Java字节流和字符流详解

Posted 2022-06-17 共饮一杯无

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java字节流和字符流详解相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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IO概述

什么是IO

生活中，你肯定经历过这样的场景。当你编辑一个文本文件，忘记了ctrl+s ，可能文件就白白编辑了。当你电脑上插入一个U盘，可以把一个视频，拷贝到你的电脑硬盘里。那么数据都是在哪些设备上的呢？键盘、内存、硬盘、外接设备等等。
我们把这种数据的传输，可以看做是一种数据的流动，按照流动的方向，以内存为基准，分为输入input 和输出output ，即流向内存是输入流，流出内存的输出流。
Java中I/O操作主要是指使用java.io包下的内容，进行输入、输出操作。输入也叫做读取数据，输出也叫做作写出数据。

IO的分类

根据数据的流向分为：输入流和输出流。

输入流 ：把数据从其他设备上读取到内存中的流。
输出流 ：把数据从内存 中写出到其他设备上的流。

格局数据的类型分为：字节流和字符流。

字节流 ：以字节为单位，读写数据的流。
字符流 ：以字符为单位，读写数据的流。
IO的流向说明图解

顶级父类们

输入流 输出流

字节流 字节输入流

InputStream 字节输出流

OutputStream

字符流 字符输入流

Reader 字符输出流

Writer

	输入流	输出流
字节流	字节输入流
InputStream	字节输出流
OutputStream
字符流	字符输入流
Reader	字符输出流
Writer

字节流

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。

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。

FileOutputStream类

OutputStream有很多子类，我们从最简单的一个子类开始。
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：

public class FileOutputStreamConstructor throws IOException 
public static void main(String[] args) 
    File file = new File("D:\\\\zjq\\\\IOAndProperties\\\\a.txt");
    if(file.exists())
        //file.mkdir();
        file.createNewFile();
    
    //1.创建一个FileOutputStream对象,构造方法中传递写入数据的目的地
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
    //2.调用FileOutputStream对象中的方法write,把数据写入到文件中
    //public abstract void write(int b) ：将指定的字节输出流。
    fos.write(97);
    //3.释放资源(流使用会占用一定的内存,使用完毕要把内存清空,提供程序的效率)
    fos.close();

写出字节数据

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：

public class FOSWrite 
public static void main(String[] args) throws IOException 
    // 使用文件名称创建流对象
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");     
    // 写出数据
    fos.write(97); // 写出第1个字节
    fos.write(98); // 写出第2个字节
    fos.write(99); // 写出第3个字节
    // 关闭资源
    fos.close();


输出结果：
abc

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：

public class FOSWrite 
public static void main(String[] args) throws IOException 
    // 使用文件名称创建流对象
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");     
    // 字符串转换为字节数组
    byte[] b = "zjq666".getBytes();
    // 写出字节数组数据
    fos.write(b);
    // 关闭资源
    fos.close();

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：

public class FOSWrite 
public static void main(String[] args) throws IOException 
    // 使用文件名称创建流对象
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");     
    // 字符串转换为字节数组
    byte[] b = "abcde".getBytes();
    // 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。
    fos.write(b,2,2);
    // 关闭资源
    fos.close();


输出结果：
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：

public class FOSWrite 
    public static void main(String[] args) throws IOException 
        // 使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt"，true);     
        // 字符串转换为字节数组
        byte[] b = "abcde".getBytes();
        // 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。
        fos.write(b);
        // 关闭资源
        fos.close();
    

文件操作前：cd
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：

public class FOSWrite 
    public static void main(String[] args) throws IOException 
        // 使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");  
        // 定义字节数组
        byte[] words = 97,98,99,100,101;
        // 遍历数组
        for (int i = 0; i < words.length; i++) 
            // 写出一个字节
            fos.write(words[i]);
            // 写出一个换行, 换行符号转成数组写出
            fos.write("\\r\\n".getBytes());
        
        // 关闭资源
        fos.close();
    


输出结果：
a
b
c
d
e

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。

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：

public class FileInputStreamConstructor throws IOException
public static void main(String[] args) 
    // 使用File对象创建流对象
    File file = new File("a.txt");
    FileInputStream fos = new FileInputStream(file);

    // 使用文件名称创建流对象
    FileInputStream fos = new FileInputStream("b.txt");

