Java中的IO

Java中的IO根据处理数据的方式，可以分为字节流和字符流，同时根据传输方向的不同，又可以分为输入流和输出流。先来看一张Java IO的框架图。

在这张图中，整理了在Java 8中根据上述分类的IO流，其中字节输入流有28种，字节输出流有18种，字符输入流有9种，字符输出流有8种，看到这么多的流，实际开发中经常使用到的只是其中的一部分。比如字节输入流中的FileInputStream、BufferedInputStream，字节输出流中的FileOutputStream、BufferedOutputStream，字符输入流中的BufferedReader、InputStreamReader、FileReader，字符输出流中的BufferedWriter、OutputStreamWriter、FileWriter等。在图中已用黑色框图进行了突出标注。

在Java中对流的处理，需要注意异常的处理，同时注意流的关闭操作，否则可能会引起内存溢出。比如使用BufferedReader读取项目目录下的build.gradle文件。

public static void main(String[] args) {
        BufferedReader bufferedReader = null;
        try {
            bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader(new File("build.gradle")));
            String line;
            while ((line = bufferedReader.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                bufferedReader.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

Kotlin中的IO

先给出上面使用BufferedReader读取build.gradle文件的Kotlin的几种写法，然后再来总结一下Kotlin中的IO。

fun main(args: Array<String>) {
    val file = File("build.gradle")
    val bufferedReader = BufferedReader(FileReader(file))
    var line: String

    try {
        while (true) {
            line = bufferedReader.readLine() ?: break
            println(line)
        }
    } catch (e: Exception) {
        e.printStackTrace()
    } finally {
        try {
            bufferedReader.close()
        } catch (e: Exception) {
            e.printStackTrace()
        }
    }
}

这种写法似乎与Java的写法没有什么区别，怎么体现Kotlin的优势呢？好在Kotlin封装了很多高阶函数，下面给出一个使用高阶函数的版本。

fun main(args: Array<String>) {
    val file = File("build.gradle")
    BufferedReader(FileReader(file)).use {
        var line: String
        while (true) {
            line = it.readLine() ?: break
            println(line)
        }
    }
}

代码精简了不少，省略了一些对异常的捕获，这是因为这样的模板代码kotlin已经封装好了，所以再也不用担心忘记对流进行close了。对一些小文件的读取，还有更简便的写法：

fun main(args: Array<String>) {
    File("build.gradle").readLines().forEach(::println)
}

Kotlin中关于IO的扩展函数

那么Kotlin中都提供了哪些扩展函数呢？这些扩展函数实现的效果又是怎样的？Kotlin所有与IO相关的都放在kotlin.io这个包中，可以看到Kotlin并没有对Java中已经存在的IO流进行重复实现，而是对经常用到的一些字节流，字符流进行了扩展。这里我们可以将扩展对象的不同，将这些扩展函数分成以下几类。

关于扩展函数的使用，可以将扩展函数看作是被扩展对象的成员方法，比如bufferedReader(charset: Charset)函数的被扩展对象是InputStream，那么我么就可以在InputStream及其子类上调用该方法，比如：

    val inputStream: InputStream = FileInputStream("build.gradle")
    inputStream.bufferedReader().forEachLine { line ->
        println(line)
    }

