Java IO流字节流和字符流详解
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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 IO流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。
字节流和字符流
对于文件必然有读和写的操作，读和写就对应了输入和输出流，流又分成字节和字符流。
1.从对文件的操作来讲，有读和写的操作——也就是输入和输出。
2.从流的流向来讲，有输入和输出之分。
3.从流的内容来讲，有字节和字符之分。
这篇文章先后讲解IO流中的字节流和字符流的输入和输出操作。
一、字节流
1）输入和输出流
首先，字节流要进行读和写，也就是输入和输出，所以它有两个抽象的父类InputStream、OutputStream。
- InputStream抽象了应用程序读取数据的方式，即输入流。
- OutputStream抽象了应用程序写出数据的方式，即输出流。
2）读写结束
在字节流中当读写结束，达到文件结尾时，称为EOF = End或者读到-1就读到结尾。
3）输入流基本方法
首先我们要清楚输入流是什么。比如通过我们的键盘在文本文件上输入内容，这个过程键盘充当的就是输入流，而不是输出流。因为键盘的功能是将内容输入到系统，系统再写入到文件上。以下是输入流的基本方法read()：
int b = in.read(); //读取一个字节无符号填充到int低八位。-1是EOF。 in.read(byte[] buf); //读取数据填充到字节数组buf中。返回的是读到的字节个数。 in.read(byte[] buf,int start, int size)//读取数据到字节数组buf从buf的start位置开始存放size长度分数据
其中in是InputStream抽象类的实例，可以发现这个方法和RandomAccessFile类中的read()方法差不多，因为两者都是通过字节来读取的。
4）输出流基本方法
输出流是进行写的操作,其基本操作方法是write()，可以将此方法与输入read()方法一 一去对应，更好理解。
1 out.write(int b)//写出一个byte到流，b的低8位 2 out.write(byte[] buf)//将buf字节数组都写到流 3 out.write(byte[] buf, int start,int size) //字节数组buf从start位置开始写size长度的字节到流
了解了InputStream、OutputStream的基本操作方法后，再来看看它们两个的“孩子”FileInputStream和FileOutputStream。
这两个子类具体实现了在文件上读取和写入数据的操作，日程编程中更多的是使用这两个类。
二、FileInputStream和FileOutputStream类的使用
-----------------FileInputStream类的使用
1.使用read()方法读取文件
1 /** 2 * 读取指定文件内容,按照16进制输出到控制台 3 * 并且每输出10个byte换行 4 * @throws FileNotFoundException 5 */ 6 public static void printHex(String fileName) throws IOException{ 7 //把文件作为字节流进行读操作 8 FileInputStream in=new FileInputStream(fileName); 9 int b; 10 int count=0;//计数读到的个数 11 while((b=in.read())!=-1){ 12 if(b<=0xf){ 13 //单位数前面补0 14 System.out.println("0"); 15 } 16 System.out.print(Integer.toHexString(b& 0xff)+" "); 17 if(++count%10==0){ 18 System.out.println(); 19 } 20 } 21 in.close();//一定要关闭流 22 }
运行结果（随便一个文件来测试的）：
注意：
- FileInputStream()构造函数可以通过文件名（String）也可以通过File对象。上面的案例是使用文件名来构造的。
- (b=in.read())!=-1 通过读到-1来判断是否读到文件结尾。
- in.close() 使用完IO流的对象一定要关闭流，养成好习惯很重要。
2.使用read(byte[] buf,int start, int size)方法读取文件
上述方法只能一个一个字节读取，对于较大的文件效率太低，推荐使用这个方法来一次性读取文件。
1 public static void printHexByBytes(String fileName) throws IOException{ 2 FileInputStream in=new FileInputStream(fileName); 3 byte[] buf=new byte[20*1024];//开辟一个20k大小的字节数组 4 /* 5 * 从in中批量读取字节，放入到buf这个字节数组中 6 * 从第0个位置开始放，最多放buf.length个 7 * 返回的是读到的字节个数 8 */ 9 //一次性读完的情况 10 int count=in.read(buf, 0, buf.length); 11 int j=1; 12 for(int i=0;i<count;i++){ 13 if((buf[i]&0xff)<=0xf){ 14 //单位数前面补0 15 System.out.print("0"); 16 } 17 System.out.print(Integer.toHexString(buf[i]&0xff)+ " "); 18 if(j++%10==0){ 19 System.out.println(); 20 } 21 } 22 in.close(); 23 } 24 }
read(byte[] buf,int start, int size)返回的是读到的字节个数，即buf字节数组的有效长度，所以输出buf数组时用的长度是count而不是buf.length，因为我们不知道文件大小和数组大小的关系，上述方法适用于文件大小不超过数组大小的情况下，一次性把文件内容读取到数组里，这里就有一个问题了，如果文件大小超过数组大小，那又该如何读取才能把文件全部读完呢？？