读取字节数据

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：

public class FISRead 
public static void main(String[] args) throws IOException
    // 使用文件名称创建流对象
    FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
    // 读取数据，返回一个字节
    int read = fis.read();
    System.out.println((char) read);
    read = fis.read();
    System.out.println((char) read);
    read = fis.read();
    System.out.println((char) read);
    read = fis.read();
    System.out.println((char) read);
    read = fis.read();
    System.out.println((char) read);
    // 读取到末尾,返回-1
    read = fis.read();
    System.out.println( read);
    // 关闭资源
    fis.close();


输出结果：
a
b
c
d
e
-1

循环改进读取方式，代码使用演示：

public class FISRead 
public static void main(String[] args) throws IOException
    // 使用文件名称创建流对象
    FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
    // 定义变量，保存数据
    int b ；
    // 循环读取
    while ((b = fis.read())!=-1) 
        System.out.println((char)b);
    
    // 关闭资源
    fis.close();


输出结果：
a
b
c
d
e

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：


public class FISRead 
public static void main(String[] args) throws IOException
    // 使用文件名称创建流对象.
    FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
    // 定义变量，作为有效个数
    int len ；
    // 定义字节数组，作为装字节数据的容器   
    byte[] b = new byte[2];
    // 循环读取
    while (( len= fis.read(b))!=-1) 
        // 每次读取后,把数组变成字符串打印
        System.out.println(new String(b));
    
    // 关闭资源
    fis.close();

输出结果：
ab
cd
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：
```java
public class FISRead 
    public static void main(String[] args) throws IOException
        // 使用文件名称创建流对象.
        FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
        // 定义变量，作为有效个数
        int len ；
        // 定义字节数组，作为装字节数据的容器   
        byte[] b = new byte[2];
        // 循环读取
        while (( len= fis.read(b))!=-1) 
            // 每次读取后,把数组的有效字节部分，变成字符串打印
            System.out.println(new String(b，0，len));//  len 每次读取的有效字节个数
        
        // 关闭资源
        fis.close();
    


输出结果：
ab
cd
e

字节流练习：图片复制

复制原理图解

案例实现

复制图片文件，代码使用演示：

public class Copy 
    public static void main(String[] args) throws IOException 
        // 1.创建流对象
        // 1.1 指定数据源
        FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\\\test.jpg");
        // 1.2 指定目的地
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test_copy.jpg");

        // 2.读写数据
        // 2.1 定义数组
        byte[] b = new byte[1024];
        // 2.2 定义长度
        int len;
        // 2.3 循环读取
        while ((len = fis.read(b))!=-1) 
            // 2.4 写出数据
            fos.write(b, 0 , len);
        

        // 3.关闭资源
        fos.close();
        fis.close();

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。

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。
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。

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：

public class FileReaderConstructor throws IOException
public static void main(String[] args) 
    // 使用File对象创建流对象
    File file = new File("a.txt");
    FileReader fr = new FileReader(file);

    // 使用文件名称创建流对象
    FileReader fr = new FileReader("b.txt");

读取字符数据

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：

public class FRRead 
public static void main(String[] args) throws IOException 
    // 使用文件名称创建流对象
    FileReader fr = new FileReader("read.txt");
    // 定义变量，保存数据
    int b ；
    // 循环读取
    while ((b = fr.read())!=-1) 
        System.out.println((char)b);
    
    // 关闭资源
    fr.close();

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：


public class FRRead 
public static void main(String[] args) throws IOException 
    // 使用文件名称创建流对象
    FileReader fr = new FileReader("read.txt");
    // 定义变量，保存有效字符个数
    int len ；
    // 定义字符数组，作为装字符数据的容器
     char[] cbuf = new char[2];
    // 循环读取
    while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) 
        System.out.println(new String(cbuf));
    
    // 关闭资源
    fr.close();

输出结果：
天下
第一
刀一

获取有效的字符改进，代码使用演示：
```java
public class FISRead 
    public static void main(String[] args) throws IOException 
        // 使用文件名称创建流对象
        FileReader fr = new FileReader("read.txt");
        // 定义变量，保存有效字符个数
        int len ；
        // 定义字符数组，作为装字符数据的容器
        char[] cbuf = new char[2];
        // 循环读取
        while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) 
            System.out.println(new String(cbuf,0,len));
        
        // 关闭资源
        fr.close();
    


