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java流类图结构知识讲解

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学习Java,不得不提到的就是JavaIO流。流是一组有顺序的,有起点和终点的字节集合,是对数据传输的总称或抽象。即数据在两设备间的传输称为流,流的本质是数据传输,根据数据传输特性将流抽象为各种类,方便更直观的进行数据操作。下面我再详细的讲一JavaIO流,大家看完记得收藏哦!

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IO流的分类

  1. 根据处理数据类型的不同分为:字符流和字节流。
  2. 根据数据流向不同分为:输入流和输出流。

字符流和字节流

字符流的由来: 因为数据编码的不同,而有了对字符进行高效操作的流对象。本质其实就是基于字节流读取时,去查了指定的码表。字节流和字符流的区别:

  1. 读写单位不同:字节流以字节(8bit)为单位,字符流以字符为单位,根据码表映射字符,一次可能读多个字节。
  2. 处理对象不同:字节流能处理所有类型的数据(如图片、avi等),而字符流只能处理字符类型的数据。
  3. 字节流在操作的时候本身是不会用到缓冲区的,是文件本身的直接操作的;而字符流在操作的时候下后是会用到缓冲区的,是通过缓冲区来操作文件,我们将在下面验证这一点。

结论:优先选用字节流。首先因为硬盘上的所有文件都是以字节的形式进行传输或者保存的,包括图片等内容。但是字符只是在内存中才会形成的,所以在开发中,字节流使用广泛。

输入流和输出流

对输入流只能进行读操作,对输出流只能进行写操作,程序中需要根据待传输数据的不同特性而使用不同的流。

Java流类图结构:

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1. 输入字节流InputStream

定义和结构说明:

从输入字节流的继承图可以看出:

InputStream 是所有的输入字节流的父类,它是一个抽象类。

ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream 是三种基本的介质流,它们分别从Byte 数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据。PipedInputStream 是从与其它线程共用的管道中读取数据,与Piped 相关的知识后续单独介绍。

ObjectInputStream 和所有FilterInputStream的子类都是装饰流(装饰器模式的主角)。意思是FileInputStream类可以通过一个String路径名创建一个对象,FileInputStream(String name)。而DataInputStream必须装饰一个类才能返回一个对象DataInputStream(InputStream in)。

2. 输出字节流OutputStream

定义和结构说明:

IO 中输出字节流的继承图可见上图,可以看出:

OutputStream 是所有的输出字节流的父类,它是一个抽象类。

ByteArrayOutputStream、FileOutputStream是两种基本的介质流,它们分别向Byte 数组、和本地文件中写入数据。PipedOutputStream 是向与其它线程共用的管道中写入数据,

ObjectOutputStream 和所有FilterOutputStream的子类都是装饰流。具体例子跟InputStream是对应的。

3.字节流的输入与输出的对应图示

其中蓝色的为主要的对应部分,红色的部分就是不对应部分。紫色的虚线部分代表这些流一般要搭配使用。可以看出Java IO 中的字节流是极其对称的。哲学上讲“存在及合理”,现在我们看看这些字节流中不太对称的几个类吧!

4.几个特殊的输入流类分析

LineNumberInputStream

主要完成从流中读取数据时,会得到相应的行号,至于什么时候分行、在哪里分行是由改类主动确定的,并不是在原始中有这样一个行号。在输出部分没有对应的部分,我们完全可以自己建立一个LineNumberOutputStream,在最初写入时会有一个基准的行号,以后每次遇到换行时会在下一行添加一个行号,看起来也是可以的。好像更不入流了。

PushbackInputStream

其功能是查看最后一个字节,不满意就放入缓冲区。主要用在编译器的语法、词法分析部分。输出部分的BufferedOutputStream 几乎实现相近的功能。

StringBufferInputStream

已经被Deprecated,本身就不应该出现在InputStream部分,主要因为String 应该属于字符流的范围。已经被废弃了,当然输出部分也没有必要需要它了!还允许它存在只是为了保持版本的向下兼容而已。

SequenceInputStream

可以认为是一个工具类,将两个或者多个输入流当成一个输入流依次读取。完全可以从IO 包中去除,还完全不影响IO 包的结构,却让其更“纯洁”――纯洁的Decorator 模式。

PrintStream

也可以认为是一个辅助工具。主要可以向其他输出流,或者FileInputStream 写入数据,本身内部实现还是带缓冲的。本质上是对其它流的综合运用的一个工具而已。一样可以踢出IO 包!System.err和System.out 就是PrintStream 的实例!

