javaI/O流小结

Posted 2021-12-03 PacosonSWJTU

【README】

1.本文总结java IO读取或写入数据的方式和相关类说明；

2.java IO建立在流之上的。输入流读取数据，输出流写入数据；

3.过滤器流-filter stream，可以串连（修饰）到输入流和输出流上；

4.补充：

1. 补充1：java流操作数据的单位是字节；
2. 补充2：流是同步的。 当程序请求一个流读写一段数据时，在做操作前，它要等待读写的数据到达或可用；
3. 补充3：javaIO的实现方式还包括通道和缓存区的非阻塞IO；

5.阅读器reader或书写器writer，可以串链到输入流和输出流上，操作数据的单位是字符；

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【1.1】java流

【1.1】java输入输出流基类（操作字节）

java基本输出流类是  OutputStream；写入字节；

java基本输入流类是 InputStream； 读取字节；

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【1.2】过滤器流（操作字节，对字节加工或把字节转为字符）

1.过滤器基类是 FilterInputStream， FilterOutputStream；分别继承 InputStream， OuputStream；

2.过滤器分为2种：

1. 过滤器流；过滤器流主要将原始数据作为字节处理；如压缩数据或解释为二进制数字；
2. 阅读器和书写器；把不同编码格式的字节转为字符文本进行处理；

3.输入过滤器流 FilterInputStream 子类列表；

public
class FilterInputStream extends InputStream {

1. DataInputStream；二进制读写数据；
2. GZIPInputStream；压缩；
3. HttpInputStream；支持http连接；
4. TelnetInputStream；只是telnet连接；模拟客户端登录服务器协议；
5. ZipInputStream； 压缩；

4.输出过滤器流 FilterOuputStream 子类；  

public
class FilterOutputStream extends OutputStream {

1. DataOutputStream；
2. GZIPOutputStream；
3. HttpSendOutputStream；
4. TelnetOutputStream；
5. ZipOutputStream；

5.多个过滤器流如何串链在一起处理字节流；

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【1.2.1】多个过滤器链在一起

1.把 FileInputStream 和 BufferedInputStream 串链在一起 

@Test
    public void t1() throws Exception {
       FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\\\temp\\\\hello5.txt");
       BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
    }

 

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【1.3】缓冲流（操作字节，缓冲）

1.分为输入缓冲流 BufferedInputStream， 输出缓冲流 BufferedOutputStream ；

2.缓冲流的作用：

• 2.1 对于输入缓冲流而言， 一次性不是读取一个字节，而是读取多个字节如1k个字节，减少磁盘io，提高读取性能；
• 2.2 对于输出缓冲流而言，一次性不是写入一个字节，而是写入多个字节如1k；特别对于网络连接，一次发送一个字节，每次报文头开销40字节，即每发送1个字节就会附加40个字节报文头，性能非常低下；若一次写入多个字节，则报文头开销占比会小很多，传输效率大大增加；

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【1.4】PringStream（操作字节，丢弃）

PrintStream 是有害的；应该避开它；

• 问题1，因为 println() 的输出与平台有关；
• 问题2，PrintStream假定使用所在平台的默认编码方式；
• 问题3，printStream 吞掉所有异常；

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【1.5】数据流（操作字节，二进制格式）

1.数据流基本类， DataInputStream， DataOutputStream ； 可以用二进制格式读写java基本数据类型和字符串；

try(DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(
            new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("D:\\\\temp\\\\hello2.txt")))) {
            dataOutputStream.write("hellworld2.这里是中国".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
     }

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【2】阅读器和书写器（操作字符）

1.阅读器和书写器， 操作数据的单位是字符而不是字节；

2.基类分别为 Reader， Writer ；

3.它们最重要的子类是 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter类（依赖底层输入输出流）；分别把字节转为字符进行读取，把字符转为字节进行写入； 可以在创建实例时指定字符编码方式，不用每次处理的时候都去指定编码方式

4.其他原始阅读器和书写器（不依赖底层输入输出流）

1. FileReader
2. FileWriter
3. StringReader
4. StringWriter
5. CharArrayReader
6. CharArrayWriter

// 书写器 
try (OutputStreamWriter outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(
    new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("D:\\\\temp\\\\hello4.txt")), StandardCharsets.UTF_8)) {
        outputStreamWriter.write("helloworld4.这里是中国");
}

// 阅读器
try (InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(
    new FileInputStream("D:\\\\temp\\\\hello4.txt"), StandardCharsets.UTF_8)) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        int c = 0;
        while((c = inputStreamReader.read()) != -1) {
            stringBuilder.append((char)c);
        }
        System.out.println();
        System.out.println(stringBuilder.toString());
}

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【2.1】过滤器阅读器和书写器

1，过滤器阅读器和书写器列表

1. BufferedReader；缓冲读取器；
2. BuffererWriter； 缓冲写入器；
3. LineNumberReader；
4. PushbackReader；
5. PrintWriter；（用于替换PrintStream，但也存在小问题）

2，BufferedReader

有1个readLine()，可以读取一行字符，并作为字符串返回； 

try(BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(
    new InputStreamReader(new FileInputStream("D:\\\\temp\\\\hello4.txt"), StandardCharsets.UTF_8))) {
        String result = bufferedReader.readLine();
        System.out.println(result);
}

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【3】流关闭方式

1. 方式1， 通过 try-finally 块关闭； 把关闭流代码放在 finally 里面；

2.方式2，java7引入了 带资源的try构造方式，可以更简洁地完成流关闭；如下：

 try(DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(
                new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("D:\\\\temp\\\\hello2.txt")))) {
            dataOutputStream.write("hellworld2.这里是中国".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        }

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【3.1】如何优雅关闭流

1. 之所以使用带资源的try的构造方式新建的流可以自动关闭，其原因在于， 流实现了 AutoCloseable 接口， 如下：以 DataOutputStream 为例；

public
class DataOutputStream extends FilterOutputStream implements DataOutput {
...

public
class FilterOutputStream extends OutputStream {
...

public abstract class OutputStream implements Closeable, Flushable {
...

public interface Closeable extends AutoCloseable {
...

public interface AutoCloseable {
    void close() throws Exception;
}

2. close方法如下实现的？ 参见 FilterOutputStream.close() 方法 ;  所以它在关闭流的时候，会先刷新缓冲到底层流；

 public void close() throws IOException {
        try (OutputStream ostream = out) { // 这里其实也是一个 try资源块 
            flush();
        }
    }

public void flush() throws IOException {
        out.flush();
    }

3.我们再看下 AutoCloseable 的类说明如下：

一个可能持有资源（例如文件或套接字句柄）直到关闭的对象。 AutoCloseable 对象的 close() 方法在退出 try-with-resources 块时自动调用，该块已在资源规范标头中声明了该对象。 这种构造确保及时释放，避免资源耗尽异常和否则可能发生的错误。
API注意事项：

即使不是所有的子类或实例都拥有可释放的资源，基类也有可能实现 AutoCloseable，而且实际上很常见。

对于必须完全通用的代码，或者当知道 AutoCloseable 实例需要资源释放时，建议使用 try-with-resources 构造。 但是，当使用 java.util.stream.Stream 等支持基于 I/O 和非基于 I/O 的形式时，使用非 I/O 时通常不需要 try-with-resources 块 - 基于形式。

 

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【4】java IO流小结

【4.1】输入输出字节流类结构

【4.1.1】常用输入字节流类结构-InputStream

 

 【4.1.2】常用输出字节流类结构-OutputStream

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 【4.2】输入输出字符流类结构

【4.2.1】常用输入字符流类结构-Reader

 【4.2.2】常用输出字符流类结构-Writer