输出结果：
天下
第一
刀

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。

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：

public class FileWriterConstructor 
public static void main(String[] args) throws IOException 
    // 使用File对象创建流对象
    File file = new File("a.txt");
    FileWriter fw = new FileWriter(file);

    // 使用文件名称创建流对象
    FileWriter fw = new FileWriter("b.txt");

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：

public class FWWrite 
public static void main(String[] args) throws IOException 
    // 使用文件名称创建流对象
    FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");     
    // 写出数据
    fw.write(97); // 写出第1个字符
    fw.write(b); // 写出第2个字符
    fw.write(C); // 写出第3个字符
    fw.write(30000); // 写出第4个字符，中文编码表中30000对应一个汉字。

    /*
    【注意】关闭资源时,与FileOutputStream不同。
     如果不关闭,数据只是保存到缓冲区，并未保存到文件。
    */
    // fw.close();


输出结果：
abC田

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：

public class FWWrite 
    public static void main(String[] args) throws IOException 
        // 使用文件名称创建流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
        // 写出数据，通过flush
        fw.write(刷); // 写出第1个字符
        fw.flush();
        fw.write(新); // 继续写出第2个字符，写出成功
        fw.flush();

        // 写出数据，通过close
        fw.write(关); // 写出第1个字符
        fw.close();
        fw.write(闭); // 继续写出第2个字符,【报错】java.io.IOException: Stream closed
        fw.close();

写出其他数据

写出字符数组 ：write(char[] cbuf) 和 write(char[] cbuf, int off, int len) ，每次可以写出字符数组中的数据，用法类似FileOutputStream，代码使用演示：

public class FWWrite 
public static void main(String[] args) throws IOException 
    // 使用文件名称创建流对象
    FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");     
    // 字符串转换为字节数组
    char[] chars = "归海一刀".toCharArray();

    // 写出字符数组
    fw.write(chars); // 归海一刀

    // 写出从索引2开始，2个字节。索引2是一，两个字节，也就是一刀。
    fw.write(b,2,2); // 程序

    // 关闭资源
    fos.close();

写出字符串：write(String str) 和 write(String str, int off, int len) ，每次可以写出字符串中的数据，更为方便，代码使用演示：

public class FWWrite 
public static void main(String[] args) throws IOException 
    // 使用文件名称创建流对象
    FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");     
    // 字符串
    String msg = "归海一刀";

    // 写出字符数组
    fw.write(msg); //归海一刀

    // 写出从索引2开始，2个字节。索引2是一，两个字节，也就是一刀。
    fw.write(msg,2,2);  // 一刀

    // 关闭资源
    fos.close();

续写和换行：操作类似于FileOutputStream。

public class FWWrite 
public static void main(String[] args) throws IOException 
    // 使用文件名称创建流对象，可以续写数据
    FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt"，true);     
    // 写出字符串
    fw.write("三分");
    // 写出换行
    fw.write("\\r\\n");
    // 写出字符串
    fw.write("归元气");
    // 关闭资源
    fw.close();


输出结果:
三分
归元气

IO异常的处理

JDK7前处理

之前的练习，我们一直把异常抛出，而实际开发中并不能这样处理，建议使用try...catch...finally 代码块，处理异常部分，代码使用演示：

public class HandleException1 
    public static void main(String[] args) 
        // 声明变量
        FileWriter fw = null;
        try 
            //创建流对象
            fw = new FileWriter("fw.txt");
            // 写出数据
            fw.write("三分归元气"); //三分归元气
         catch (IOException e) 
            e.printStackTrace();
         finally 
            try 
                if (fw != null) 
                    fw.close();
                
             catch (IOException e) 
                e.printStackTrace();

JDK7的处理(扩展知识点了解内容)

还可以使用JDK7优化后的try-with-resource 语句，该语句确保了每个资源在语句结束时关闭。所谓的资源（resource）是指在程序完成后，必须关闭的对象。
格式：

try (创建流对象语句，如果多个,使用;隔开) 
    // 读写数据
 catch (IOException e) 
    e.printStackTrace();

代码使用演示：

public class HandleException2 
    public static void main(String[] args) 
        // 创建流对象
        try ( FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt"); ) 
            // 写出数据
            fw.write("三分归元气"); //三分归元气
         catch (IOException e) 
            e.printStackTrace();

JDK9的改进(扩展知识点了解内容)

