IO流 - 未完 - 管道流和筛选流没写

时间:2021-02-09 12:26:46   收藏:0   阅读:0

IO流

JAVA流式输入/输出原理

? 在Java程序中,对于数据的输入/输出操作以“流”(Stream)方式进行;J2SDK提供了各种各样的“流”
类,用以获取不同种类的数据:程序中通过标准的方法输入或输出数据。

读入写出



输入输出流分类

Java.io 包中定义了多个流类型(类或抽象类)来实现输入/输出功能;可以从不同的角度对其进行分类:

J2SDK所提供的所有流类型位于包 Java.io内,都分别继承自以下四种抽象流类型
输入流:InputStream(字节流),Reader(字符流)
输出流:OutPutStream(字节流),Writer(字符流)

这四个类都是抽象类,可以把这四个类想象成四根不同的管道。一端接着你的程序,另一端接着数据源,你可以通过输出管道从数据源里面往外读数据,也可以通过输入管道往数据源里面输入数据,总之,通过这四根管道可以让数据流进来和流出去。

io包里面定义了所有的流,所以一般说流指的就是io包里面的

什么叫输入流?什么叫输出流?

用一根管道一端插进文件里,一端插进程序里面,然后开始读数据,那么这是输入还是输出呢?

如果站在文件的角度上,这叫输出。

如果站在程序的角度上,这叫输入。

记住,以后说输入流和输出流都是站在程序的角度上来说。



节点流和处理流

技术图片

你要是对原始的流不满意,你可以在这根管道外面再套其它的管道,套在其它管道之上的流叫处理流。为什么需要处理流呢?这就跟水流里面有杂质,你要过滤它,你可以再套一层管道过滤这些杂质一样。

节点流类型

类型 字符流 字节流
File(文件) FileReader、FileWriter FileInputStream、FileOutputStream
Memory
Array
CharArrayReader、
CharArrayWriter
ByteArrayInputStream、
ByteArrayOutputStream
Memory
String
StringReader、StringWriter -
Pipe(管道) PipedReader、PipedWriter PipedInputStream、PipedOutputStream

节点流就是一根管道直接插到数据源上面,直接读数据源里面的数据,或者是直接往数据源里面写入数据。
典型的节点流是文件流:
文件的字节输入流(FileInputStream),文件的字节输出流(FileOutputStream),
文件的字符输入流(FileReader),文件的字符输出流(FileWriter)。

处理流类型

处理类型 字符流 字节流
Buffffering BufffferedReader、
BufffferedWriter
BufffferedInputStream、
BufffferedOutputStream
Filtering FilterReader、FilterWriter FilterInputStream,
FilterOutputStream
Converting between
bytes and chaacter
InputStreamReader、
OutputStreamWriter
-
Object Serialization - ObjectInputStream、
ObjectOutputStream
Data conversion - DataInputStream、
DataOutputStream
Counting LineNumberReader LineNumberInputStream
Peeking ahead PusbackReader PushbackInputStream
Printing PrintWriter PrintStream

处理流是包在别的流上面的流,相当于是包到别的管道上面的管道。


InputStream(输入流)

我们看到的具体的某一些管道,凡是以InputStream结尾的管道,都是以字节的形式向我们的程序输入数据。

继承自InputStream的流都是用于向程序中输入数据,且数据的单位为字节(8bit);下图中深色为节点流,浅色为处理流

技术图片

InputStream的基本方法

//读取一个字节并以整数的形式返回(0~255) 
//如果返回-1就说明已经到了输入流的末尾 
int read() throws IOException 

//读取一系列字节并存储到一个数组buffer 
//返回实际读取的字节数,如果读取前已到输入流的末尾,则返回-1 
int read(byte[] buffer) throws IOException 

//读取length个字节 
//并存储到一个字节数组buffer,从length位置开始 
//返回实际读取的字节数,如果读取前以到输入流的末尾返回-1. 
int read(byte[] buffer,int offset,int length) throws IOException 