Kotlin对字节流的扩展

Kotlin对字节流的扩展主要位于ByteStreamKt.class中，下面分别介绍一下：

序号	扩展函数名	被扩展对象	描述
1	buffered((bufferSize: Int)	InputStream	对字节输入流进行包装，得到一个带缓冲区的字节输入流BufferedInputStream，缓冲区默认大小为8*1024字节。
2	bufferedReader(charset: Charset)	InputStream	对字节输入流进行包装得到一个带缓冲区的字符输入流BufferedReader，默认的字符编码是UTF-8。
3	copyTo(out: OutputStream, bufferSize: Int )	InputStream	将字节输入流复制到给定的输出流，返回复制的字节数，缓冲区大小默认为8*1024字节，需要注意的是两个流都需要手动的close。
4	readBytes(estimatedSize: Int)	InputStream	将字节输入流读入到一个大小不超过8*1024的字节数组中。
5	reader(charset: Charset)	InputStream	对字节输入流进行包装得到一个字符输入流InputStreamReader，默认的字符编码是UTF-8。
6	buffered(bufferSize: Int)	OutputStream	对字节输入流进行包装得到一个带缓冲区的字节输出流BufferedOutputStream，缓冲区的默认大小为8*1024字节。
7	bufferedWriter(charset: Charset)	OutputStream	对字节输出流进行包装得到一个带缓冲区的字符输出流BufferedWriter，字符的默认编码是UTF-8。
8	writer(charset: Charset)	OutputStream	对字节输出流进行包装得到一个字符输出流OutputStreamWriter,默认的字符编码是UTF-8。
9	inputStream()	ByteArray	为给定的字节数组创建一个字节输入输入流ByteArrayInputStream，来读取该字节数组。
10	inputStream(offset: Int, length: Int)	ByteArray	为给定的字节数组创建一个字节输入流ByteArrayInputStream，来读取该数组，其中offset是读取位置，这个位置是相对起始位置的偏移量，length是读取长度。
11	byteInputStream(charset: Charset)	String	为给定的字符串创建一个字节输入流ByteArrayInputStream，默认按UTF-8编码。

Kotlin对字符流的扩展

Kotlin对字符流的扩展主要位于TextStreamKt.class中，我们对这些扩展函数逐个介绍:

序号	扩展函数名	被扩展对象	描述
1	buffered(bufferSize: Int)	Reader	对字符输入流进行包装得到一个带缓冲区的字符输入流BufferedReader，缓冲区默认大小为8*1024字节。
2	copyTo(out: Writer, bufferSize: Int)	Reader	将字符输入流复制给一个给定的字符输出流，返回复制的字符数，缓冲区默认大小为8*1024字节。需要注意的是两个流需要手动的close。
3	forEachLine(action: (String) -> Unit)	Reader	遍历字符输入流Reader读取的每一行，同时对每一行调用传入的函数，处理完成后会关闭流。这个传入函数带一个String类型的参数，没有返回值。
4	readLines()	Reader	将字符输入流读取的每一行数组，存入List，读取完成后返回该List。需要注意的是不能用该函数读取比较大的文件，否则会引起内存溢出。
5	readText()	Reader	将字符输入流读到的内容以字符串的形式返回。需要手动关闭流。
6	useLines(block: (Sequence) -> T)	Reader	将字符输入流Reader读取的内容存储在一个字符序列中，在字符序列上执行传入的lambda表达式，处理完后后会关闭流，将lambda表达式的返回值作为函数的返回值。
7	buffered(bufferSize: Int)	Writer	对字符输出流进行包装，得到一个带缓冲区的字符输出流BufferedWriter,缓冲区默认大小为8*1024字节。
8	readBytes()	URL	将URL返回的内容读取到字节数组，字节数组默认大小为8*1024字节，需要注意不能读取大文件，否则可能会引起内存溢出。
9	readText(charset: Charset)	URL	将URL返回的内容以字符串的形式返回，默认的字符编码是UTF-8，需要注意不能读取大文件，否则可能会引起内存溢出。
10	reader()	String	为给定的字符串创建一个字符输入流StringReader。