我们知道读到-1就是读到文件末，所以还是利用while循环重复读取直到读到-1结束循环，把上述代码修改后如下：
1 public static void printHexByBytes(String fileName) throws IOException{ 2 FileInputStream in=new FileInputStream(fileName); 3 byte[] buf=new byte[20*1024];//开辟一个20k大小的字节数组 4 /* 5 * 从in中批量读取字节，放入到buf这个字节数组中 6 * 从第0个位置开始放，最多放buf.length个 7 * 返回的是读到的字节个数 8 */ 9 int j=1; 10 //一个字节数组读不完的情况，用while循环重复利用此数组直到读到文件末=-1 11 int b=0; 12 while((b=in.read(buf, 0, buf.length))!=-1){ 13 for(int i=0;i<b;i++){ 14 if((buf[i]&0xff)<=0xf){ 15 //单位数前面补0 16 System.out.print("0"); 17 } 18 System.out.print(Integer.toHexString(buf[i]&0xff)+ " "); 19 if(j++%10==0){ 20 System.out.println(); 21 } 22 } 23 } 24 in.close(); 25 } 26 }
好了，我们用一个大于数组的文件来测试一下结果（太长，只截图末尾）：
大家可以比较两者的不同，第二种优化后更适合日常的使用，因为无论文件大小我们都可以一次性直接读完。
-----------------FileOutputStream类的使用
FileOutputStream类和FileInputStream类的使用相类似，它实现了向文件中写出btye数据的方法。里面的一些细节跟FileInputStream差不多的我就不提了，大家自己可以理解的。
1.构造方法
FileOutputStream类构造时根据不同的情况可以使用不同的方法构造，如：
1 //如果该文件不存在，则直接创建，如果存在，删除后创建 2 FileOutputStream out = new FileOutputStream("demo/new1.txt");//以路径名称构造
1 //如果该文件不存在，则直接创建，如果存在，在文件后追加内容 2 FileOutputStream out = new FileOutputStream("demo/new1.txt",true);
更多内容可以查询API。
2.使用write()方法写入文件
write()方法和read()相似，只能操作一个字节，即只能写入一个字节。例如：
1 out.wirte(‘A’);//写出了‘A’的低八位 2 int a=10;//wirte只能写八位，那么写一个int需要写4次，每次八位 3 out.write(a>>>24); 4 out.write(a>>>16); 5 out.write(a>>>8); 6 out.wirte(a);
每次只写一个字节，显然是不效率的，OutputStream当然跟InputStream一样可以直接对byte数组操作。
3.使用write(byte[] buf,int start, int size)方法写入文件
意义：把byte[]数组从start位置到size位置结束长度的字节写入到文件中。
语法格式和read相同，不多说明
三、FileInputStream和FileOutputStream结合案例
了解了InputStream和OutputStream的使用方法，这次结合两者来写一个复制文件的方法。
1 public static void copyFile(File srcFile,File destFile)throws IOException{ 2 if(!srcFile.exists()){ 3 throw new IllegalArgumentException("文件："+srcFile+"不存在"); 4 } 5 if(!srcFile.isFile()){ 6 throw new IllegalArgumentException(srcFile+"不是一个文件"); 7 } 8 FileInputStream in =new FileInputStream(srcFile); 9 FileOutputStream out =new FileOutputStream(destFile); 10 11 byte[] buf=new byte[8*1024]; 12 int b; 13 while((b=in.read(buf, 0, buf.length))!=-1){ 14 out.write(buf, 0, b); 15 out.flush();//最好加上 16 } 17 in.close(); 18 out.close(); 19 }
测试文件案例：
try { IOUtil.copyFile(new File("C:\\\\Users\\\\acer\\\\workspace\\\\encode\\\\new4\\\\test1"), new File("C:\\\\Users\\\\acer\\\\workspace\\\\encode\\\\new4\\\\test2")); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } }
运行结果：
复制成功！
四、DataInputStream和DataOutputStream的使用
DataInputStream、DataOutputStream 是对“流”功能的扩展，可以更加方便地读取int，long。字符等类型的数据。
对于DataOutputStream而言，它多了一些方法，如
writeInt()/wirteDouble()/writeUTF()
这些方法其本质都是通过write()方法来完成的，这些方法都是经过包装，方便我们的使用而来的。
1.构造方法
以DataOutputStream为例，构造方法内的对象是OutputStream类型的对象，我们可以通过构造FileOutputStream对象来使用。
