Java 基础| IO 流之使用文件流的正确姿势

Posted 2020-11-25 一个优秀的废人

为跳槽面试做准备，今天开始进入 Java 基础的复习。希望基础不好的同学看完这篇文章，能掌握泛型，而基础好的同学权当复习，希望看完这篇文章能够起一点你的青涩记忆。

一、什么是 IO 流？

想象一个场景：我们在电脑上编辑文件，可以保存到硬盘上，也可以拷贝到 U 盘中。那这个看似简单的过程，背后其实是数据的传输。

数据的传输，也就是数据的流动。既然是流动也就会有方向，有入方向和出方向。举个上传文件的栗子，现在有三个对象，文件、应用程序、上传的目标地址（服务器）。简化的上传文件有两步：

• 应用程序读文件（此为入方向，文件读入到应用程序）
• 应用程序写文件（此为出方向，读完之后写到目标地址）

注意这个入和出是相对的，它相对于应用程序而言。如果相对于服务器而言，这个上传文件操作就是入方向，从应用程序读入。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。

二、IO 流的分类

我不认同网络上很多 IO 流的图，他们只是简单的把 io 流分成字节流和字符流。这样的分类也不是说不好，只是太臃肿、难记。

先上一张我自己总结的 IO 留的思维导图，我先把它分成了节点流和处理流，节点流是直接接触数据源的，而处理流是出于各种目的在节点流的基础上再套一层的 IO 流。再按照操作类型，分成 8 个小类，然后才是字节、字符分类，最后才是输入、输出的分类。具体可以看以下思维导图(可能不清晰，有需要的在后台回复IO流获取原思维导图)

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。

根据数据的类型分为：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 流要说明白需要好几篇才行，今天我们先复习文件流。

2.1 一切皆字节

所有的文件（包括图片、音乐、视频），都是字节。所以字节流可以传输任意文件数据。在操作流的时时，无论使用什么样的流对象，底层传输的始终为二进制数据。

2.2 什么叫文件流？

文件流也就是直接操作文件的流，文件流又分为字节流 （FileInputStream 和 FileOutputStream）和字符流（FileReader 和 FileWriter）。其中字节流可用于操作一切文件，而字符流只能用于操作文本文件。

三、使用文件字节流

3.1 FileOutputStream

java.io.FileOutputStream类继承于 OutputStream 是文件输出流，用于将数据写出到文件。

构造方法：可用文件路径构造，也可创建 File 对象之后构造。

写出数据示例：

/**
 * Project Name:review_java <br/>
 * Package Name:com.nasus.io.filestream <br/>
 * Date:2020/1/5 19:24 <br/>
 *
 * @author <a href="[e-mail]">chenzy</a><br/>
 */
public class FOSWriterStream {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象，构造函数中的 true 表示在原有数据末尾追加续写
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt", true);

        // 1、逐个字节写出
        fos.write(97); // 97 的 ascll 码是 a
        fos.write(98); // 98 的 ascll 码是 b
        fos.write(99); // 99 的 ascll 码是 c

        // 2、写出一个换行, 换行符号转成数组写出
        fos.write("
".getBytes());

        // 字符串转换为字节数组
        byte[] b = "一个优秀的废人".getBytes();
        // 3、写出字节数组数据
        fos.write(b);

        // 4、写出指定长度字节数组数据（不可超过 b 的长度，否则数组越界）
        fos.write(b, 0, b.length);

        // 关闭资源
        fos.close();
    }

}

3.2 FileInputStream

java.io.FileInputStream类继承于 InputStream 是文件输入流，用于将数据从文件读出。

构造方法：可用文件路径构造，也可创建 File 对象之后构造。

读取数据示例：

/**
 * Project Name:review_java <br/>
 * Package Name:com.nasus.io.filestream <br/>
 * Date:2020/1/5 19:31 <br/>
 *
 * @author <a href="[e-mail]">chenzy</a><br/>
 */
public class FISReadStream {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1、逐个读取字节
        int b;
        FileInputStream fis1 = new FileInputStream("fis.txt");
        // 循环读取
        while ((b = fis1.read())!=-1) {
            System.out.println((char)b);
        }
        // 关闭资源
        fis1.close();

        System.out.println("----华丽丽的分割线----");

        // 2、定义字节数组读取
        int length;
        FileInputStream fis2 = new FileInputStream("fis.txt");
        // 定义字节数组，作为装字节数据的容器
        byte[] bytes = new byte[1024];
        // 循环读取
        while ((length = fis2.read(bytes))!=-1) {
            // 每次读取后,把数组变成字符串打印
            System.out.println(new String(bytes, 0, length));
        }
        // 关闭资源
        fis2.close();
    }