//关闭流释放内存资源 
void close() throws IOException 

//跳过n个字节不读,返回实际跳过的字节数 
long skip(long n) throws IOException

案例

以File(文件)这个类型作为讲解节点流的典型代表
【演示:使用FileInputStream流来读取FileInputStream.java文件的内容】

public class TestFileInputStream { 
    public static void main(String args[]) { 
        int b = 0;// 使用变量b来装调用read()方法时返回的整数 
        FileInputStream in = null; 
        // 使用FileInputStream流来读取有中文的内容时,读出来的是乱码,因为使用 InputStream流里面的read()方法读取内容时是一个字节一个字节地读取的,而一个汉字是占用两个 字节的,所以读取出来的汉字无法正确显示。 
        // FileReader in = null;
        // 使用FileReader流来读取内容时,中英文都可以正确显示,因为Reader流里面的 read()方法是一个字符一个字符地读取的,这样每次读取出来的都是一个完整的汉字,这样就可以正确 显示了。 
        try {in = new FileInputStream("E:\\教学\\班级 \\Test\\Lesson2\\src\\com\\kuang\\chapter\\Student.java"); 
             // in = new FileReader("E:\\教学\\班级 \\Test\\Lesson2\\src\\com\\kuang\\chapter\\Student.java"); 
            } catch (FileNotFoundException e) { 
            System.out.println("系统找不到指定文件!"); 
            System.exit(-1);// 系统非正常退出 
        }
        long num = 0;// 使用变量num来记录读取到的字符数 
        // 调用read()方法时会抛异常,所以需要捕获异常 
        try {
            while ((b = in.read()) != -1) { 
                // 调用int read() throws Exception方法时,返回的是一个int类型的整 数 
                // 循环结束的条件就是返回一个值-1,表示此时已经读取到文件的末尾了。 
                // System.out.print(b+"\t");//如果没有使用“(char)b”进行转换,那 么直接打印出来的b就是数字,而不是英文和中文了 
                System.out.print((char) b); 
                // “char(b)”把使用数字表示的汉字和英文字母转换成字符输入 
                num++; 
            }
            in.close();// 关闭输入流 
            System.out.println(); 
            System.out.println("总共读取了" + num + "个字节的文件"); 
        } catch (IOException e1) { 
            System.out.println("文件读取错误!"); 
        } 
    } 
}

OutputStream(输出流)

继承自OutputStream的流是用于程序中输出数据,且数据的单位为字节(8bit):下图中深色的为节点流,浅色为处理流。

技术图片技术图片

OutputStream的基本方法

//向输出流中写入一个字节数据,该字节数据为参数b的低8位 
void write(int b) throws IOException 

//将一个字节类型的数组中的数据写入输出流 
void write(byte[] b) throws IOException 

//将一个字节类型的数组中的从指定位置(off)开始的len个字节写入到输出流 
void write(byte[] b,int off,int len) throws IOException 

//关闭流释放内存资源 
void close() throws IOException 

//将输出流中缓冲的数据全部写出到目的地 
void flush() throws IOException

案例

【使用FileOutputStream流往一个文件里面写入数据】

public class TestFileOutputStream { 
    public static void main(String args[]) { 
        int b = 0; 
        FileInputStream in = null; 
        FileOutputStream out = null; 
        try {
            in = new FileInputStream("E:\\教学\\班级 \\Test\\Lesson2\\src\\com\\kuang\\chapter\\Student.java"); 
            out = new FileOutputStream("E:\\教学\\班级 \\Test\\Lesson2\\src\\com\\kuang\\chapter\\StudentNew.java"); 
            // 指明要写入数据的文件,如果指定的路径中不存在StudentNew.java这样的文 件,则系统会自动创建一个 
            while ((b = in.read()) != -1) { 
                out.write(b); 
                // 调用write(int c)方法把读取到的字符全部写入到指定文件中去 
            }
            in.close(); 
            out.close(); 
        } catch (FileNotFoundException e) { 
            System.out.println("文件读取失败"); 
            System.exit(-1);// 非正常退出 
        } catch (IOException e1) { 
            System.out.println("文件复制失败!"); 
            System.exit(-1); 
        }
        System.out .println("Student.StudentNew.java里面"); 
    } 
}

FileInputStream和FileOutputStream这两个流都是字节流,都是以一个字节为单位进行输入和输出的。所以对于占用2个字节存储空间的字符来说读取出来时就会显示成乱码。


Reader流

Reader : 和InputStream一模一样,唯一的区别就在于读的数据单位不同

继承自Reader的流都是用于向程序中输入数据,且数据的单位为字符(16bit)

技术图片技术图片

Reader的基本方法

//读取一个字节并以整数的形式返回(0~255) 
//如果返回-1就说明已经到了输入流的末尾 
int read() throws IOException

//读取一系列字节并存储到一个数组buffer
//返回实际读取的字节数,如果读取前已到输入流的末尾,则返回-1
int read(byte[] buffer) throws IOException