1 String file="demo/data.txt"; 2 DataOutputStream dos= new DataOutputStream(new FileOutputStream(file));
2.write方法使用
1 dos.writeInt(10); 2 dos.writeInt(-10); 3 dos.writeLong(10l); 4 dos.writeDouble(10.0); 5 //采用utf-8编码写出 6 dos.writeUTF("中国"); 7 //采用utf-16be（java编码格式）写出 8 dos.writeChars("中国");
3.read方法使用
以上述的写方法对立，看下面例子用来读出刚刚写的文件
1 String file="demo/data.txt"; 2 IOUtil.printHex(file); 3 DataInputStream dis=new DataInputStream(new FileInputStream(file)); 4 int i=dis.readInt(); 5 System.out.println(i); 6 i=dis.readInt(); 7 System.out.println(i); 8 long l=dis.readLong(); 9 System.out.println(l); 10 double d=dis.readDouble(); 11 System.out.println(d); 12 String s= dis.readUTF(); 13 System.out.println(s); 14 dis.close();
运行结果：
总结：DataInputStream和DataOutputStream其实是对FileInputStream和FileOutputStream进行了包装，通过嵌套方便我们使用FileInputStream和FileOutputStream的读写操作，它们还有很多其他方法，大家可以查询API。
注意：进行读操作的时候如果类型不匹配会出错！
五、字节流的缓冲流BufferredInputStresam&BufferredOutputStresam
这两个流类为IO提供了带缓冲区的操作，一般打开文件进行写入或读取操作时，都会加上缓冲，这种流模式提高了IO的性能。
从应用程序中把输入放入文件，相当于将一缸水倒入另一个缸中：
FileOutputStream---->write()方法相当于一滴一滴地把水“转移”过去
DataOutputStream---->write()XXX方法会方便一些，相当于一瓢一瓢地把水“转移”过去
BufferedOutputStream---->write方法更方便，相当于一瓢一瓢水先放入一个桶中（缓冲区），再从桶中倒入到一个缸中。提高了性能，推荐使用！
上述提到过用FileInputStream和FileOutputStream结合写的一个拷贝文件的案例，这次通过字节的缓冲流对上述案例进行修改，观察两者的区别和优劣。
主函数测试：
1 try { 2 long start=System.currentTimeMillis(); 3 //IOUtil.copyFile(new File("C:\\\\Users\\\\acer\\\\Desktop\\\\学习路径.docx"), new File("C:\\\\Users\\\\acer\\\\Desktop\\\\复制文本.docx")); 4 long end=System.currentTimeMillis(); 5 System.out.println(end-start); 6 } catch (IOException e) { 7 // TODO Auto-generated catch block 8 e.printStackTrace(); 9 }
（1）单字节进行文件的拷贝，利用带缓冲的字节流
1 /* 2 * 单字节进行文件的拷贝，利用带缓冲的字节流 3 */ 4 public static void copyFileByBuffer(File srcFile,File destFile)throws IOException{ 5 if(!srcFile.exists()){ 6 throw new IllegalArgumentException("文件："+srcFile+"不存在"); 7 } 8 if(!srcFile.isFile()){ 9 throw new IllegalArgumentException(srcFile+"不是一个文件"); 10 } 11 BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream(srcFile)); 12 BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(destFile)); 13 int c; 14 while((c=bis.read())!=-1){ 15 bos.write(c); 16 bos.flush();//刷新缓冲区 17 } 18 bis.close(); 19 bos.close(); 20 }
运行结果（效率）：
（2）单字节不带缓冲进行文件拷贝
1 /* 2 * 单字节不带缓冲进行文件拷贝 3 */ 4 public static void copyFileByByte(File srcFile,File destFile)throws IOException{ 5 if(!srcFile.exists()){ 6 throw new IllegalArgumentException("文件："+srcFile+"不存在"); 7 } 8 if(!srcFile.isFile()){ 9 throw new IllegalArgumentException(srcFile+"不是一个文件"); 10 } 11 FileInputStream in=new FileInputStream(srcFile); 12 FileOutputStream out=new FileOutputStream(destFile); 13 int c; 14 while((c=in.read())!=-1){ 15 out.write(c); 16 out.flush();//不带缓冲，可加可不加 17 } 18 in.close(); 19 out.close(); 20 }
运行结果（效率）：