Kotlin对File的扩展

Kotlin对File的扩展主要位于FileKt.class中，下面介绍一下这些扩展函数：

序号	扩展函数	被扩展对象	描述
1	appendBytes(array: ByteArray)	File	对文件追加指定字节数组大小的内容。
2	appendText(text: String, charset: Charset	File	对文件追加指定内容，默认的字符编码为UTF-8。
3	bufferedReader(charset: Charset, bufferSize: Int )	File	对文件进行包装，获取一个带缓冲区的字符输入流，输入流的默认编码是UTF-8，缓冲区默认大小为8*1024字节。
4	bufferedWriter(charset: Charset, bufferSize: Int)	File	对文件进行包装，获取一个带缓冲区的字符输出流，输出流的默认编码是UTF-8，缓冲区默认大小为8*1024字节。
5	copyRecursively(target: File,overwrite: Boolean, onError: (File, IOException))	File	递归地复制文件，该函数接收三个参数，copy文件的目的地址target，是否进行覆盖overwrite,默认值是false不覆盖，异常处理的onError，默认抛出异常。函数的返回值true 复制完成，复制过程中被中断都会返回false。如果指定的目的地址没有文件，则创建文件；如果File指向的是单个文件，则直接复制文件到target目录下；如果File指向的是目录，则递归的复制目录下所有的子目录及文件到target目录下；如果target指定的File已经存在，根据overwrite来控制是否进行覆写操作；文件的一些属性信息，如创建日期，读写权限，复制时是不进行保存的。接受一个表达式来处理异常，默认是抛出异常。需要注意的是，如果复制失败，可能会出现部分复制的情况。
6	copyTo(target: File, overwrite: Boolean, bufferSize: Int )	File	复制文件到指定路径，如果指定路径不存在文件则创建；如果存在根据overwrite参数控制是否进行覆写；如果target指向的是一个目录，并且overwrite设置为true，则只有该目录为空时，文件才会被复制。如果File指向的是一个目录，那么调用该方法，只会创建target指定的目录，不会复制目录的内容。最后文件的一些属性信息，如创建日期，读写权限，复制时是不进行保存的。
7	deleteRecursively()	File	递归删除文件，如果文件指向的是目录，会递归删除目录下的内容。需要注意的是，如果递归删除失败，可能会出现部分删除的情况。
8	endsWith(other: File)	File	判断文件的路径是否以给定的文件other的路径结尾。
9	endsWith(other: String)	File	判断文件的路径是否与给定字符串指向的路径在同一根目录下，并且文件路径以字符串结尾。
10	forEachBlock(action: (buffer: ByteArray, bytesRead: Int) -> Unit)	File	该函数接收一个表达式，表达式有两个参数，字节数组buffer和Int型bytesRead，表达式没有返回值。函数按照字节数组（默认大小为4096字节）的长度来读取文件，每当读取一字节数组的内容，就调用一次传入的表达式。比如文件大小为7409字节，那么就会调用两次表达式，第一次是在读取4096字节时，第二次是在读取余下的3313字节。
11	forEachBlock(blockSize: Int, action: (buffer: ByteArray, bytesRead: Int) -> Unit)	File	该函数实现的功能与第10个函数功能相同，区别是可以指定字节数组buffer的大小。
12	forEachLine(charset: Charset = Charsets.UTF_8, action: (line: String) -> Unit)	File	该函数接收一个字符编码参数charset和一个表达式，表达式接收一个String类型参数，没有返回值。该函数实现按照指定字符编码（默认是UTF-8）按行来读取文件，每读取一行，就调用一次传入的表达式。该函数可以用来读取大文件。
13	inputStream()	File	对文件进行包装，得到一个字节输入流InputStream。
14	normalize()	File	移除文件路径中包含的. 并且解析..比如文件路径为File("/foo/./bar/gav/../baaz")那么调用normalize()之后的结果为File("/foo/bar/baaz")。
15	outputStream()	File	对文件进行包装，得到一个字节输出流OutputStream。
16	printWriter(charset: Charset)	File	对文件进行包装，得到一个字符输出流PrintWriter。默认字符编码是UTF-8 。
17	readBytes()	File	将文件内容读取到字节数组中，并且返回该字节数组。该函数不建议读取大文件，否则会引起内存溢出。函数内部限制字节数组的大小不超过2GB。
18	reader(charset: Charset)	File	对文件进行包装，得到一个字符输入流InputStreamReader。默认字符编码是UTF-8。
19	readLines(charset: Charset)	File	按照指定字符编码，将文件按照行，读入到一个LIst中，并且返回该List。默认字符编码是UTF-8。该方法不建议读取大文件，可能会引起内存溢出。
20	readText(charset: Charset)	File	按照指定字符编码，读取整个文件，并且以String的类型返回读取的内容。该方法不建议读取大文件，可能会引起内存溢出。函数内部限制文件大小为2GB。
21	relativeTo(base: File)	File	计算与指定文件base的相对路径。这里的参数base被当做一个文件目录，如果文件与base的路径相同，返回一个空路径。如果文件与base文件具有不同的根路径，会抛出IllegalArgumentException。
