java中的IO流

墨蓝 2022-05-12 05:22 222阅读 0赞

# Java流概念： #

*  Java流概念：
    
     *  Java流的分类方法大致分为以下几种：
        
         *  1、按流向划分，分为输入流、输出流
         *  2、按操作的数据单元类型划分，分为字节流、字符流
         *  3、按流的角色来划分，分为节点流与处理流
         *  4、一些特别的的流类型
     *  Java流操作有关的类或接口：
     *  Java流类图结构：
     *  Java IO流对象
        
         *  1.输入字节流InputStreamIO 中输入字节流的继承图可见上图，可以看出：
         *  2.输出字节流OutputStream
         *  3.字节流的输入与输出的对应
         *  4.字符输入流Reader
         *  5.字符输出流Writer
         *  6.字符流的输入与输出的对应
         *  7.字符流与字节流转换
         *  8.File类
         *  9.RandomAccessFile类

Java把所有的有序数据都抽象成流模型，简化了输入输出，理解了流模型就理解了Java IO。可以把流想象成水流，里面的水滴有序的朝某一方向流动。水滴就是数据，且代表着最小的数据流动单位，在字节流中，水滴就是一字节（byte），在字符流中，水滴就是一字符（char）。

## Java流的分类方法大致分为以下几种： ##

### 1、按流向划分，分为输入流、输出流 ###

*  **请注意**，这里的流向是以程序的运行时内存为参照的。
 *  **输入流**类名中包含关键字InputStream或Reader，**输出流**类名中包含关键字OutputStream或Writer。

### 2、按操作的数据单元类型划分，分为字节流、字符流 ###

*  **字节流**操作的数据单元是8位的字节（byte），**字符流**操作的是16位的字符。
 *  **字节流**类名中包含关键字InputStream或OutputStream，**字符流**类名中包含关键字Reader或Writer。
 *  **请注意**，系统输入输出（System.in与System.out）都为字节流。

### 3、按流的角色来划分，分为节点流与处理流 ###

*  **节点流**是指程序可以向一个特定的节点读写数据，直接连接数据源；  
    这个节点最常见的是文件，类名中包含关键字File；还可以是数组、管道、字符串，关键字分别为ByteArray/CharArray，Piped，String。
 *  **处理流**并不直接连接数据源，它大多情况是对已存在的节点流进行包装，是一种典型的装饰器设计模式。使用处理流主要是为了更方便的执行输入输出工作，如PrintStream，输出功能很强大，推荐输出时都使用处理流包装。
 *  **注意**：一个IO流可以即是输入流又是字节流又或是以其他方式分类的流类型，是不冲突的。比如FileInputStream，它既是输入流又是字节流还是文件节点流。

### 4、一些特别的的流类型 ###

*  **转换流**，转换流只有字节流转换为字符流，因为字符流使用起来更方便，我们只会向更方便使用的方向转化。如：InputStreamReader与OutputStreamWriter。
 *  **缓冲流**，有关键字Buffered，也是一种处理流，为其包装的流增加了缓存功能，提高了输入输出的效率，增加缓冲功能后需要使用flush()才能将缓冲区中内容写入到实际的物理节点。但是，在现在版本的Java中，只需记得关闭输出流（调用close()方法），就会自动执行输出流的flush()方法，可以保证将缓冲区中内容写入。
 *  **对象流**，有关键字Object，主要用于将目标对象保存到磁盘中或允许在网络中直接传输对象时使用（对象序列化），具体可参看博客Java序列化与反序列化。
 *  **推回输入流**，有关键字PushBack，当程序调用推回输入流的unread()方法时，系统回把指定数组内容的内容推回到一个推回缓冲区中，在调用read()方法读入内容时，就先从推回缓冲区中读取，直到读完推回缓冲区中内容后才会从原输入流中读取。

## Java流操作有关的类或接口： ##

![这里写图片描述][70]

## Java流类图结构： ##

![这里写图片描述][70 1]

## Java IO流对象 ##

### 1.输入字节流InputStreamIO 中输入字节流的继承图可见上图，可以看出： ###

InputStream 是所有的输入字节流的父类，它是一个抽象类。  
ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream 是三种基本的介质流，它们分别从Byte 数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据。PipedInputStream 是从与其它线程共用的管道中读取数据，与Piped 相关的知识后续单独介绍。  
ObjectInputStream 和所有FilterInputStream 的子类都是装饰流（装饰器模式的主角）。

### 2.输出字节流OutputStream ###

IO 中输出字节流的继承图可见上图，可以看出：

OutputStream 是所有的输出字节流的父类，它是一个抽象类。  
ByteArrayOutputStream、FileOutputStream 是两种基本的介质流，它们分别向Byte 数组、和本地文件中写入数据。PipedOutputStream 是向与其它线程共用的管道中写入数据，  
ObjectOutputStream 和所有FilterOutputStream 的子类都是装饰流。

### 3.字节流的输入与输出的对应 ###

![这里写图片描述][70 2]