//读取length个字节
//并存储到一个字节数组buffer,从length位置开始
//返回实际读取的字节数,如果读取前以到输入流的末尾返回-1.
int read(byte[] buffer,int offset,int length) throws IOException

//关闭流释放内存资源
void close() throws IOException

//跳过n个字节不读,返回实际跳过的字节数
long skip(long n) throws IOException

Writer流

继承自Writer的流都是用于程序中输出数据,且数据的单位为字符(16bit);

技术图片

Writer的基本方法

//向输出流中写入一个字节数据,该字节数据为参数b的低16位 
void write(int b) throws IOException 

//将一个字节类型的数组中的数据写入输出流 
void write(byte[] b) throws IOException 

//将一个字节类型的数组中的从指定位置(off)开始的len个字节写入到输出流 
void write(byte[] b,int off,int len) throws IOException 

//关闭流释放内存资源 
void close() throws IOException 

//将输出流中缓冲的数据全部写出到目的地 
void flush() throws IOException

演示

【演示:使用FileWriter(字符流)向指定文件中写入数据】

/*使用FileWriter(字符流)向指定文件中写入数据写入数据时以1个字符为单位进行写入*/
public class TestFileWriter{ 
    public static void main(String args[]){ 
        /*使用FileWriter输出流从程序把数据写入到Uicode.dat文件中
        使用FileWriter流向文件写入数据时是一个字符一个字符写入的*/ 
        FileWriter fw = null; 
        try{
            fw = new FileWriter("E:\\教学\\班级 \\Test\\Lesson2\\src\\com\\kuang\\chapter\\StudentNew.java"); 
            //字符的本质是一个无符号的16位整数 
            //字符在计算机内部占用2个字节 
            //这里使用for循环把0~60000里面的所有整数都输出 
            //这里相当于是把全世界各个国家的文字都0~60000内的整数的形式来表示 
            for(int c=0;c<=60000;c++){ 
                fw.write(c); 
                //使用write(int c)把0~60000内的整数写入到指定文件内 
                //调用write()方法时,我认为在执行的过程中应该使用了“(char)c”进行强制 转换,即把整数转换成字符来显示 
                //因为打开写入数据的文件可以看到,里面显示的数据并不是0~60000内的整 数,而是不同国家的文字的表示方式 
            }
            /*使用FileReader(字符流)读取指定文件里面的内容 
            读取内容时是以一个字符为单位进行读取的*/ 
            int b = 0; 
            long num = 0; 
            FileReader fr = null; 
            fr = new FileReader("E:\\教学\\班级 \\Test\\Lesson2\\src\\com\\kuang\\chapter\\StudentNew.java"); 
            while((b = fr.read())!= -1){ 
                System.out.print((char)b + "\t"); 
                num++; 
            }
            System.out.println(); 
            System.out.println("总共读取了"+num+"个字符"); 
        }catch(Exception e){ 
            e.printStackTrace(); 
        }
    }
}

FileReader和FileWriter这两个流都是字符流,都是以一个字符为单位进行输入和输出的。所以读取和写入占用2个字节的字符时都可以正常地显示出来,以上是以File(文件)这个类型为例对节点流进行了讲解,所谓的节点流指定就是直接把输入流或输出插入到数据源上,直接往数据源里面写入数据或读取数据。



处理流讲解

第一种处理流——缓冲流(Buffering)

缓冲流要”套接“在相应的节点流之上,对读写的数据提供了缓冲的功能,提高了读写的效率,同时增加了一些新的方法。J2SDK提供了四种缓冲流,常用构造方法如下:

BufferedReader(Reader in) 
BufferedReader(Reader in,int sz) //sz 为自定义缓冲区的大小 
BufferedWriter(Writer out) 
BufferedWriter(Writer out,int sz) 
BufferedInputStream(InputStream in) 
BufferedInputStream(InputStream in,int size) 
BufferedOutputStream(InputStream in) 
BufferedOutputStream(InputStream in,int size)

