java I/O 温故知新

Arrom
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什么是I/O

Java中I/O操作主要是指使用Java进行输入，输出操作. Java所有的I/O机制都是基于数据流进行输入输出，这些数据流表示了字符或者字节数据的流动序列。Java的I/O流提供了读写数据的标准方法。任何Java中表示数据源的对象都会提供以数据流的方式读写它的数据的方法。

流IO的好处是简单易用，缺点是效率较低

数据流相关概念

数据流是一串连续不断的数据的集合，就象水管里的水流，在水管的一端一点一点地供水，而在水管的另一端看到的是一股连续不断的水流。数据写入程序可以是一段、一段地向数据流管道中写入数据，这些数据段会按先后顺序形成一个长的数据流。对数据读取程序来说，看不到数据流在写入时的分段情况，每次可以读取其中的任意长度的数据，但只能先读取前面的数据后，再读取后面的数据。不管写入时是将数据分多次写入，还是作为一个整体一次写入，读取时的效果都是完全一样的。

数据流

一组有序，有起点和终点的字节的数据序列。包括输入流和输出流。

输入流

程序从输入流读取数据源。数据源包括外界(键盘、文件、网络…)，即是将数据源读入到程序的通信通道

输出流

程序向输出流写入数据。将程序中的数据输出到外界（显示器、打印机、文件、网络…）的通信通道。

数据流分类

流序列中的数据既可以是未经加工的原始二进制数据，也可以是经一定编码处理后符合某种格式规定的特定数据。

Java中的流分为两种：

  1. 字节流：数据流中最小的数据单元是字节
  2. 字符流：数据流中最小的数据单元是字符， Java中的字符是Unicode编码，一个字符占用两个字节。

IO体系

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  1. 流式部分――IO的主体部分；

  2. 非流式部分――主要包含一些辅助流式部分的类，如：File类、RandomAccessFile类和FileDescriptor等类；

  3. 其他类--文件读取部分的与安全相关的类，如：SerializablePermission类，以及与本地操作系统相关的文件系统的类，如：FileSystem类和Win32FileSystem类和WinNTFileSystem类。

    主要的类如下：

    1. File（文件特征与管理）：用于文件或者目录的描述信息，例如生成新目录，修改文件名，删除文件，判断文件所在路径等。
    2. InputStream（二进制格式操作）：抽象类，基于字节的输入操作，是所有输入流的父类。定义了所有输入流都具有的共同特征。
    3. OutputStream（二进制格式操作）：抽象类。基于字节的输出操作。是所有输出流的父类。定义了所有输出流都具有的共同特征。
    4. Reader（文件格式操作）：抽象类，基于字符的输入操作。
    5. Writer（文件格式操作）：抽象类，基于字符的输出操作。
    6. RandomAccessFile（随机文件操作）：它的功能丰富，可以从文件的任意位置进行存取（输入输出）操作。

IO常用类

  • 文件流：FileInputStream/FileOutputStream， FileReader/FileWriter

    这四个类是专门操作文件流的，用法高度相似，区别在于前面两个是操作字节流，后面两个是操作字符流。它们都会直接操作文件流，直接与OS底层交互。因此他们也被称为节点流。

    注意使用这几个流的对象之后，需要关闭流对象，因为java垃圾回收器不会主动回收。不过在Java7之后，可以在 try() 括号中打开流，最后程序会自动关闭流对象，不再需要显示地close。

  • 包装流：PrintStream/PrintWriter/Scanner

    PrintStream可以封装（包装）直接与文件交互的节点流对象OutputStream, 使得编程人员可以忽略设备底层的差异，进行一致的IO操作。因此这种流也称为处理流或者包装流。

    PrintWriter除了可以包装字节流OutputStream之外，还能包装字符流Writer

    Scanner可以包装键盘输入，方便地将键盘输入的内容转换成我们想要的数据类型。

  • 字符串流：StringReader/StringWriter

    这两个操作的是专门操作String字符串的流，其中StringReader能从String中方便地读取数据并保存到char数组，而StringWriter则将字符串类型的数据写入到StringBuffer中（因为String不可写）。

  • 转换流：InputStreamReader/OutputStreamReader

    这两个类可以将字节流转换成字符流，被称为字节流与字符流之间的桥梁。我们经常在读取键盘输入(System.in)或网络通信的时候，需要使用这两个类

  • 缓冲流：BufferedReader/BufferedWriter，BufferedInputStream/BufferedOutputStream

    没有经过Buffered处理的IO， 意味着每一次读和写的请求都会由OS底层直接处理，这会导致非常低效的问题。 经过Buffered处理过的输入流将会从一个buffer内存区域读取数据，本地API只会在buffer空了之后才会被调用（可能一次调用会填充很多数据进buffer）。 经过Buffered处理过的输出流将会把数据写入到buffer中，本地API只会在buffer满了之后才会被调用。 BufferedReader/BufferedWriter可以将字符流(Reader)包装成缓冲流，这是最常见用的做法。另外，BufferedReader提供一个readLine()可以方便地读取一行，而FileInputStream和FileReader只能读取一个字节或者一个字符，因此BufferedReader也被称为行读取器

流的应用场景

  • FileInputStream/FileOutputStream  需要逐个字节处理原始二进制流的时候使用，效率低下
  • FileReader/FileWriter 需要组个字符处理的时候使用
  • StringReader/StringWriter 需要处理字符串的时候，可以将字符串保存为字符数组
  • PrintStream/PrintWriter 用来包装FileOutputStream 对象，方便直接将String字符串写入文件 
  • Scanner　用来包装System.in流，很方便地将输入的String字符串转换成需要的数据类型
  • InputStreamReader/OutputStreamReader ,  字节和字符的转换桥梁，在网络通信或者处理键盘输入的时候用
  • BufferedReader/BufferedWriter ， BufferedInputStream/BufferedOutputStream ， 缓冲流用来包装字节流后者字符流，提升IO性能，BufferedReader还可以方便地读取一行，简化编程。
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