Java-详解IO流原理及流的分类_java流的角色分类，开源至上

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⭕ java.io包下提供了各种“流”类和接口，用以获取不种类的数据，并通过标准的方法输入或输出数据。

二、流的分类

1. 概述

⭕ 按操作数据单位不同分为：字节流(8 bit)，字符流(16 bit)

⭕ 按数据流的流向不同分为：输入流，输出流

⭕ 按流的角色的不同分为：节点流，处理流

• 节点流：直接从数据源或目的地读写数据
  

• 处理流：不直接连接到数据源或目的地，而是“连接”在已存在的流（节点流或处理流）之上，通过对数据的处理为程序提供更为强大的读写功能。
  

Java的IO流共涉及40多个类，实际上非常规则，都是从以上4个抽象基类派生的，由这4个类派生出来的子类名称都是以其父类名作为子类名后缀。

(抽象基类)	字节流	字符流
输入流	InputStream	Reader
输出流	OutputStream	Writer

⭕ IO 流体系体系：

2. InputStream

⭕ 概述

典型实现：FileInputStream

⭕ 方法

方法	描述
int read()	从输入流中读取数据的下一个字节。返回 0 到 255 范围内的 int 字节值。如果因为已经到达流末尾而没有可用的字节，则返回值 -1。
int read(byte[] b)	从此输入流中将最多 b.length 个字节的数据读入一个 byte 数组中。如果因为已经到达流末尾而没有可用的字节，则返回值 -1。否则以整数形式返回实际读取的字节数。
int read(byte[] b, int off,int len)	将输入流中最多 len 个数据字节读入 byte 数组。尝试读取 len 个字节，但读取的字节也可能小于该值。以整数形式返回实际读取的字节数。如果因为流位于文件末尾而没有可用的字节，则返回值 -1。
public void close() throws IOException	关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源

⭕ 典型实现类：FileInputStream

代码演示：

@Test
    public void testFileInputStream() {
        FileInputStream fis = null;
        try {
            //1. 造文件
            File file = new File("hello.txt");

            //2.造流
            fis = new FileInputStream(file);

            //3.读数据
            byte[] buffer = new byte[5];
            int len;//记录每次读取的字节的个数
            while((len = fis.read(buffer)) != -1){

                String str = new String(buffer,0,len);
                System.out.print(str);

            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fis != null){
                //4.关闭资源
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        }
    }

3. Reader

⭕ 概述

典型实现类：FileReader

⭕ 方法

方法	描述
int read()	读取单个字符。作为整数读取的字符，范围在 0 到 65535 之间 (0x00-0xffff)（2个字节的Unicode码），如果已到达流的末尾，则返回 -1
int read(char[] cbuf)	将字符读入数组。如果已到达流的末尾，则返回 -1。否则返回本次读取的字符数。
int read(char[] cbuf,int off,int len)	将字符读入数组的某一部分。存到数组cbuf中，从off处开始存储，最多读len个字符。如果已到达流的末尾，则返回 -1。否则返回本次读取的字符数。
public void close() throws IOException	关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。

⭕ 典型实现类：FileReader

@Test
    public void testFileReader(){
        FileReader fr = null;
        try {
            //1.实例化File类的对象，指明要操作的文件
            File file = new File("hello.txt");//相较于当前Module
            //2.提供具体的流
            fr = new FileReader(file);

            //3.数据的读入
            //read():返回读入的一个字符。如果达到文件末尾，返回-1
            //方式一：
// int data = fr.read();
// while(data != -1){
// System.out.print((char)data);
// data = fr.read();
// }

            //方式二：语法上针对于方式一的修改
            int data;
            while((data = fr.read()) != -1){
                System.out.print((char)data);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4.流的关闭操作
// try {
// if(fr != null)
// fr.close();
// } catch (IOException e) {
// e.printStackTrace();
// }
            //或
            if(fr != null){
                try {
                    fr.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }

    //对read()操作升级：使用read的重载方法
    @Test
    public void testFileReader1()  {
        FileReader fr = null;
        try {
            //1.File类的实例化
            File file = new File("hello.txt");

            //2.FileReader流的实例化
            fr = new FileReader(file);

            //3.读入的操作
            //read(char[] cbuf):返回每次读入cbuf数组中的字符的个数。如果达到文件末尾，返回-1
            char[] cbuf = new char[5];
            int len;
            while((len = fr.read(cbuf)) != -1){
                //方式一：
                //错误的写法
// for(int i = 0;i < cbuf.length;i++){
// System.out.print(cbuf[i]);
// }
                //正确的写法
// for(int i = 0;i < len;i++){
// System.out.print(cbuf[i]);
// }
                //方式二：
                //错误的写法,对应着方式一的错误的写法
// String str = new String(cbuf);
// System.out.print(str);
                //正确的写法
                String str = new String(cbuf,0,len);
                System.out.print(str);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fr != null){
                //4.资源的关闭
                try {
                    fr.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        }