}

复制文件示例：

/**
 * Project Name:review_java <br/>
 * Package Name:com.nasus.io.filestream <br/>
 * Date:2020/1/5 19:43 <br/>
 *
 * @author <a href="[e-mail]">chenzy</a><br/>
 */
public class FileCopyStream {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 指定数据源
        FileInputStream fis = new FileInputStream("Java IO 流.png");
        // 指定目的地
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("流.png");

        // 定义数组
        byte[] b = new byte[1024];
        // 定义长度
        int len;
        // 循环读取
        while ((len = fis.read(b))!=-1) {
            // 写出数据
            fos.write(b, 0 , len);
        }

        // 关闭资源，后开先关，后开先关
        fos.close();
        fis.close();
    }

}

3.3 为什么字节流处理中文字符时会出现乱码？

首先明确一点：一个英文字母占一个字节，一个汉字占两个字节，所以当字节流读取字符流就会出现乱码或者显示不全。所以用字节流操作含有中文字符的文件时，要转换成字符流并指定编码格式才能防止乱码。（这点，后面转换流会复习到）

四、使用文件字符流

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。

4.1 FileReader

java.io.FileReader类继承于 Reader 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：可用文件路径构造，也可创建 File 对象之后构造。

• 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
• 字节缓冲区：一个字节数组，用来临时存储字节数据。

PS：有时候出现乱码，多考虑下是不是编码的原因：字节与字符的规则对不上。

读取数据示例：

/**
 * Project Name:review_java <br/>
 * Package Name:com.nasus.io.filereadwrite <br/>
 * Date:2020/1/5 20:19 <br/>
 *
 * @author <a href="[e-mail]">chenzy</a><br/>
 */
public class FileRead {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 1、逐个字符读取
        int b = 0;
        FileReader fileReader1 = new FileReader("read.txt");
        // 循环读取
        while ((b = fileReader1.read())!=-1) {
            // 自动提升类型提升为 int 类型，所以用 char 强转
            System.out.println((char)b);
        }
        // 关闭流
        fileReader1.close();

        System.out.println("----华丽丽的分割线----");

        // 2、利用字符数组，每次读取两个字符
        int length = 0;
        FileReader fileReader2 = new FileReader("read.txt");
        char[] charArray = new char[2];
        // 读取数据
        while ((length = fileReader2.read(charArray)) != -1) {
            System.out.println(new String(charArray, 0, length));
        }
        // 关闭流
        fileReader2.close();
    }

}

4.2 FileWriter

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：可用文件路径构造，也可创建 File 对象之后构造。

写出数据示例：

public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象，true 表示在原有数据末尾追加续写
        FileWriter fileWriter = new FileWriter("fw.txt", true);

        // 1、逐个写出字符
        fileWriter.write(97);
        fileWriter.write('C');
        fileWriter.write('Z');
        fileWriter.write('Y');
        // 中文编码表中30000对应一个汉字。
        fileWriter.write(30000);


        // 2、写出字符串
        fileWriter.write("是一个");

        // 3、写出 Windows 换行
        fileWriter.write("
");

        // 4、写出字符串数组
        // 字符串转换为字节数组
        char[] chars = "优秀的废人".toCharArray();
        fileWriter.write(chars, 0, chars.length);

        // 关闭资源，close方法调用之前，数据只是保存到了缓冲区，并未写出到文件中。
        fileWriter.close();
    }

刷新与关闭：

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。

/**
 * Project Name:review_java <br/>
 * Package Name:com.nasus.io.filereadwrite <br/>
 * Date:2020/1/5 22:25 <br/>
 *
 * @author <a href="[e-mail]">chenzy</a><br/>
 */
public class FileFlushClose {

    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");
        // 1、通过 flush 写出数据
        // 写出第 1 个字符
        fw.write('刷');
        fw.flush();

        // 继续写出第 2 个字符，写出成功
        fw.write('新');
        fw.flush();

        // 2、通过 close 写出数据，流关闭后不可用
        // 写出第 1 个字符
        fw.write('关');
        fw.close();

        // 继续写出第 2 个字符,【报错】java.io.IOException: Stream closed
        fw.write('闭');
        fw.close();
    }
}

五、源码地址

• github 源码地址：https://github.com/turoDog/review_java

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