.lang.Object類。并且它實現(xiàn)了DataInput、DataOutput這兩個接口，也就意味著這個類既可以讀也可以寫。

RandomAccessFile類支持 “隨機訪問” 的方式，程序可以直接跳到文件的任意地方來讀寫文件：①支持只訪問文件的部分內(nèi)容②可以向已存在的文件后追加內(nèi)容③若文件不存在，則創(chuàng)建④若文件存在，則從指針位置開始覆蓋內(nèi)容，而不是覆蓋文件。

RandomAccessFile對象包含一個記錄指針，用以標示當(dāng)前讀寫處的位置，RandomAccessFile類對象可以自由移動記錄指針：
long getFilePointer()：獲取文件記錄指針的當(dāng)前位置
void seek(long pos)：將文件記錄指針定位到 pos 位置

構(gòu)造器：

public RandomAccessFile(File file, String mode)
public RandomAccessFile(String name, String mode)
創(chuàng)建 RandomAccessFile 類實例需要指定一個 mode 參數(shù)，該參數(shù)指定 RandomAccessFile 的訪問模式：

在這里插入圖片描述

如果模式為只讀r。則不會創(chuàng)建文件，而是會去讀取一個已經(jīng)存在的文件，如果讀取的文件不存在則會出現(xiàn)異常。如果模式為rw讀寫。如果文件不存在則會去創(chuàng)建文件，如果存在則不會創(chuàng)建。

import java.io.*;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-26-20:13
 * @Description:
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        RandomAccessFile r1 = null;
        RandomAccessFile rw = null;
        try {
            r1 = new RandomAccessFile("IO\\input.jpg", "r");
            rw = new RandomAccessFile("IO\\output.jpg", "rw");

            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len = r1.read(bytes);
            while (len != -1){
                rw.write(bytes,0,len);
                len = r1.read(bytes);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (rw != null) rw.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if (r1 != null) r1.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }
}

Java NIO

Java NIO (New IO，Non-Blocking IO)是從Java 1.4版本開始引入的一套新的IO API，可以替代標準的Java IO API。NIO與原來的IO有同樣的作用和目的，但是使用的方式完全不同，NIO支持面向緩沖區(qū)的(IO是面向流的)、基于通道的IO操作，NIO將以更加高效的方式進行文件的讀寫操作。

Java API中提供了兩套NIO，一套是針對標準輸入輸出NIO，另一套就是網(wǎng)絡(luò)編程NIO。

在這里插入圖片描述

隨著 JDK 7 的發(fā)布，Java對NIO進行了極大的擴展，增強了對文件處理和文件系統(tǒng)特性的支持，以至于我們稱他們?yōu)?NIO.2。因為 NIO 提供的一些功能，NIO已經(jīng)成為文件處理中越來越重要的部分。

早期的Java只提供了一個File類來訪問文件系統(tǒng)，但File類的功能比較有限，所提供的方法性能也不高。而且，大多數(shù)方法在出錯時僅返回失敗，并不會提供異常信息。
NIO. 2為了彌補這種不足，引入了Path接口，代表一個平臺無關(guān)的平臺路徑，描述了目錄結(jié)構(gòu)中文件的位置。Path可以看成是File類的升級版本，實際引用的資源也可以不存在。

在以前IO操作都是這樣寫的：

import java.io.File;
File file = new File("index.html");

但在Java7 中，可以這樣寫：

import java.nio.file.Path; 
import java.nio.file.Paths; 
Path path = Paths.get("index.html");

同時，NIO.2在java.nio.file包下還提供了Files、Paths工具類，F(xiàn)iles包含了大量靜態(tài)的工具方法來操作文件；Paths則包含了兩個返回Path的靜態(tài)工廠方法。

Paths 類提供的靜態(tài) get() 方法用來獲取 Path 對象：
static Path get(String first, String … more) : 用于將多個字符串串連成路徑
static Path get(URI uri): 返回指定uri對應(yīng)的Path路徑

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