    }

4. OutputStream

⭕ 概述

典型实现：FileOutputStream

⭕ 方法

方法	描述
void write(int b)	将指定的字节写入此输出流。write 的常规协定是：向输出流写入一个字节。要写入的字节是参数 b 的八个低位。b 的 24 个高位将被忽略。 即写入0~255范围的。
void write(byte[] b)	将 b.length 个字节从指定的 byte 数组写入此输出流。write(b) 的常规协定是：应该与调用 write(b, 0, b.length) 的效果完全相同。
void write(byte[] b,int off,int len)	将指定 byte 数组中从偏移量 off 开始的 len 个字节写入此输出流。
public void flush()throws IOException	刷新此输出流并强制写出所有缓冲的输出字节，调用此方法指示应将这些字节立即写入它们预期的目标。
public void close() throws IOException	关闭此输出流并释放与该流关联的所有系统资源。

⭕ 主要实现类：FileInputOutputStream

/\*
 实现对图片的复制操作
 \*/
    @Test
    public void testFileInputOutputStream()  {
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            //
            File srcFile = new File("爱情与友情.jpg");
            File destFile = new File("爱情与友情2.jpg");

            //
            fis = new FileInputStream(srcFile);
            fos = new FileOutputStream(destFile);

            //复制的过程
            byte[] buffer = new byte[5];
            int len;
            while((len = fis.read(buffer)) != -1){
                fos.write(buffer,0,len);
            }

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fos != null){
                //
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(fis != null){
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        }

    }

5. Writer

⭕ 概述

典型实现：FileWriter

⭕ 方法

方法	描述
void write(int c)	写入单个字符。要写入的字符包含在给定整数值的 16 个低位中，16 高位被忽略。 即写入0 到 65535 之间的Unicode码。
void write(char[] cbuf)	写入字符数组。
void write(char[] cbuf,int off,int len)	写入字符数组的某一部分。从off开始，写入len个字符
void write(String str)	写入字符串。
void write(String str,int off,int len)	写入字符串的某一部分。
void flush()	刷新该流的缓冲，则立即将它们写入预期目标。
public void close() throws IOException	关闭此输出流并释放与该流关联的所有系统资源。

⭕ 主要实现类：FileWriter

• 概述

⭕ 输出操作，对应的File可以不存在的。并不会报异常

⭕ File对应的硬盘中的文件如果不存在，在输出的过程中，会自动创建此文件。
File对应的硬盘中的文件如果存在：

• 如果流使用的构造器是：FileWriter(file,false) / FileWriter(file):对原有文件的覆盖

• 如果流使用的构造器是：FileWriter(file,true):不会对原有文件覆盖，而是在原有文件基础上追加内容

• 代码演示

//从内存中写出数据到硬盘的文件里。
    @Test
    public void testFileWriter() {
        FileWriter fw = null;
        try {
            //1.提供File类的对象，指明写出到的文件
            File file = new File("hello1.txt");

            //2.提供FileWriter的对象，用于数据的写出
            fw = new FileWriter(file,false);

            //3.写出的操作
            fw.write("I have a dream!\n");
            fw.write("you need to have a dream!");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4.流资源的关闭
            if(fw != null){

                try {
                    fw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

6. 练习：复制操作

代码演示：

• 实现对文本的复制操作

 @Test
    public void testFileReaderFileWriter() {
        FileReader fr = null;
        FileWriter fw = null;
        try {
            //1.创建File类的对象，指明读入和写出的文件
            File srcFile = new File("hello.txt");
            File destFile = new File("hello2.txt");

            //不能使用字符流来处理图片等字节数据
// File srcFile = new File("爱情与友情.jpg");
// File destFile = new File("爱情与友情1.jpg");


            //2.创建输入流和输出流的对象
            fr = new FileReader(srcFile);
            fw = new FileWriter(destFile);


            //3.数据的读入和写出操作
            char[] cbuf = new char[5];
            int len;//记录每次读入到cbuf数组中的字符的个数
            while((len = fr.read(cbuf)) != -1){
                //每次写出len个字符
                fw.write(cbuf,0,len);