5.字符输入流Reader

定义和说明:

在上面的继承关系图中可以看出:

  • Reader 是所有的输入字符流的父类,它是一个抽象类。
  • CharReader、StringReader是两种基本的介质流,它们分别将Char 数组、String中读取数据。PipedReader 是从与其它线程共用的管道中读取数据。
  • BufferedReader 很明显就是一个装饰器,它和其子类负责装饰其它Reader 对象。
  • FilterReader 是所有自定义具体装饰流的父类,其子类PushbackReader 对Reader 对象进行装饰,会增加一个行号。
  • InputStreamReader 是一个连接字节流和字符流的桥梁,它将字节流转变为字符流。FileReader可以说是一个达到此功能、常用的工具类,在其源代码中明显使用了将FileInputStream 转变为Reader 的方法。我们可以从这个类中得到一定的技巧。Reader 中各个类的用途和使用方法基本和InputStream 中的类使用一致。后面会有Reader 与InputStream 的对应关系。

6.字符输出流Writer

定义和说明:

在上面的关系图中可以看出:

  • Writer 是所有的输出字符流的父类,它是一个抽象类。
  • CharArrayWriter、StringWriter 是两种基本的介质流,它们分别向Char 数组、String 中写入数据。
  • PipedWriter 是向与其它线程共用的管道中写入数据。
  • BufferedWriter 是一个装饰器为Writer 提供缓冲功能。
  • PrintWriter 和PrintStream 极其类似,功能和使用也非常相似。
  • OutputStreamWriter 是OutputStream 到Writer 转换的桥梁,它的子类FileWriter 其实就是一个实现此功能的具体类(具体可以研究一SourceCode)。功能和使用和OutputStream 极其类似。

7.字符流的输入与输出的对应和字符流与字节流转换

转换流的特点:

  1. 其是字符流和字节流之间的桥梁

  2. 可对读取到的字节数据经过指定编码转换成字符

  3. 可对读取到的字符数据经过指定编码转换成字节

何时使用转换流?

  1. 当字节和字符之间有转换动作时;

  2. 流操作的数据需要编码或解码时。

具体的对象体现:

  1. InputStreamReader:字节到字符的桥梁

  2. OutputStreamWriter:字符到字节的桥梁

这两个流对象是字符体系中的成员,它们有转换作用,本身又是字符流,所以在构造的时候需要传入字节流对象进来。

8.File类

File类是对文件系统中文件以及文件夹进行封装的对象,可以通过对象的思想来操作文件和文件夹。 File类保存文件或目录的各种元数据信息,包括文件名、文件长度、最后修改时间、是否可读、获取当前文件的路径名,判断指定文件是否存在、获得当前目录中的文件列表,创建、删除文件和目录等方法。

Java IO流的高级概念的编码问题

对象的序列化

对象序列化就是把一个对象变为二进制数据流的一种方法。

一个类要想被序列化,就行必须实现java.io.Serializable接口。虽然这个接口中没有任何方法,就如同之前的cloneable接口一样。实现了这个接口之后,就表示这个类具有被序列化的能力。

注意:被Serializable接口声明的类的对象的属性都将被序列化,但是如果想自定义序列化的内容的时候,就需要实现Externalizable接口。

当一个类要使用Externalizable这个接口的时候,这个类中必须要有一个无参的构造函数,如果没有的话,在构造的时候会产生异常,这是因为在反序列话的时候会默认调用无参的构造函数。

注意:Serializable接口实现的操作其实是吧一个对象中的全部属性进行序列化,当然也可以使用我们上使用是Externalizable接口以实现部分属性的序列化,但是这样的操作比较麻烦,

当我们使用Serializable接口实现序列化操作的时候,如果一个对象的某一个属性不想被序列化保存下来,那么我们可以使用transient关键字进行说明。

由于还有其他的事情要做,所以就写到这儿,大家多多关注多多支持,我会用心把更好的东西分享给所有支持我的朋友们!

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