（3）批量字节进行文件的拷贝，不带缓冲的字节流（就是上面第三点最初的案例的代码）
1 /* 2 * 字节批量拷贝文件，不带缓冲 3 */ 4 public static void copyFile(File srcFile,File destFile)throws IOException{ 5 if(!srcFile.exists()){ 6 throw new IllegalArgumentException("文件："+srcFile+"不存在"); 7 } 8 if(!srcFile.isFile()){ 9 throw new IllegalArgumentException(srcFile+"不是一个文件"); 10 } 11 FileInputStream in =new FileInputStream(srcFile); 12 FileOutputStream out =new FileOutputStream(destFile); 13 14 byte[] buf=new byte[8*1024]; 15 int b; 16 while((b=in.read(buf, 0, buf.length))!=-1){ 17 out.write(buf, 0, b); 18 out.flush();//最好加上 19 } 20 in.close(); 21 out.close(); 22 }
运行结果（效率）：
（4）批量字节进行文件的拷贝，带缓冲的字节流（效率最高，推荐使用！！）
1 /* 2 * 多字节进行文件的拷贝，利用带缓冲的字节流 3 */ 4 public static void copyFileByBuffers(File srcFile,File destFile)throws IOException{ 5 if(!srcFile.exists()){ 6 throw new IllegalArgumentException("文件："+srcFile+"不存在"); 7 } 8 if(!srcFile.isFile()){ 9 throw new IllegalArgumentException(srcFile+"不是一个文件"); 10 } 11 BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream(srcFile)); 12 BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(destFile)); 13 byte[] buf=new byte[20*1024]; 14 int c; 15 while((c=bis.read(buf, 0, buf.length))!=-1){ 16 bos.write(buf, 0, c); 17 bos.flush();//刷新缓冲区 18 } 19 bis.close(); 20 bos.close(); 21 }
运行结果（效率）：
注意：
-
批量读取或写入字节，带字节缓冲流的效率最高，推荐使用此方法。
-
当使用字节缓冲流时，写入操作完毕后必须刷新缓冲区，flush()。
- 不使用字节缓冲流时，flush()可以不加，但是最好加上去。
六、字符流
首先我们需要了解以下概念。
1）需要了解编码问题---->转移至《计算机中的编码问题》
2）认识文本和文本文件
java的文本（char）是16位无符号整数，是字符的unicode编码（双字节编码）
文件是byte byte byte...的数据序列
文本文件是文本（char）序列按照某种编码方案（utf-8,utf-16be,gbk）序列化byte的存储
3）字符流（Reader Writer）
字符的处理，一次处理一个字符；
字符的底层依然是基本的字节序列；
4）字符流的基本实现
InputStreamReader：完成byte流解析成char流，按照编码解析。
OutputStreamWriter：提供char流到byte流，按照编码处理。
-------------------------Reader和Writer的基本使用-------------------------------
1 String file1="C:\\\\Users\\\\acer\\\\workspace\\\\encode\\\\new4\\\\test1"; 2 String file2="C:\\\\Users\\\\acer\\\\workspace\\\\encode\\\\new4\\\\test2"; 3 InputStreamReader isr=new InputStreamReader(new FileInputStream(file1)); 4 OutputStreamWriter osw=new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(file2)); 5 // int c; 6 // while((c=isr.read())!=-1){ 7 // System.out.print((char)c); 8 // } 9 char[] buffer=new char[8*1024]; 10 int c; 11 //批量读取，放入buffer这个字符数组，从第0个位置到数组长度 12 //返回的是读到的字符个数 13 while((c=isr.read(buffer,0,buffer.length))!=-1){ 14 String s=new String(buffer,0,c);//将char类型数组转化为String字符串 15 System.out.println(s); 16 osw.write(buffer,0,c); 17 osw.flush(); 18 //osw.write(s); 19 //osw.flush(); 20 } 21 isr.close(); 22 osw.close();
注意：
- 字符流操作的是文本文件，不能操作其他类型的文件！！
- 默认按照GBK编码来解析（项目默认编码），操作文本文件的时候，要写文件本身的编码格式（在构造函数时在后面加上编码格式）！！
- 字符流和字节流的区别主要是操作的对象不同，还有字符流是以字符为单位来读取和写入文件的，而字节流是以字节或者字节数组来进行操作的！！
- 在使用字符流的时候要额外注意文件的编码格式，一不小心就会造成乱码！
七、字符流的文件读写流FileWriter和FileReader
