IO流：字节流、字符流、缓冲流（超详细）

傷城~ 2024-03-17 12:45 157阅读 0赞

一、字节流

1 一切皆为字节

一切文件数据(文本、图片、视频等)在存储时，都是以二进制数字的形式保存，都一个一个的字节，那么传输时一样如此。所以，字节流可以传输任意文件数据。在操作流的时候，我们要时刻明确，无论使用什么样的流对象，底层传输的始终为二进制数据。

2 字节输出流【OutputStream】

java.io.OutputStream抽象类是表示字节输出流的所有类的超类，将指定的字节信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

  • public void close() ：关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
  • public void flush() ：刷新此输出流并强制任何缓冲的输出字节被写出。
  • public void write(byte[] b)：将 b.length字节从指定的字节数组写入此输出流。
  • public void write(byte[] b, int off, int len) ：从指定的字节数组写入 len字节，从偏移量 off开始输出到此输出流。
  • public abstract void write(int b) ：将指定的字节输出流。

小贴士：

close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

3 FileOutputStream类

java.io.FileOutputStream类是文件输出流，用于将数据写出到文件。

构造方法

  • public FileOutputStream(File file)：创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。
  • public FileOutputStream(String name)： 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有这个文件，会创建该文件。如果有这个文件，会清空这个文件的数据。

  • 构造举例，代码如下：
  1. public class FileOutputStreamConstructor throws IOException {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 使用File对象创建流对象
  4.         File file = new File("a.txt");
  5.         FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
  7.         // 使用文件名称创建流对象
  8.         FileOutputStream fos = new FileOutputStream("b.txt");
  9.     }
  10. }

写出字节数据

  1. 写出字节：write(int b) 方法，每次可以写出一个字节数据，代码使用演示：
  1. public class FOSWrite {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  3.         // 使用文件名称创建流对象
  4.         FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");     
  5.         // 写出数据
  6.         fos.write(97); // 写出第1个字节
  7.         fos.write(98); // 写出第2个字节
  8.         fos.write(99); // 写出第3个字节
  9.         // 关闭资源
  10.         fos.close();
  11.     }
  12. }
  13. 输出结果：
  14. abc

小贴士：

  1. 虽然参数为int类型四个字节，但是只会保留一个字节的信息写出。
  2. 流操作完毕后，必须释放系统资源，调用close方法，千万记得。
  1. 写出字节数组：write(byte[] b)，每次可以写出数组中的数据，代码使用演示：
  1. public class FOSWrite {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  3.         // 使用文件名称创建流对象
  4.         FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");     
  5.         // 字符串转换为字节数组
  6.         byte[] b = "清华大学".getBytes();
  7.         // 写出字节数组数据
  8.         fos.write(b);
  9.         // 关闭资源
  10.         fos.close();
  11.     }
  12. }
  13. 输出结果：
  14. 清华大学
  1. 写出指定长度字节数组：write(byte[] b, int off, int len) ,每次写出从off索引开始，len个字节，代码使用演示：
  1. public class FOSWrite {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  3.         // 使用文件名称创建流对象
  4.         FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");     
  5.         // 字符串转换为字节数组
  6.         byte[] b = "abcde".getBytes();
  7.         // 写出从索引2开始，2个字节。索引2是c，两个字节，也就是cd。
  8.         fos.write(b,2,2);
  9.         // 关闭资源
  10.         fos.close();
  11.     }
  12. }
  13. 输出结果：
  14. cd

数据追加续写

经过以上的演示，每次程序运行，创建输出流对象，都会清空目标文件中的数据。如何保留目标文件中数据，还能继续添加新数据呢？

  • public FileOutputStream(File file, boolean append)： 创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。
  • public FileOutputStream(String name, boolean append)： 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

这两个构造方法，参数中都需要传入一个boolean类型的值，true 表示追加数据，false 表示清空原有数据。这样创建的输出流对象，就可以指定是否追加续写了，代码使用演示：

  1. public class FOSWrite {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  3.         // 使用文件名称创建流对象
  4.         FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt"，true);     
  5.         // 字符串转换为字节数组
  6.         byte[] b = "abcde".getBytes();
  7.         // 写出从索引2开始，2个字节。索引2是c，两个字节，也就是cd。
  8.         fos.write(b);
  9.         // 关闭资源
  10.         fos.close();
  11.     }
  12. }
  13. 文件操作前：cd
  14. 文件操作后：cdabcde