*  图中蓝色的为主要的对应部分，红色的部分就是不对应部分。紫色的虚线部分代表这些流一般要搭配使用。从上面的图中可以看出Java IO 中的字节流是极其对称的。“存在及合理”我们看看这些字节流中不太对称的几个类吧！
 *  LineNumberInputStream 主要完成从流中读取数据时，会得到相应的行号，至于什么时候分行、在哪里分行是由改类主动确定的，并不是在原始中有这样一个行号。在输出部分没有对应的部分，我们完全可以自己建立一个LineNumberOutputStream，在最初写入时会有一个基准的行号，以后每次遇到换行时会在下一行添加一个行号，看起来也是可以的。好像更不入流了。
 *  PushbackInputStream 的功能是查看最后一个字节，不满意就放入缓冲区。主要用在编译器的语法、词法分析部分。输出部分的BufferedOutputStream 几乎实现相近的功能。
 *  StringBufferInputStream 已经被Deprecated，本身就不应该出现在InputStream 部分，主要因为String 应该属于字符流的范围。已经被废弃了，当然输出部分也没有必要需要它了！还允许它存在只是为了保持版本的向下兼容而已。
 *  SequenceInputStream 可以认为是一个工具类，将两个或者多个输入流当成一个输入流依次读取。完全可以从IO 包中去除，还完全不影响IO 包的结构，却让其更“纯洁”――纯洁的Decorator 模式。
 *  PrintStream 也可以认为是一个辅助工具。主要可以向其他输出流，或者FileInputStream 写入数据，本身内部实现还是带缓冲的。本质上是对其它流的综合运用的一个工具而已。一样可以踢出IO 包！System.out 和System.out 就是PrintStream 的实例！

### 4.字符输入流Reader ###

![这里写图片描述][70 3]  
在上面的继承关系图中可以看出：

*  Reader 是所有的输入字符流的父类，它是一个抽象类。
 *  CharReader、StringReader 是两种基本的介质流，它们分别将Char 数组、String中读取数据。PipedReader 是从与其它线程共用的管道中读取数据。
 *  BufferedReader 很明显就是一个装饰器，它和其子类负责装饰其它Reader 对象。
 *  FilterReader 是所有自定义具体装饰流的父类，其子类PushbackReader 对Reader 对象进行装饰，会增加一个行号。
 *  InputStreamReader 是一个连接字节流和字符流的桥梁，它将字节流转变为字符流。FileReader 可以说是一个达到此功能、常用的工具类，在其源代码中明显使用了将FileInputStream 转变为Reader 的方法。我们可以从这个类中得到一定的技巧。Reader 中各个类的用途和使用方法基本和InputStream 中的类使用一致。后面会有Reader 与InputStream 的对应关系。

### 5.字符输出流Writer ###

![这里写图片描述][70 4]  
在上面的关系图中可以看出：

*  Writer 是所有的输出字符流的父类，它是一个抽象类。
 *  CharArrayWriter、StringWriter 是两种基本的介质流，它们分别向Char 数组、String 中写入数据。PipedWriter 是向与其它线程共用的管道中写入数据，
 *  BufferedWriter 是一个装饰器为Writer 提供缓冲功能。
 *  PrintWriter 和PrintStream 极其类似，功能和使用也非常相似。
 *  OutputStreamWriter 是OutputStream 到Writer 转换的桥梁，它的子类FileWriter 其实就是一个实现此功能的具体类（具体可以研究一SourceCode）。功能和使用和OutputStream 极其类似，后面会有它们的对应图。

### 6.字符流的输入与输出的对应 ###

![这里写图片描述][70 5]

### 7.字符流与字节流转换 ###

转换流的特点：

*  其是字符流和字节流之间的桥梁
 *  可对读取到的字节数据经过指定编码转换成字符
 *  可对读取到的字符数据经过指定编码转换成字节

何时使用转换流？

*  当字节和字符之间有转换动作时；
 *  流操作的数据需要编码或解码时。

具体的对象体现：

*  InputStreamReader:字节到字符的桥梁
 *  OutputStreamWriter:字符到字节的桥梁  
    这两个流对象是字符体系中的成员，它们有转换作用，本身又是字符流，所以在构造的时候需要传入字节流对象进来。

### 8.File类 ###

*  File类是对文件系统中文件以及文件夹进行封装的对象，可以通过对象的思想来操作文件和文件夹。 File类保存文件或目录的各种元数据信息，包括文件名、文件长度、最后修改时间、是否可读、获取当前文件的路径名，判断指定文件是否存在、获得当前目录中的文件列表，创建、删除文件和目录等方法。

### 9.RandomAccessFile类 ###

*  该对象并不是流体系中的一员，其封装了字节流，同时还封装了一个缓冲区（字符数组），通过内部的指针来操作字符数组中的数据。

该对象特点：

*  该对象只能操作文件，所以构造函数接收两种类型的参数：a.字符串文件路径；b.File对象。
 *  该对象既可以对文件进行读操作，也能进行写操作，在进行对象实例化时可指定操作模式(r,rw)
 *  **注意**：该对象在实例化时，如果要操作的文件不存在，会自动创建；如果文件存在，写数据未指定位置，会从头开始写，即覆盖原有的内容。 可以用于多线程下载或多个线程同时写数据到文件。

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[70 2]: /images/20220512/af4ce62aafe64f308df536338f6eb358.png
[70 3]: /images/20220512/e8b44d40fd4c49379316b915610099f8.png
[70 4]: /images/20220512/676d7445b8504dc2911f953ec64bb4be.png
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