Java-IO(二)输入输出流体系

淩亂°似流年 2023-01-05 12:47 169阅读 0赞

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### 文章目录 ###

*   *   *   *  输入输出流--体系
             *   *  处理流的用法
                 *  转换流
                 *  推回输入流
                 *  重定向输入输出
                 *  Java虚拟机读写进程数据
                 *  \`RandomAccessFile\`文件随机访问类

#### 输入输出流–体系 ####

##### 处理流的用法 #####

使用处理流来包装节点流，程序通过处理流来执行输入输出，让节点流与底层I/O设备、文件交互。如通过`PrintStream`处理流来包装`OutputStream`，使用处理流后的输出流更加方便。

输入输出流体系提供了近40个类，常用的类分成如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>分类</th> 
   <th>字节输入流</th> 
   <th>字节输出流</th> 
   <th>字符输入流</th> 
   <th>字符输出流</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>对象流</td> 
   <td><code>ObjectInputStream</code></td> 
   <td><code>ObjectOutputStream</code></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>抽象基类</td> 
   <td><code>FilterInputStream</code></td> 
   <td><code>FilterOutputStream</code></td> 
   <td><code>FilterReader</code></td> 
   <td><code>FilterWriter</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>抽象基类</td> 
   <td><code>IuputStream</code></td> 
   <td><code>OutputStream</code></td> 
   <td><code>Reader</code></td> 
   <td><code>Writer</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>访问文件</td> 
   <td><code>FileInputStream</code></td> 
   <td><code>FileOutputStream</code></td> 
   <td><code>FileReader</code></td> 
   <td><code>FileWriter</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>访问数组</td> 
   <td><code>ByteArrayInputStream</code></td> 
   <td><code>ByteArrayOutputStream</code></td> 
   <td><code>CharArrayReader</code></td> 
   <td><code>CharArrayWriter</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>访问管道</td> 
   <td><code>PipedInputStream</code></td> 
   <td><code>PipedOutputStream</code></td> 
   <td><code>PipedReader</code></td> 
   <td><code>PipedWriter</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>访问字符串</td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td><code>StringReader</code></td> 
   <td><code>StringWriter</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>缓冲流</td> 
   <td><code>BufferedInputStream</code></td> 
   <td><code>BufferedOutputStream</code></td> 
   <td><code>BufferedReader</code></td> 
   <td><code>BufferedWriter</code></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

通常字节流的功能更加强大，因为计算机的数据都是二进制的，而字节流可以处理所有二进制文件；如果要处理文本文件，则应该考虑使用字符流处理。另外还有一些不在`java.io`包下的字节流，它们具有特殊的功能。表中有四个访问管道的IO流，它们用于实现进程间的通信。四个缓冲流增加了缓冲功能，提高输入输出效率，同时需要使用`flush()`才能将缓冲区内容写入`IO节点`。对象流用于实现对象的序列化。

##### 转换流 #####

有两个转换流用于实现字节流转换成字符流，其中`InputStreamReader`将字节输入流转换成字符输入流，`OutputStreamWriter`将字节输出流转换成字符输出流。Java使用`System.in`代表标准输入，它是`InputStream`类的实例，使用不是很方便，所以用`InputStreamReader`将其转换成字符输入流；再者，普通的`Reader`读取输入输入内容不方便，可以将`Reader`包装成`BufferedReader`，利用`readLine()`方法一次读取一行内容。

InputStreamReader reader = new InputStreamReader(System.in);
    BufferedReader br = new BufferedReader(reader);

##### 推回输入流 #####

在IO流体系中有两个流比较特殊，`PushbackInputStream`和`PushbackReader`,它们都提供如下三个方法：

*  `voidunread(byte[]/char[] buf)`：将一个字节/字符数组内容推入缓冲区，从而能重复读取刚刚读取的内容。
 *  `void unread(byte[]/char[] b,int off,int len)`：将一个字节/字符数组里从off开始，长度为`len`字节/字符内容推入缓冲区，从而允许重复读取。
 *  `void unread(int b)`：将一个字节/字符推入缓冲区，从而允许重复读取。

这三个方法与`InputStream`和`Reader`中的三个方法相对应，它们各有一个推回缓冲区，当调用`unread()`方法时，系统会把指定数组内容推回缓冲区，并且每次调用`read()`方法时总是从推回缓冲区读取。当完全读取`缓冲区内容`后，但还没有装满`read()`的存放数组时才会从输入流中读取。当创建`PushbackInputStream`和`PushbackReader`时需要指定缓冲区大小，而默认大小为1。如果超出大小将会引发IO异常。

##### 重定向输入输出 #####

Java的标准输入/输出分别通过`System.in`和`System.out`代表，获取输入和输出，输出是输出到屏幕上。在`System`类下有如下三个重定向的方法：

*  `static void setErr(PrintStream err)`：重定向标准错误输出流。
 *  `static void setIn(InputStream in)`：重定向标准输入流。
 *  `static void setOut(PrintStream out)`：重定向标准输出流。

PrintStream p = new PrintStream(new FileOutputStream("out.txt"));
    System.setOut(p);

以上代码重定向输出流到一个文本文件中，所以输出时将不会输出到屏幕上，而到了文件中。同样也可以重定向输入，指定从文件输入。

##### Java虚拟机读写进程数据 #####

使用`Runtime`对象的`exec()`方法可以运行其他程序，该方法产生一个`Process`对象，代表程序启动的子进程。`Process`类提供了如下三个方法，用于让程序和其子进程进行通信。

*  `InputStream getErrorStream()`：获取子进程的错误流。
 *  `InputStream getInputStream()`：获取子进程的输入流。
 *  `OutputStream getOutputStream()`：获取子进程的输出流。

需要注意的是，此处的输入输出流应该站在程序的角度上理解，让子进程读取程序中的数据，要用输出流而不是输出流，相当于子进程代替了文件节点一样。

##### `RandomAccessFile`文件随机访问类 #####

与普通的输入输出流不同，`RandomAccessFile`支持随机任意访问，程序可以直接跳到文件任意地方来读写文件。它允许自由定位文件记录指针，`RandomAccessFile`可以不从开始地方输出，所以可以在后面追加内容。同时，需要注意的是该类不能读写其他IO流节点，只能读写文件。每一个对象包含一个记录指针，用以标识当前读写处位置。

*  `long getFilePointer()`：返回文件记录指针的位置。
 *  `void seek(long pos)`：将文件记录指针定位到`pos`位置。

`RandomAccessFile`包含类似于`InputStream`的三个`read()`方法，用法和其他`read()`方法完全一样，同样也包含类似的`write()`方法。该类有两个构造器，只是形参不同，一个是使用`String`参数指定文件名，另一个是使用`File`参数指定文件名。此外，还需要指定一个`mode`访问模式参数。

*  `r`：只读打开文件。
 *  `rw`：读写方式打开文件，若不存在则创建文件。
 *  `rws`：读写方式打开，文件和元数据的更新都同步写入底层储存设备。
 *  `rwd`：读写方式打开。文件更新都同步写入底层设备。

> `RandomAccessFile`依然不能向指定位置插入内容，如果移动文件指针到中间位置，则新输出的会覆盖文件中原有的内容。如果先把插入点后面的内容读入缓冲区，等新内容写入后再把缓冲区内容追加到后面便可实现。

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