写出换行

Windows系统里，换行符号是\r\n 。把

以指定是否追加续写了，代码使用演示：

  1. public class FOSWrite {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  3.         // 使用文件名称创建流对象
  4.         FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");  
  5.         // 定义字节数组
  6.         byte[] words = {97,98,99,100,101};
  7.         // 遍历数组
  8.         for (int i = 0; i < words.length; i++) {
  9.             // 写出一个字节
  10.             fos.write(words[i]);
  11.             // 写出一个换行, 换行符号转成数组写出
  12.             fos.write("\r\n".getBytes());
  13.         }
  14.         // 关闭资源
  15.         fos.close();
  16.     }
  17. }
  18. ​
  19. 输出结果：
  20. a
  21. b
  22. c
  23. d
  24. e

  • 回车符\r和换行符\n ：

    • 回车符：回到一行的开头（return）。
    • 换行符：下一行（newline）。

  • 系统中的换行：

    • Windows系统里，每行结尾是 回车+换行 ，即\r\n；
    • Unix系统里，每行结尾只有 换行 ，即\n；
    • Mac系统里，每行结尾是 回车 ，即\r。从 Mac OS X开始与Linux统一。

4 字节输入流【InputStream】

java.io.InputStream抽象类是表示字节输入流的所有类的超类，可以读取字节信息到内存中。它定义了字节输入流的基本共性功能方法。

  • public void close() ：关闭此输入流并释放与此流相关联的任何系统资源。
  • public abstract int read()： 从输入流读取数据的下一个字节。
  • public int read(byte[] b)： 从输入流中读取一些字节数，并将它们存储到字节数组 b中 。

小贴士：

close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

5 FileInputStream类

java.io.FileInputStream类是文件输入流，从文件中读取字节。

构造方法

  • FileInputStream(File file)： 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的 File对象 file命名。
  • FileInputStream(String name)： 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的路径名 name命名。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有该文件,会抛出FileNotFoundException 。

  • 构造举例，代码如下：
  1. public class FileInputStreamConstructor throws IOException{
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 使用File对象创建流对象
  4.         File file = new File("a.txt");
  5.         FileInputStream fos = new FileInputStream(file);
  7.         // 使用文件名称创建流对象
  8.         FileInputStream fos = new FileInputStream("b.txt");
  9.     }
  10. }

读取字节数据

  1. 读取字节：read方法，每次可以读取一个字节的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回-1，代码使用演示：
  1. public class FISRead {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException{
  3.         // 使用文件名称创建流对象
  4.         FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
  5.         // 读取数据，返回一个字节
  6.         int read = fis.read();
  7.         System.out.println((char) read);
  8.         read = fis.read();
  9.         System.out.println((char) read);
  10.         read = fis.read();
  11.         System.out.println((char) read);
  12.         read = fis.read();
  13.         System.out.println((char) read);
  14.         read = fis.read();
  15.         System.out.println((char) read);
  16.         // 读取到末尾,返回-1
  17.         read = fis.read();
  18.         System.out.println( read);
  19.         // 关闭资源
  20.         fis.close();
  21.     }
  22. }
  23. 输出结果：
  24. a
  25. b
  26. c
  27. d
  28. e
  29. -1

循环改进读取方式，代码使用演示：

  1. public class FISRead {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException{
  3.         // 使用文件名称创建流对象
  4.         FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
  5.         // 定义变量，保存数据
  6.         int b ；
  7.         // 循环读取
  8.         while ((b = fis.read())!=-1) {
  9.             System.out.println((char)b);
  10.         }
  11.         // 关闭资源
  12.         fis.close();
  13.     }
  14. }
  15. 输出结果：
  16. a
  17. b
  18. c
  19. d
  20. e

小贴士：

  1. 虽然读取了一个字节，但是会自动提升为int类型。
  2. 流操作完毕后，必须释放系统资源，调用close方法，千万记得。
  1. 使用字节数组读取：read(byte[] b)，每次读取b的长度个字节到数组中，返回读取到的有效字节个数，读取到末尾时，返回-1 ，代码使用演示：
  1. public class FISRead {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException{
  3.         // 使用文件名称创建流对象.
  4.         FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
  5.         // 定义变量，作为有效个数
  6.         int len ；
  7.         // 定义字节数组，作为装字节数据的容器   
  8.         byte[] b = new byte[2];
  9.         // 循环读取
  10.         while (( len= fis.read(b))!=-1) {
  11.             // 每次读取后,把数组变成字符串打印
  12.             System.out.println(new String(b));
  13.         }
  14.         // 关闭资源
  15.         fis.close();
  16.     }
  17. }
  18. ​
  19. 输出结果：
  20. ab
  21. cd
  22. ed