【缓冲流测试代码:BufferedInputStream】

public class TestBufferStream { 
    public static void main(String args[]) { 
        FileInputStream fis = null; 
        try {
            fis = new FileInputStream("E:\\教学\\班级 \\Test\\Lesson2\\src\\com\\kuang\\chapter\\Student.java"); 
            // 在FileInputStream节点流的外面套接一层处理流BufferedInputStream 
            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis); 
            int c = 0; 
            System.out.println((char) bis.read()); 
            System.out.println((char) bis.read()); 
            bis.mark(100);// 在第100个字符处做一个标记 
            for (int i = 0; i <= 10 && (c = bis.read()) != -1; i++) { 
                System.out.print((char) c); 
            }
            System.out.println(); 
            bis.reset();// 重新回到原来标记的地方 
            for (int i = 0; i <= 10 && (c = bis.read()) != -1; i++) { 
                System.out.print((char) c); 
            }
            bis.close(); 
        } catch (FileNotFoundException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } catch (Exception e1) { 
            e1.printStackTrace();
        }
    } 
}

【演示:BufferedReader】

public class TestBufferStream{ 
    public static void main(String args[]){ 
        try{
            BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("E:\\教学 \\班级\\Test\\Lesson2\\src\\com\\kuang\\chapter\\Student.txt")); 
            //在节点流FileWriter的外面再套一层处理流BufferedWriter 
            String s = null; 
            for(int i=0;i<100;i++){ 
                s = String.valueOf(Math.random());//“Math.random()”将会生成一 系列介于0~1之间的随机数。 
                // static String valueOf(double d)这个valueOf()方法的作用就是把 一个double类型的数转换成字符串 
                //valueOf()是一个静态方法,所以可以使用“类型.静态方法名”的形式来调用 
                bw.write(s);//把随机数字符串写入到指定文件中 
                bw.newLine();//调用newLine()方法使得每写入一个随机数就换行显示 
            }
            bw.flush();//调用flush()方法清空缓冲区 
            BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("E:\\教学 \\班级\\Test\\Lesson2\\src\\com\\kuang\\chapter\\Student.txt")); 
            //在节点流FileReader的外面再套一层处理流BufferedReader 
            while((s = br.readLine())!=null){ 
                //使用BufferedReader处理流里面提供String readLine()方法读取文件中 的数据时是一行一行读取的 
                //循环结束的条件就是使用readLine()方法读取数据返回的字符串为空值后则表 示已经读取到文件的末尾了。 
                System.out.println(s); 
            }
            bw.close(); 
            br.close(); 
        }catch(Exception e){ 
            e.printStackTrace(); 
        }
    }
}

技术图片

第二种处理流——转换流

InputStream isr = new InputStreamReader(System.in,"ISO8859-1")

【转换流测试代码】

public class TestTransform1 { 
    public static void main(String args[]) {
        try {
            OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("D:/java/char.txt")); 
            osw.write("MircosoftsunIBMOracleApplet");// 把字符串写入到指定的文件 中去 
            System.out.println(osw.getEncoding());// 使用getEncoding()方法取得 当前系统的默认字符编码 
            osw.close(); 
            osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream( "D:\\java\\char.txt", true), "ISO8859_1"); 
            // 如果在调用FileOutputStream的构造方法时没有加入true,那么新加入的字符 串就会替换掉原来写入的字符串,在调用构造方法时指定了字符的编码 
            osw.write("MircosoftsunIBMOracleApplet");// 再次向指定的文件写入字符 串,新写入的字符串加入到原来字符串的后面 
            System.out.println(osw.getEncoding()); 
            osw.close(); 
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace(); 
        }
    }
}

技术图片

public class TestTransform2{ 
    public static void main(String args[]){ 
        try{
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in); 
            //System.in这里的in是一个标准的输入流,用来接收从键盘输入的数据 
            BufferedReader br = new BufferedReader(isr); 
            String s = null; s = br.readLine();
            //使用readLine()方法把读取到的一行字符串保存到字符串 变量s中去 
            while(s != null){ 
                System.out.println(s.toUpperCase());//把保存在内存s中的字符串打 印出来 
                s = br.readLine();//在循环体内继续接收从键盘的输入 
                if(s.equalsIgnoreCase("exit")){ //只要输入exit循环就结束,就会退出
                    break; 
                } 
            } 
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace(); 
        }
    }
}

技术图片

第三种处理流——数据流

DataInputStream (InputStream in) 
DataOutputStream (OutputStream out)