            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4.关闭流资源
            //方式一：
// try {
// if(fw != null)
// fw.close();
// } catch (IOException e) {
// e.printStackTrace();
// }finally{
// try {
// if(fr != null)
// fr.close();
// } catch (IOException e) {
// e.printStackTrace();
// }
// }
            //方式二：
            try {
                if(fw != null)
                    fw.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            try {
                if(fr != null)
                    fr.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

• 实现对图片的复制操作

    @Test
    public void testFileInputOutputStream()  {
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            //
            File srcFile = new File("爱情与友情.jpg");
            File destFile = new File("爱情与友情2.jpg");

            //
            fis = new FileInputStream(srcFile);
            fos = new FileOutputStream(destFile);

            //复制的过程
            byte[] buffer = new byte[5];
            int len;
            while((len = fis.read(buffer)) != -1){
                fos.write(buffer,0,len);
            }

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fos != null){
                //
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(fis != null){
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        }

    }

    //指定路径下文件的复制
    public void copyFile(String srcPath,String destPath){
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            //
            File srcFile = new File(srcPath);
            File destFile = new File(destPath);

            //
            fis = new FileInputStream(srcFile);
            fos = new FileOutputStream(destFile);

            //复制的过程
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len = fis.read(buffer)) != -1){
                fos.write(buffer,0,len);
            }

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fos != null){
                //
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(fis != null){
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        }


    }

    @Test
    public void testCopyFile(){

        long start = System.currentTimeMillis();

        String srcPath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\01-视频.avi";
        String destPath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\02-视频.avi";


// String srcPath = "hello.txt";
// String destPath = "hello3.txt";

        copyFile(srcPath,destPath);


        long end = System.currentTimeMillis();

        System.out.println("复制操作花费的时间为：" + (end - start));//618
    }
}

三、节点流(或文件流)

1. 概述

⭕ 定义文件路径时，注意：可以用“/”或者“\\”。

⭕ 在写入一个文件时，如果使用构造器FileOutputStream(file)，则目录下有同名文 件将被覆盖。 如果使用构造器FileOutputStream(file,true)，则目录下的同名文件不会被覆盖， 在文件内容末尾追加内容。

⭕ 在读取文件时，必须保证该文件已存在，否则报异常。

⭕ 字节流操作字节，比如：.mp3，.avi，.rmvb，.mp4，.jpg，.doc，.ppt

⭕ 字符流操作字符，只能操作普通文本文件。最常见的文本文件：txt，.java，.c，.cpp等语言的源代码。尤其注意.doc,excel,ppt这些不是文本文件。

2. 读取文件

• 概述

1.建立一个流对象，将已存在的一个文件加载进流。

java FileReader fr = new FileReader(new File(“Test.txt”));

2.创建一个临时存放数据的数组。

java char[] ch = new char[1024];

3.调用流对象的读取方法将流中的数据读入到数组中。

java fr.read(ch);

4.关闭资源。

java fr.close();

• 代码演示

FileReader fr = null;
try {
fr = new FileReader(new File("c:\\test.txt"));
char[] buf = new char[1024];
int len;
while ((len = fr.read(buf)) != -1) {
System.out.print(new String(buf, 0, len));
}
} catch (IOException e) {
System.out.println("read-Exception :" + e.getMessage());
} finally {
if (fr != null) {
try {
fr.close();
} catch (IOException e) {
System.out.println("close-Exception :" + e.getMessage());
} } }

3. 写入文件

• 概述

1.创建流对象，建立数据存放文件
FileWriter fw = new FileWriter(new File(“Test.txt”));
2.调用流对象的写入方法，将数据写入流
fw.write(“atguigu-songhongkang”);
3.关闭流资源，并将流中的数据清空到文件中。
fw.close();

• 代码演示

FileWriter fw = null;
try {
fw = new FileWriter(new File("Test.txt"));
fw.write("atguigu-songhongkang");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (fw != null)
try {
fw.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} }

四、缓冲流

1. 概述

⭕ 为了提高数据读写的速度，Java API提供了带缓冲功能的流类，在使用这些流类时，会创建一个内部缓冲区数组，缺省使用8192个字节(8Kb)的缓冲区。

⭕ 缓冲流要“套接”在相应的节点流之上，根据数据操作单位可以把缓冲流分为：

• BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream

• BufferedReader 和BufferedWriter

⭕ 当读取数据时，数据按块读入缓冲区，其后的读操作则直接访问缓冲区

⭕ 当使用BufferedInputStream读取字节文件时，BufferedInputStream会一次性从文件中读取8192个(8Kb)，存在缓冲区中，直到缓冲区装满了，才重新从文件中读取下一个8192个字节数组。