错误数据d，是由于最后一次读取时，只读取一个字节e，数组中，上次读取的数据没有被完全替换，所以要通过len ，获取有效的字节，代码使用演示：

  1. public class FISRead {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException{
  3.         // 使用文件名称创建流对象.
  4.         FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
  5.         // 定义变量，作为有效个数
  6.         int len ；
  7.         // 定义字节数组，作为装字节数据的容器   
  8.         byte[] b = new byte[2];
  9.         // 循环读取
  10.         while (( len= fis.read(b))!=-1) {
  11.             // 每次读取后,把数组的有效字节部分，变成字符串打印
  12.             System.out.println(new String(b，0，len));//  len 每次读取的有效字节个数
  13.         }
  14.         // 关闭资源
  15.         fis.close();
  16.     }
  17. }
  18. ​
  19. 输出结果：
  20. ab
  21. cd
  22. e

小贴士：

使用数组读取，每次读取多个字节，减少了系统间的IO操作次数，从而提高了读写的效率，建议开发中使用。

二、字符流

当使用字节流读取文本文件时，可能会有一个小问题。就是遇到中文字符时，可能不会显示完整的字符，那是因为一个中文字符可能占用多个字节存储。所以Java提供一些字符流类，以字符为单位读写数据，专门用于处理文本文件。

1 字符输入流【Reader】

java.io.Reader抽象类是表示用于读取字符流的所有类的超类，可以读取字符信息到内存中。它定义了字符输入流的基本共性功能方法。

  • public void close() ：关闭此流并释放与此流相关联的任何系统资源。
  • public int read()： 从输入流读取一个字符。
  • public int read(char[] cbuf)： 从输入流中读取一些字符，并将它们存储到字符数组 cbuf中 。

2 FileReader类

java.io.FileReader类是读取字符文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

小贴士：

  1. 字符编码：字节与字符的对应规则。Windows系统的中文编码默认是GBK编码表。

    idea中UTF-8

  2. 字节缓冲区：一个字节数组，用来临时存储字节数据。

构造方法

  • FileReader(File file)： 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的File对象。
  • FileReader(String fileName)： 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的文件的名称。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。类似于FileInputStream 。

  • 构造举例，代码如下：
  1. public class FileReaderConstructor throws IOException{
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 使用File对象创建流对象
  4.         File file = new File("a.txt");
  5.         FileReader fr = new FileReader(file);
  7.         // 使用文件名称创建流对象
  8.         FileReader fr = new FileReader("b.txt");
  9.     }
  10. }

读取字符数据

  1. 读取字符：read方法，每次可以读取一个字符的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回-1，循环读取，代码使用演示：
  1. public class FRRead {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  3.         // 使用文件名称创建流对象
  4.         FileReader fr = new FileReader("read.txt");
  5.         // 定义变量，保存数据
  6.         int b ；
  7.         // 循环读取
  8.         while ((b = fr.read())!=-1) {
  9.             System.out.println((char)b);
  10.         }
  11.         // 关闭资源
  12.         fr.close();
  13.     }
  14. }
  15. 输出结果：
  16. 清
  17. 华
  18. 大
  19. 学

小贴士：虽然读取了一个字符，但是会自动提升为int类型。

  1. 使用字符数组读取：read(char[] cbuf)，每次读取b的长度个字符到数组中，返回读取到的有效字符个数，读取到末尾时，返回-1 ，代码使用演示：
  1. public class FRRead {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  3.         // 使用文件名称创建流对象
  4.         FileReader fr = new FileReader("read.txt");
  5.         // 定义变量，保存有效字符个数
  6.         int len ；
  7.         // 定义字符数组，作为装字符数据的容器
  8.          char[] cbuf = new char[2];
  9.         // 循环读取
  10.         while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {
  11.             System.out.println(new String(cbuf));
  12.         }
  13.         // 关闭资源
  14.         fr.close();
  15.     }
  16. }

获取有效的字符改进，代码使用演示：

  1. public class FISRead {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  3.         // 使用文件名称创建流对象
  4.         FileReader fr = new FileReader("read.txt");
  5.         // 定义变量，保存有效字符个数
  6.         int len ；
  7.         // 定义字符数组，作为装字符数据的容器
  8.         char[] cbuf = new char[2];
  9.         // 循环读取
  10.         while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {
  11.             System.out.println(new String(cbuf,0,len));
  12.         }
  13.         // 关闭资源
  14.         fr.close();
  15.     }
  16. }

