io流原理 java java的io流

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mob6454cc67bcfb 2023-07-15 00:50:47

文章标签 io流原理 java Java输入输出流数据输出流子类 文章分类 Java 后端开发

1 什么是IO？

1 Java的IO机制有流IO和块IO两种，核心库 java.io是大多数面向数据流的IO类的主要软件包；核心库 java.nio中采用的便是块IO。流IO的好处是简单易用，缺点是效率较低。块IO效率很高，但编程比较复杂。
2 流IO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的流IO提供了读写数据的标准方法。在Java中任何数据源的对象都支持数据流的方式进行数据的读写。
3 Java 流IO模型使用Decorator模式，按功能划分Stream，可以动态装配这些Stream，以便获得需要的功能。例如，需要一个具有缓冲的文件输入流，则应当组合使用FileInputStream和BufferedInputStream。

2 数据流的概念

1 数据流是一串连续不断的数据的集合。流是一个很形象的概念，当程序需要读取数据的时候，就会开启一个通向数据源的流；当程序需要写入数据的时候，就会开启一个通向目的地的流。采用数据流的目的就是使得输出输入独立于设备。

IO stream

2 将数据从外存中读取到内存中的称为输入流。即输入流是将数据源（键盘、文件、网络…）中的数据读入到程序的通信通道。

Input Stream

3 将数据从内存写入外存中的称为输出流。即输出流是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。

Output Stream

4 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。

字节流：数据流中最小的数据单元是字节
字符流：数据流中最小的数据单元是字符，以Unicode编码，一个字符占用两个字节。

5 流IO层次体系结构
Java I/O主要包括如下几个层次，包含三个部分：
1）流式部分即流IO的主体部分，如Input/OutputStrean类、Reader/Writer类和标准输入输出流等；
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类等；
3）其他类--文件读取部分的与安全相关的类，如：SerializablePermission类、FileSystem类和Win32FileSystem类等。

3 字节流

3.1 输入字节流

1 InputStream（二进制格式操作）：为字节输入流，它本身为一个抽象类，必须依靠其子类实现各种功能，此抽象类是表示字节输入流的所有类的超类。继承自InputStream的流都是向程序中输入数据的，且数据单位为字节（8bit）。
2 Inputstream类的常用子类
1） FileInputStream把一个文件作为InputStream，实现对文件的读取操作
2） ByteArrayInputStream：把内存中的一个缓冲区作为InputStream使用
3） StringBufferInputStream：把一个String对象作为InputStream
4） PipedInputStream：实现了pipe的概念，主要在线程中使用
5） SequenceInputStream：把多个InputStream合并为一个InputStream
3 Inputstream类中的常用方法
1） public abstract int read( )：读取一个byte的数据，返回值是高位补0的int类型值。若返回值=-1说明没有读取到任何字节读取工作结束。
2） public int read(byte b[ ])：读取b.length个字节的数据放到b数组中。返回值是读取的字节数。该方法实际上是调用下一个方法实现的。
3） public int read(byte b[ ], int off, int len)：从输入流中最多读取len个字节的数据，存放到偏移量为off的b数组中。
4） public int available( )：返回输入流中可以读取的字节数。注意：若输入阻塞，当前线程将被挂起，如果InputStream对象调用这个方法的话，它只会返回0，这个方法必须由继承InputStream类的子类对象调用才有用。
5） public long skip(long n)：忽略输入流中的n个字节，返回值是实际忽略的字节数, 跳过一些字节来读取。
6） public int close( ) ：我们在使用完后，必须对我们打开的流进行关闭。

3.2 输出字节流

1 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。
2 Outputstream类的常用子类

ByteArrayOutputStream：把信息存入内存中的一个缓冲区中
FileOutputStream：把信息存入文件中
PipedOutputStream：实现了pipe的概念，主要在线程中使用
SequenceOutputStream：把多个OutStream合并为一个OutStream