22	File.relativeToOrNull(base: File)	File	计算与指定文件base的相对路径，如果文件路径与base相同，返回一个空路径，如果文件路径与base具有不同的根路径，返回null。
23	relativeToOrSelf(base: File)	File	计算与指定文件base的相对路径，如果文件路径与base相同，返回一个空路径，如果文件路径与base具有不同的根路径，返回文件自身。
24	resolve(relative: File)	File	将指定文件relatived的路径添加到当前文件的目录中，如果relative文件有根路径，返回relative文件本身，否则返回添加后的文件路径。比如当前文件路径File("/foo/bar")调用.resolve(File("gav"))后的结果为File("/foo/bar/gav")。
25	resolve(relative: String)	File	将指定路径relative添加到当前文件的目录中。
26	resolveSibling(relative: File)	File	将指定文件relative的路径添加到当前文件的上一级目录中，如果relative文件有根路径，返回relative文件自身，否则返回添加之后的文件路径。比如当前文件路径File("/foo/bar")调用.resolve("gav")后的结果为File("/foo/bar/gav")。
27	resolveSibling(relative: String)	File	将指定路径relative添加到当前文件目录的上一级目录中。
28	startsWith(other: File)	File	判断当前文件是否与给定文件other是否有相同的根目录，并且当前文件的路径是否以指定的文件路径开头。
29	startsWith(other: String)	File	判断当前文件是否与跟定的路径具有相同的根目录，并且当前文件的路径是否以给定的路径开头。
30	toRelativeString(base: File)	File	计算当前文件与指定文件base的相对路径，如果当前文件路径与base路径相同，返回一个空字符串，如果当前文件与base具有不同的根路径，抛出IllegalArgumentException。
31	useLines(charset: Charset = Charsets.UTF_8, block: (Sequence) -> T)	File	该函数接收两个参数：一个字符编码charset和一个表达式。默认字符编码是UTF-8，表达式接收一个字符序列，并且返回一个泛型，表达式的返回值作为该函数的返回值。这个函数与forEachline()函数很相似，区别是该函数返回一个字符序列，并且返回在返回字符序列时会关闭流。
32	walk(direction: FileWalkDirection = FileWalkDirection.TOP_DOWN)	File	按照指定的顺序（top-down、bottom-up），使用深度优先遍历当前目录及目录下的内容，默认的顺序是自顶向下即top-down，得到一个文件访问序列。
33	walkBottomUp()	File	按照自底向上的顺序遍历当前目录及目录下的内容，该函数使用深度优先遍历，得到一个文件访问序列，即先访问文件，后访问文件目录的序列。
34	walkTopDown()	File	按照自顶向下的顺序遍历当前目录及目录下的内容，该函数使用深度优先遍历，得到一个文件访问序列，即先访问文件目录，后访问文件的序列。
35	writeBytes(array: ByteArray)	File	将指定字节数组的内容写入文件，如果文件已经存在，则被覆写。
36	writer(charset: Charset = Charsets.UTF_8)	File	对文件包装，得到一个字符输出流OutputStreamWriter，默认字符编码是UTF-8。
37	writeText(text: String, charset: Charset = Charsets.UTF_8)	File	将指定字符串内容，按照默认UTF-8的编码方式，写入文件，如果文件已经存在，则会被覆写。

Kotlin其它的IO扩展

Java中IO 流就继承了Closeable接口，在kotlin.io中的CloseableKt.class中，有一个use的扩展函数：

public inline fun <T : Closeable?, R> T.use(block: (T) -> R): R {
    var exception: Throwable? = null
    try {
        return block(this)
    } catch (e: Throwable) {
        exception = e
        throw e
    } finally {
        when {
            apiVersionIsAtLeast(1, 1, 0) -> this.closeFinally(exception)
            this == null -> {}
            exception == null -> close()
            else ->
                try {
                    close()
                } catch (closeException: Throwable) {
                    // cause.addSuppressed(closeException) // ignored here
                }
        }
    }
}

use函数封装了try...catch...finally模板代码，这就是在kotlin中，在IO流上使用use时，不用对流进行关闭的原因，因为kotlin已经对其进行了封装。

在kotlin.io中，ConsoleKt.class中封装了如System.out.print等终端IO的操作，在Kotlin中可以直接使用print、println在命令行打印输出。

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