【数据流测试代码】

public class TestDataStream{ 
    public static void main(String args[]){
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); 
        //在调用构造方法时,首先会在内存里面创建一个ByteArray字节数组 
        DataOutputStream dos = new DataOutputStream(baos); 
        //在输出流的外面套上一层数据流,用来处理int,double类型的数 
        try{
            dos.writeDouble(Math.random());//把产生的随机数直接写入到字节数组 ByteArray中 
            dos.writeBoolean(true);//布尔类型的数据在内存中就只占一个字节 
            ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
            System.out.println(bais.available()); 
            DataInputStream dis = new DataInputStream(bais); 
            System.out.println(dis.readDouble());//先写进去的就先读出来,调用 readDouble()方法读取出写入的随机数 
            System.out.println(dis.readBoolean());//后写进去的就后读出来,这里面 的读取顺序不能更改位置,否则会打印出不正确的结果 
            dos.close(); 
            bais.close(); 
        }catch(Exception e){ 
            e.printStackTrace(); 
        } 
    }
}

打印流——Print

PrintWriter(Writer out) 
PrintWriter(Writer out,boolean autoFlush) 
PrintWriter(OutputStream out) 
PrintWriter(OutputStream out,boolean autoFlush) 
PrintStream(OutputStream out) 
PrintStream(OutputStream out,boolean autoFlush)

【测试代码】

/*这个小程序是重新设置打印输出的窗口, 
 * 把默认在命令行窗口输出打印内容设置成其他指定的打印显示窗口 
 */
public class TestPrintStream{ 
    public static void main(String args[]){
        PrintStream ps = null; 
        try{
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("E:\\教学\\班级 \\Test\\Lesson2\\src\\com\\kuang\\chapter\\log.txt"); 
            ps = new PrintStream(fos);//在输出流的外面套接一层打印流,用来控制打印 输出 
            if(ps != null){ 
                System.setOut(ps);//这里调用setOut()方法改变了输出窗口,以前写 System.out.print()默认的输出窗口就是命令行窗口.
                //但现在使用System.setOut(ps)将打印输出窗口改成了由ps指定的文件里 面,通过这样设置以后,打印输出时都会在指定的文件内打印输出 
                //在这里将打印输出窗口设置到了log.txt这个文件里面,所以打印出来的内容会 在log.txt这个文件里面看到 
            }
            for(char c=0;c<=1000;c++){ 
                System.out.print(c+"\t");//把世界各国的文字打印到log.txt这个文件 中去 
            } 
        }catch(Exception e){ 
            e.printStackTrace();
        } 
    } 
}

技术图片

对象流——Object

直接将Object 写入或读出

public class TestObjectIo { 
    public static void main(String args[]) { 
        T t = new T(); 
        t.k = 8;// 把k的值修改为8 
        try {
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream( "E:\\教学\\班级 \\Test\\Lesson2\\src\\com\\kuang\\chapter\\TestObjectIo.txt"); 
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos); 
            // ObjectOutputStream流专门用来处理Object的,在fos流的外面套接 ObjectOutputStream流就可以直接把一个Object写进去 
            oos.writeObject(t);// 直接把一个t对象写入到指定的文件里面 
            oos.flush(); 
            oos.close();
            FileInputStream fis = new FileInputStream( "E:\\教学\\班级 \\Test\\Lesson2\\src\\com\\kuang\\chapter\\TestObjectIo.txt"); 
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
            // ObjectInputStream专门用来读一个Object的 
            T tRead = (T) ois.readObject(); 
            // 直接把文件里面的内容全部读取出来然后分解成一个Object对象,并使用强制转换 成指定类型T 
            System.out.print(tRead.i + "\t" + tRead.j + "\t" + tRead.d + "\t" + tRead.k); 
            ois.close(); 
        } catch (Exception e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
    } 
}
/*
 * 凡是要将一个类的对象序列化成一个字节流就必须实现Serializable接口 
 * Serializable接口中没有定义方法,Serializable接口是一个标记性接口,用来给类作标记, 只是起到一个标记作用。 
 * 这个标记是给编译器看的,编译器看到这个标记之后就可以知道这个类可以被序列化 如果想把某个 类的对象序列化,就必须得实现Serializable接口 
 */
class T implements Serializable { 
    // Serializable的意思是可以被序列化的 
    int i = 10; 
    int j = 9; 
    double d = 2.3; 
    int k = 15; 
    // transient int k = 15; 
    // 在声明变量时如果加上transient关键字,那么这个变量就会被当作是透明的,即不存在。 
}

IO流总结

技术图片

最基础的抽象类

Inputstram/Outputstream

Reader/Writer

以File开头的基本是对文件进行读写操作的

FileInputstram/Fileoutputstream

FileReader/FileWriter

转换流

Inputstreamreader/Outputstreamwriter

数据流

Datainputstream/out

打印流

PrintStream/PrintWriter

对象流

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