⭕ 向流中写入字节时，不会直接写到文件，先写到缓冲区中直到缓冲区写满，BufferedOutputStream才会把缓冲区中的数据一次性写到文件里。使用方法 flush()可以强制将缓冲区的内容全部写入输出流

⭕ 关闭流的顺序和打开流的顺序相反。只要关闭最外层流即可，关闭最外层流也 会相应关闭内层节点流

⭕ flush()方法的使用：手动将buffer中内容写入文件
如果是带缓冲区的流对象的close()方法，不但会关闭流，还会在关闭流之前刷新缓冲区，关闭后不能再写出

2. 实现非文本文件的复制

    @Test
    public void BufferedStreamTest() throws FileNotFoundException {
        BufferedInputStream bis = null;
        BufferedOutputStream bos = null;

        try {
            //1.造文件
            File srcFile = new File("爱情与友情.jpg");
            File destFile = new File("爱情与友情3.jpg");
            //2.造流
            //2.1 造节点流
            FileInputStream fis = new FileInputStream((srcFile));
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destFile);
            //2.2 造缓冲流
            bis = new BufferedInputStream(fis);
            bos = new BufferedOutputStream(fos);

            //3.复制的细节：读取、写入
            byte[] buffer = new byte[10];
            int len;
            while((len = bis.read(buffer)) != -1){
                bos.write(buffer,0,len);

// bos.flush();//刷新缓冲区

            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4.资源关闭
            //要求：先关闭外层的流，再关闭内层的流
            if(bos != null){
                try {
                    bos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
            if(bis != null){
                try {
                    bis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
            //说明：关闭外层流的同时，内层流也会自动的进行关闭。关于内层流的关闭，我们可以省略.
// fos.close();
// fis.close();
        }



    }



   


   

3. 实现文件复制

    @Test
    public void testCopyFileWithBuffered(){
        long start = System.currentTimeMillis();

        String srcPath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\01-视频.avi";
        String destPath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\03-视频.avi";


        copyFileWithBuffered(srcPath,destPath);


        long end = System.currentTimeMillis();

        System.out.println("复制操作花费的时间为：" + (end - start));//618 - 176
    }

 //实现文件复制的方法
    public void copyFileWithBuffered(String srcPath,String destPath){
        BufferedInputStream bis = null;
        BufferedOutputStream bos = null;

        try {
            //1.造文件
            File srcFile = new File(srcPath);
            File destFile = new File(destPath);
            //2.造流
            //2.1 造节点流
            FileInputStream fis = new FileInputStream((srcFile));
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destFile);
            //2.2 造缓冲流
            bis = new BufferedInputStream(fis);
            bos = new BufferedOutputStream(fos);

            //3.复制的细节：读取、写入
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len = bis.read(buffer)) != -1){
                bos.write(buffer,0,len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4.资源关闭
            //要求：先关闭外层的流，再关闭内层的流
            if(bos != null){
                try {
                    bos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
            if(bis != null){
                try {
                    bis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
            //说明：关闭外层流的同时，内层流也会自动的进行关闭。关于内层流的关闭，我们可以省略.
// fos.close();
// fis.close();
        }
    }

 /\*
 使用BufferedReader和BufferedWriter实现文本文件的复制

 \*/
    @Test
    public void testBufferedReaderBufferedWriter(){
        BufferedReader br = null;
        BufferedWriter bw = null;
        try {
            //创建文件和相应的流
            br = new BufferedReader(new FileReader(new File("dbcp.txt")));
            bw = new BufferedWriter(new FileWriter(new File("dbcp1.txt")));

            //读写操作
            //方式一：使用char[]数组
// char[] cbuf = new char[1024];
// int len;
// while((len = br.read(cbuf)) != -1){
// bw.write(cbuf,0,len);
// // bw.flush();
// }

            //方式二：使用String
            String data;
            while((data = br.readLine()) != null){
                //方法一：
// bw.write(data + "\n");//data中不包含换行符
                //方法二：
                bw.write(data);//data中不包含换行符
                bw.newLine();//提供换行的操作

            }


        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //关闭资源
            if(bw != null){

                try {
                    bw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(br != null){
                try {
                    br.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        }

    }

}

五、 转换流

1. 概述

⭕ 转换流提供了在字节流和字符流之间的转换

⭕ Java API提供了两个转换流：

1. InputStreamReader：将InputStream转换为Reader

2. OutputStreamWriter：将Writer转换为OutputStream

⭕ 字节流中的数据都是字符时，转成字符流操作更高效。

⭕ 很多时候我们使用转换流来处理文件乱码问题。实现编码和 解码的功能。

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