JDK9中try-with-resource 的改进，对于引入对象的方式，支持的更加简洁。被引入的对象，同样可以自动关闭，无需手动close，我们来了解一下格式。
改进前格式：

// 被final修饰的对象
final Resource resource1 = new Resource("resource1");
// 普通对象
Resource resource2 = new Resource("resource2");
// 引入方式：创建新的变量保存
try (Resource r1 = resource1;
     Resource r2 = resource2) 
     // 使用对象

改进后格式：

// 被final修饰的对象
final Resource resource1 = new Resource("resource1");
// 普通对象
Resource resource2 = new Resource("resource2");

// 引入方式：直接引入
try (resource1; resource2) 
     // 使用对象

改进后，代码使用演示：

public class TryDemo 
    public static void main(String[] args) throws IOException 
        // 创建流对象
        final  FileReader fr  = new FileReader("in.txt");
        FileWriter fw = new FileWriter("out.txt");
        // 引入到try中
        try (fr; fw) 
            // 定义变量
            int b;
            // 读取数据
            while ((b = fr.read())!=-1) 
                // 写出数据
                fw.write(b);
            
         catch (IOException e) 
            e.printStackTrace();

属性集

概述

java.util.Properties 继承于Hashtable ，来表示一个持久的属性集。它使用键值结构存储数据，每个键及其对应值都是一个字符串。该类也被许多Java类使用，比如获取系统属性时，System.getProperties 方法就是返回一个Properties对象。

Properties类

构造方法

public Properties() :创建一个空的属性列表。

基本的存储方法
public Object setProperty(String key, String value) ：保存一对属性。
public String getProperty(String key) ：使用此属性列表中指定的键搜索属性值。

public Set<String> stringPropertyNames() ：所有键的名称的集合。

public class ProDemo 
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException 
    // 创建属性集对象
    Properties properties = new Properties();
    // 添加键值对元素
    properties.setProperty("filename", "a.txt");
    properties.setProperty("length", "209385038");
    properties.setProperty("location", "D:\\\\a.txt");
    // 打印属性集对象
    System.out.println(properties);
    // 通过键,获取属性值
    System.out.println(properties.getProperty("filename"));
    System.out.println(properties.getProperty("length"));
    System.out.println(properties.getProperty("location"));

    // 遍历属性集,获取所有键的集合
    Set<String> strings = properties.stringPropertyNames();
    // 打印键值对
    for (String key : strings ) 
        System.out.println(key+" -- "+properties.getProperty(key));
    


输出结果：
filename=a.txt, length=209385038, location=D:\\a.txt
a.txt
209385038
D:\\a.txt
filename -- a.txt
length -- 209385038
location -- D:\\a.txt

与流相关的方法

public void load(InputStream inStream)：从字节输入流中读取键值对。

参数中使用了字节输入流，通过流对象，可以关联到某文件上，这样就能够加载文本中的数据了。文本数据格式:

filename=a.txt
length=209385038
location=D:\\a.txt

加载代码演示：

public class ProDemo2 
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException 
        // 创建属性集对象
        Properties pro = new Properties();
        // 加载文本中信息到属性集
        pro.load(new FileInputStream("read.txt"));
        // 遍历集合并打印
        Set<String> strings = pro.stringPropertyNames();
        for (String key : strings ) 
            System.out.println(key+" -- "+pro.getProperty(key));
        
     

输出结果：
filename -- a.txt
length -- 209385038
location -- D:\\a.txt

以上是关于Java字节流和字符流详解的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

Java字节流和字符流详解

IO概述

什么是IO

IO的分类

IO的流向说明图解

顶级父类们

字节流

一切皆为字节

字节输出流【OutputStream】

FileOutputStream类

构造方法

写出字节数据

数据追加续写

写出换行

字节输入流【InputStream】

FileInputStream类

构造方法

读取字节数据

字节流练习：图片复制

复制原理图解

案例实现

字符流

字符输入流【Reader】

FileReader类

构造方法

读取字符数据

字符输出流【Writer】

FileWriter类

构造方法

基本写出数据

关闭和刷新

写出其他数据

IO异常的处理

JDK7前处理

JDK7的处理(扩展知识点了解内容)

JDK9的改进(扩展知识点了解内容)

属性集

概述

Properties类

构造方法

基本的存储方法

与流相关的方法