Java I/O 简介

       Java I/O(输入/输出)是 Java 程序中用于处理数据输入和输出的重要部分。


输入流(Input Streams):用于从数据源读取数据。常见的输入流包括FileInputStream(从文件读取)、BufferedInputStream(提高读取效率)等。


输出流(Output Streams):用于将数据写入到目的地。例如FileOutputStream(向文件写入)、BufferedOutputStream(提高写入效率)。


字符流(Reader 和 Writer):处理字符数据,更适合处理文本。如FileReader和FileWriter。


缓冲流(Buffered Streams):通过缓冲区来减少实际的 I/O 操作次数,提高性能。


对象流(Object Streams):用于实现对象的序列化和反序列化,如ObjectInputStream和ObjectOutputStream。


       在实际编程中,根据具体的需求选择合适的 I/O 流可以提高程序的效率和可读性。


计算机总线结构:  

       那么为什么会有I/O呢?其实I/O无时无刻不在我们身边,比如读取硬盘上的文件,网络文件的传输,鼠标键盘输入,也可以是接受单片机发回的数据,而能够支持这些操作的设备就是I/O设备。


我们可以大致看一下整个计算机的总线结构:




       最核心的是CPU,CPU像计算机的大脑一样,是计算机的核心部件,几乎所有的计算都是靠这个CPU来进行的,CPU懂的比较多,它可以对各种类型进行计算,但是随着时代的发展对图形的要求越来越高,CPU就略显乏力;于是就出现了GPU(显卡),显卡就是专门对于图形进行计算。


       通过北桥芯片连接到内存,这样CPU就可以对内存进行操作;南桥芯片是用于读取U盘或者硬盘内的数据 。


       常见的I/O设备一般是鼠标、键盘这类通过USB进行传输的外设或者是通过Sata接口或是M.2连接的硬盘。一般情况下,这些设备是由CPU发出指令通过南桥芯片间接进行控制,而不是由CPU直接操作。


       而我们在程序中,想要读取这些外部连接的!O设备中的内容,就需要将数据传输到内存中。而需要实现这样的操作,单单凭借一个小的程序是无法做到的,而操作系统(如:Windows/inux/MacOS)就是专门用于控制和管理计算机硬件和软件资源的软件,我们需要读取一个IO设备的内容时,就可以向操作系统发出请求,由操作系统帮助我们来和底层的硬件交互以完成我们的读取/写入请求。


       JDK提供了一套用于IO操作的框架,为了方便我们开发者使用,就定义了一个像水流一样,根据流的传输方向和读取单位,分为字节流InputStream和OutputStream以及字符流Reader和Writer的IO框架,当然,这里的流指的是数据流,通过流,我们就可以一直从流中读取数据,直到读取到尽头,或是不断向其中写入数据,直到我们写入完成,而这类IO就是我们所说的BIO。


文件字节流:

       字节流一次读取一个字节,也就是一个 byte 的大小,而字符流顾名思义,就是一次读取一个字符,也就是一个 char 的大小(在读取纯文本文件的时候更加适合)。


文件输入流:

在 Java 中,文件输入流(FileInputStream)用于从文件中读取数据。FileInputStream 允许程序以字节为单位读取文件的内容。


创建方式:

通常通过指定要读取的文件路径来创建文件输入流对象。例如:


try {

   FileInputStream fis = new FileInputStream("your_file_path");

   // 后续的读取操作

} catch (FileNotFoundException e) {

   e.printStackTrace();

}

       但是这种方式需要处理各种可能的异常,比如 FileNotFoundException 异常和 IOException 异常,并且需要手动关闭文件,完整代码如下:


public class Hello_World {

   public static void main(String[] args) { // 想读取一个文件  创建一个文件输入流   使用完把流关闭掉 释放掉 close

       FileInputStream stream = null;

       try {

           stream = new FileInputStream("绝对路径/相对路径");

//            stream.close();

       } catch (FileNotFoundException e) {

           throw new RuntimeException(e);

       } finally {

           if (stream != null) {

               try {

                   stream.close();

               } catch (IOException e) {

                   throw new RuntimeException(e);

               }

           }

       }

   }

}

       仅仅是取得文件就如此费劲,不合乎常理。所以有了try-with-resources 语句这种简便方式,try-with-resources 语句是一种用于更方便、更安全地管理资源(如输入流、输出流、数据库连接等)的机制。


优点:


自动资源管理:无需显式地调用 close 方法来关闭资源,避免了因忘记关闭资源而导致的资源泄漏问题。

简洁的代码:减少了样板代码,使代码更简洁、更易读。

语法格式:


try (Resource res = new Resource()) {

   // 使用资源的操作

} catch (Exception e) {

   // 异常处理

}

       对于以上示例的完整代码转成try-with-resources 语句如下:


public class Hello_World {

   public static void main(String[] args) {

       try(FileInputStream inputStream = new FileInputStream("路径")){ // 直接在try()中定义要在完成之后释放的资源

       } catch (IOException e){ // 这里变成IOException是因为调用close()可能会出现,而FileNotFoundException是继承自IOException的

           e.printStackTrace();

       }// 无需再编写finally语句块,因为在最后自动帮我们调用了close()。

   }

}

       由此可见,try-with-resources 语句极大地提高了资源管理的便利性和可靠性,使代码更加健壮和易于维护。