Java IO流详尽解析

Posted 2020-08-03 读书使人进步

流的概念和作用

　　流是一组有顺序的，有起点和终点的字节集合，是对数据传输的总称或抽象。即数据在两设备间的传输称为流，流的本质是数据传输，根据数据传输特性将流抽象为各种类，方便更直观的进行数据操作。

IO流的分类

　　根据处理数据类型的不同分为：字符流和字节流。根据数据流向不同分为：输入流和输出流

字符流和字节流

　　字符流的由来： 因为数据编码的不同，而有了对字符进行高效操作的流对象。本质其实就是基于字节流读取时，去查了指定的码表。字节流和字符流的区别：

• 读写单位不同：字节流以字节（8bit）为单位，字符流以字符为单位，根据码表映射字符，一次可能读多个字节。
• 处理对象不同：字节流能处理所有类型的数据（如图片、avi等），而字符流只能处理字符类型的数据。
• 字节流在操作的时候本身是不会用到缓冲区的，是文件本身的直接操作的；而字符流在操作的时候下后是会用到缓冲区的，是通过缓冲区来操作文件。

　　结论：优先选用字节流。首先因为硬盘上的所有文件都是以字节的形式进行传输或者保存的，包括图片等内容。但是字符只是在内存中才会形成的，所以在开发中，字节流使用广泛。

输入流和输出流

　　对输入流只能进行读操作，对输出流只能进行写操作，程序中需要根据待传输数据的不同特性而使用不同的流。

Java IO流对象

1. 输入字节流InputStream

　　定义和结构说明：InputStream 是所有的输入字节流的父类，它是一个抽象类。ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream 是三种基本的介质流，它们分别从Byte 数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据。PipedInputStream 是从与其它线程共用的管道中读取数据，与Piped 相关的知识后续单独介绍。ObjectInputStream 和所有FilterInputStream的子类都是装饰流（装饰器模式的主角）。意思是FileInputStream类可以通过一个String路径名创建一个对象，FileInputStream(String name)。而DataInputStream必须装饰一个类才能返回一个对象，DataInputStream(InputStream in)。

实例操作演示：

【案例 】读取文件内容

/**
 * 字节流
 * 读文件内容
 * */
import java.io.*;
class hello{
   public static void main(String[] args) throws IOException {
       String fileName="D:"+File.separator+"hello.txt";
       File f=new File(fileName);
       InputStream in=new FileInputStream(f);
       byte[] b=new byte[1024];
       in.read(b);
       in.close();
       System.out.println(new String(b));
    }
}

View Code

　　注意：该示例中由于b字节数组长度为1024，如果文件较小，则会有大量填充空格。我们可以利用in.read(b);的返回值来设计程序，如下案例：

【案例】读取文件内容

/**
 * 字节流
 * 读文件内容
 * */
import java.io.*;
class hello{
   public static void main(String[] args) throws IOException {
       String fileName="D:"+File.separator+"hello.txt";
       File f=new File(fileName);
       InputStream in=new FileInputStream(f);
       byte[] b=new byte[1024];
       int len=in.read(b);
       in.close();
       System.out.println("读入长度为："+len);
       System.out.println(new String(b,0,len));
    }
}

View Code

　　注意：观察上面的例子可以看出，我们预先申请了一个指定大小的空间，但是有时候这个空间可能太小，有时候可能太大，我们需要准确的大小，这样节省空间，那么我们可以这样做：

【案例】读取文件内容

/**
 * 字节流
 * 读文件内容,节省空间
 * */
import java.io.*;
class hello{
   public static void main(String[] args) throws IOException {
       String fileName="D:"+File.separator+"hello.txt";
       File f=new File(fileName);
       InputStream in=new FileInputStream(f);
       byte[] b=new byte[(int)f.length()];
       in.read(b);
       System.out.println("文件长度为："+f.length());
       in.close();
       System.out.println(new String(b));
    }
}