3 Outputstream类中的常用方法
1）public void write(byte b[ ])：将参数b中的字节写到输出流。
2）public void write(byte b[ ], int off, int len) ：将参数b的从偏移量off开始的len个字节写到输出流。
3）public abstract void write(int b) ：先将int转换为byte类型，把低字节写入到输出流中。
4）public void flush( ) : 将数据缓冲区中数据全部输出，并清空缓冲区。
5）public void close( ) : 关闭输出流并释放与流相关的系统资源。

4 字符流

Java中字符是采用Unicode标准，一个字符是16位，即一个字符使用两个字节来表示。为此，JAVA中引入了处理字符的流。

4.1 输入字符流

1 Reader抽象类，基于字符的输入操作。子类必须实现的方法只有 read(char[], int, int) 和 close()。但是，多数子类将重写此处定义的一些方法，以提供更高的效率和/或其他功能。
2 常用子类
1）FileReader :与FileInputStream对应
2）CharArrayReader：与ByteArrayInputStream对应
3）StringReader : 与StringBufferInputStream对应
4）InputStreamReader 从输入流读取字节，在将它们转换成字符
5）FilterReader: 允许过滤字符流
6）BufferReader :接受Reader对象作为参数，并对其添加字符缓冲器，使用readline()方法可以读取一行。
3 常用方法
1）public int read() throws IOException; //读取一个字符，返回值为读取的字符
2）public int read(char cbuf[]) throws IOException; /读取一系列字符到数组cbuf[]中，返回值为实际读取的字符的数量/
3）public abstract int read(char cbuf[],int off,int len) throws IOException;
/读取len个字符，从数组cbuf[]的下标off处开始存放，返回值为实际读取的字符数量，该方法必须由子类实现/

4.2 输出字符流

1 Writer（文件格式操作）：抽象类，基于字符的输出操作。写入字符流的抽象类。子类必须实现的方法仅有 write(char[], int, int)、flush() 和 close()。但是，多数子类将重写此处定义的一些方法，以提供更高的效率和/或其他功能。
2 常用子类
1）FileWrite: 与FileOutputStream对应，将字符类型数据写入文件，使用缺省字符编码和缓冲器大小。
2）chararrayWrite:与ByteArrayOutputStream对应 ,将字符缓冲器用作输出。
3）PrintWrite:生成格式化输出。
4）FilterWriter:用于写入过滤字符流。
5）PipedWriter：与PipedOutputStream对应。
6）StringWriter：无与之对应的以字节为导向的stream。
3 ** 常用方法**
1）public void write(int c) throws IOException； //将整型值c的低16位写入输出流
2）public void write(char cbuf[]) throws IOException； //将字符数组cbuf[]写入输出流
3）public abstract void write(char cbuf[],int off,int len) throws IOException； //将字符数组cbuf[]中的从索引为off的位置处开始的len个字符写入输出流
4）public void write(String str) throws IOException； //将字符串str中的字符写入输出流
5）public void write(String str,int off,int len) throws IOException； //将字符6）flush( ) //刷空输出流，并输出所有被缓存的字节。
7）close() 关闭流 public abstract void close() throws IOException。

5 如何选择IO流？

1 确定是数据源和数据目的（输入还是输出）
源:输入流 InputStream 或 Reader
目的:输出流 OutputStream 或 Writer
2 明确操作的数据对象是否是纯文本
是:字符流Reader或Writer
否:字节流InputStream或OutputStream
3 明确具体的设备。
1）硬盘文件：FileInputStream 或 FileReader，FileOutputStream 或 FileWriter
2）内存用数组byte[]：ByteArrayInputStream 或 ByteArrayOutputStream
3）char[]：CharArrayReader 或 CharArrayWriter
4）网络用Socket流
5）键盘：System.in 或 System.out
4 否需要转换流
就使用转换流InputStreamReader/OutputStreamWriter将Stream转化为Reader/Writer
5 否需要缓冲提高效率
就加上Buffered：BufferedInputStream/BufferedOuputStream，以及BuffereaReader/BufferedWriter。