跟字节流的FileInputStream和FileOutputStream类相类似，字符流也有相应的文件读写流FileWriter和FileReader类，这两个类主要是对文本文件进行读写操作。
FileReader/FileWriter：可以直接写文件名的路径。
与InputStreamReader相比坏处：无法指定读取和写出的编码，容易出现乱码。
1 FileReader fr = new FileReader("C:\\\\Users\\\\acer\\\\workspace\\\\encode\\\\new4\\\\test1"); //输入流 2 FileWriter fw = new FileWriter(C:\\\\Users\\\\acer\\\\workspace\\\\encode\\\\new4\\\\test2");//输出流
1 char[] buffer=new char[8*1024]; 2 int c; 3 while((c=fr.read(buffer, 0, buffer.length))!=-1){ 4 fw.write(buffer, 0, c); 5 fw.flush(); 6 } 7 fr.close(); 8 fw.close();
注意：FileReader和FileWriter不能增加编码参数，所以当项目和读取文件编码不同时，就会产生乱码。 这种情况下，只能回归InputStreamReader和OutputStreamWriter。
八、字符流的过滤器BufferedReader&BufferedWriter
字符流的过滤器有BufferedReader和BufferedWriter/PrintWriter
除了基本的读写功能外，它们还有一些特殊的功能。
- BufferedReader----->readLine 一次读一行，并不识别换行
- BufferedWriter----->write 一次写一行，需要换行
- PrintWriter经常和BufferedReader一起使用，换行写入比BufferedWriter更方便
定义方式：
BufferedReader br ＝new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream(目录的地址)))
BufferedWriter br ＝new BufferedWriter(new InputStreamWriter(new FileOutputStream(目录的地址)))
PrintWriter pw=new PrintWriter(目录/Writer/OutputStream/File);
使用方法：
1 //对文件进行读写操作 2 String file1="C:\\\\Users\\\\acer\\\\workspace\\\\encode\\\\new4\\\\test1"; 3 String file2="C:\\\\Users\\\\acer\\\\workspace\\\\encode\\\\new4\\\\test2"; 4 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader( 5 new FileInputStream(file1))); 6 BufferedWriter bw=new BufferedWriter(new OutputStreamWriter( 7 new FileOutputStream(file2))); 8 String line; 9 while((line=br.readLine())!=null){ 10 System.out.println(line);//一次读一行，并不能识别换行 11 bw.write(line); 12 //单独写出换行操作 13 bw.newLine(); 14 bw.flush(); 15 } 16 br.close(); 17 bw.close(); 18 }
在这里我们可以使用PrintWriter来代替BufferedWriter做写操作，PrintWriter相比BufferedWriter有很多优势：
- 构造函数方便简洁，使用灵活
- 构造时可以选择是否自动flush
- 利用println()方法可以实现自动换行，搭配BufferedReader使用更方便
使用方法：
1 String file1="C:\\\\Users\\\\acer\\\\workspace\\\\encode\\\\new4\\\\test1"; 2 String file2="C:\\\\Users\\\\acer\\\\workspace\\\\encode\\\\new4\\\\test2"; 3 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader( 4 new FileInputStream(file1))); 5 PrintWriter pw=new PrintWriter(file2); 6 //PrintWriter pw=new PrintWriter(outputStream, autoFlush);//可以指定是否自动flush 7 String line; 8 while((line=br.readLine())!=null){ 9 System.out.println(line);//一次读一行，并不能识别换行 10 pw.println(line);//自动换行 11 pw.flush();//指定自动flush后不需要写 12 } 13 br.close(); 14 pw.close(); 15 }
注意：
- 可以使用BufferedReader的readLine()方法一次读入一行，为字符串形式，用null判断是否读到结尾。
- 使用BufferedWriter的write()方法写入文件，每次写入后需要调用flush()方法清空缓冲区；PrintWriter在构造时可以指定自动flush，不需要再调用flush方法。
- 在写入时需要注意写入的数据中会丢失换行，可以在每次写入后调用BufferedReader的newLine()方法或改用PrintWriter的println()方法补充换行。
- 通常将PrintWriter配合BufferedWriter使用。（PrintWriter的构造方法，及使用方式更为简单）。
-----------------更多java流的操作和内容请自行查阅API------------------------