3 字符输出流【Writer】

java.io.Writer抽象类是表示用于写出字符流的所有类的超类，将指定的字符信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

  • void write(int c) 写入单个字符。
  • void write(char[] cbuf)写入字符数组。
  • abstract void write(char[] cbuf, int off, int len)写入字符数组的某一部分,off数组的开始索引,len写的字符个数。
  • void write(String str)写入字符串。
  • void write(String str, int off, int len) 写入字符串的某一部分,off字符串的开始索引,len写的字符个数。
  • void flush()刷新该流的缓冲。
  • void close() 关闭此流，但要先刷新它。

4 FileWriter类

java.io.FileWriter类是写出字符到文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

构造方法

  • FileWriter(File file)： 创建一个新的 FileWriter，给定要读取的File对象。
  • FileWriter(String fileName)： 创建一个新的 FileWriter，给定要读取的文件的名称。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径，类似于FileOutputStream。

  • 构造举例，代码如下：
  1. public class FileWriterConstructor {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  3.         // 使用File对象创建流对象
  4.         File file = new File("a.txt");
  5.         FileWriter fw = new FileWriter(file);
  7.         // 使用文件名称创建流对象
  8.         FileWriter fw = new FileWriter("b.txt");
  9.     }
  10. }

基本写出数据

写出字符：write(int b) 方法，每次可以写出一个字符数据，代码使用演示：

  1. public class FWWrite {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  3.         // 使用文件名称创建流对象
  4.         FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");     
  5.         // 写出数据
  6.         fw.write(97); // 写出第1个字符
  7.         fw.write('b'); // 写出第2个字符
  8.         fw.write('C'); // 写出第3个字符
  9.         fw.write(30000); // 写出第4个字符，中文编码表中30000对应一个汉字。
  11.         /*
  12.         【注意】关闭资源时,与FileOutputStream不同。
  13.          如果不关闭,数据只是保存到缓冲区，并未保存到文件。
  14.         */
  15.         // fw.close();
  16.     }
  17. }
  18. 输出结果：
  19. abC田

小贴士：

  1. 虽然参数为int类型四个字节，但是只会保留一个字符的信息写出。
  2. 未调用close方法，数据只是保存到了缓冲区，并未写出到文件中。

关闭和刷新

因为内置缓冲区的原因，如果不关闭输出流，无法写出字符到文件中。但是关闭的流对象，是无法继续写出数据的。如果我们既想写出数据，又想继续使用流，就需要flush 方法了。

  • flush ：刷新缓冲区，流对象可以继续使用。
  • close:先刷新缓冲区，然后通知系统释放资源。流对象不可以再被使用了。

代码使用演示：

  1. public class FWWrite {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  3.         // 使用文件名称创建流对象
  4.         FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
  5.         // 写出数据，通过flush
  6.         fw.write('刷'); // 写出第1个字符
  7.         fw.flush();
  8.         fw.write('新'); // 继续写出第2个字符，写出成功
  9.         fw.flush();
  11.         // 写出数据，通过close
  12.         fw.write('关'); // 写出第1个字符
  13.         fw.close();
  14.         fw.write('闭'); // 继续写出第2个字符,【报错】java.io.IOException: Stream closed
  15.         fw.close();
  16.     }
  17. }

小贴士：即便是flush方法写出了数据，操作的最后还是要调用close方法，释放系统资源。

三、缓冲流

1、缓冲流,也叫高效流，是对4个基本的 FileXxx 流的增强，所以也是4个流；

分类：

字节缓冲流： BufferedInputStream ， BufferedOutputStream

字符缓冲流： BufferedReader ， BufferedWriter

基本原理：

是在创建流对象时，会创建一个内置的默认大小的缓冲区数组，通过缓冲区读写，减少系统IO次数，从而提高读写的效率

2、字节缓冲流【BufferedInputStream】【BufferedOutputStream】 构造方法：

public BufferedInputStream(InputStream in) ： 创建一个 新的缓冲输入流。

public BufferedOutputStream(OutputStream out) ： 创建一个新的缓冲输出流。
缓存流的速度比基本的流对象的传输速度快了很多；

3、字符缓冲流【BufferedReader】【BufferedWriter】 构造方法：

public BufferedReader(Reader in) ：创建一个 新的缓冲输入流。
public BufferedWriter(Writer out) ： 创建一个新的缓冲输出流。

特有的方法：

BufferedReader： public String readLine() : 读一行文字。
BufferedWriter： public void newLine() : 写一行行分隔符,（也就是换行）。

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