View Code

【案例】逐字节读

/**
 * 字节流
 * 读文件内容,节省空间
 * */
import java.io.*;
class hello{
   public static void main(String[] args) throws IOException {
       String fileName="D:"+File.separator+"hello.txt";
       File f=new File(fileName);
       InputStream in=new FileInputStream(f);
       byte[] b=new byte[(int)f.length()];
       for (int i = 0; i < b.length; i++) {
           b[i]=(byte)in.read();
       }
       in.close();
       System.out.println(new String(b));
    }
}

View Code

　　注意：上面的几个例子都是在知道文件的内容多大，然后才展开的，有时候我们不知道文件有多大，这种情况下，我们需要判断是否独到文件的末尾。

【案例】字节流读取文件

/**
 * 字节流
 *读文件
 * */
import java.io.*;
class hello{
   public static void main(String[] args) throws IOException {
       String fileName="D:"+File.separator+"hello.txt";
       File f=new File(fileName);
       InputStream in=new FileInputStream(f);
       byte[] b=new byte[1024];
       int count =0;
       int temp=0;
       while((temp=in.read())!=(-1)){
           b[count++]=(byte)temp;
       }
       in.close();
       System.out.println(new String(b));
    }
}

View Code

　　注意：当读到文件末尾的时候会返回-1.正常情况下是不会返回-1的。

【案例】DataInputStream类

import java.io.DataInputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
 
public class DataOutputStreamDemo{
   public static void main(String[] args) throws IOException{
       File file = new File("d:" + File.separator +"hello.txt");
       DataInputStream input = new DataInputStream(new FileInputStream(file));
       char[] ch = new char[10];
       int count = 0;
       char temp;
       while((temp = input.readChar()) != \'C\'){
           ch[count++] = temp;
       }
       System.out.println(ch);
    }
}

View Code

　　readChar方法每次读取两个字节。该方法抛出两个异常：EOFException - 如果此输入流在读取这两个字节之前到达末尾。IOException - 该流已关闭并且包含的输入流在关闭后不支持读取操作，或者发生其他 I/O 错误。

【案例】PushBackInputStream回退流操作

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.PushbackInputStream;
 
/**
 * 回退流操作
 * */
public class PushBackInputStreamDemo{
    public static void main(String[] args) throwsIOException{
       String str = "hello,rollenholt";
       PushbackInputStream push = null;
       ByteArrayInputStream bat = null;
       bat = new ByteArrayInputStream(str.getBytes());
       push = new PushbackInputStream(bat);
       int temp = 0;
       while((temp = push.read()) != -1){
           if(temp == \',\'){
                push.unread(temp);
                temp = push.read();
                System.out.print("(回退" +(char) temp + ") ");
           }else{
                System.out.print((char) temp);
           }
       }
    }
}

View Code

2. 输出字节流OutputStream

定义和结构说明：

　　OutputStream 是所有的输出字节流的父类，它是一个抽象类。ByteArrayOutputStream、FileOutputStream是两种基本的介质流，它们分别向Byte 数组、和本地文件中写入数据。PipedOutputStream 是向与其它线程共用的管道中写入数据，ObjectOutputStream 和所有FilterOutputStream的子类都是装饰流。具体例子跟InputStream是对应的。

实例操作演示：

【案例】向文件中写入字符串

/**
 * 字节流
 * 向文件中写入字符串
 * */
import java.io.*;
class hello{
   public static void main(String[] args) throws IOException {
       String fileName="D:"+File.separator+"hello.txt";
       File f=new File(fileName);
       OutputStream out =new FileOutputStream(f);
       String str="Hello World";
       byte[] b=str.getBytes();
       out.write(b);
       out.close();
    }
}

View Code

【案例】逐字节写入文件

/**
 * 字节流
 * 向文件中一个字节一个字节的写入字符串
 * */
import java.io.*;
class hello{
   public static void main(String[] args) throws IOException {
       String fileName="D:"+File.separator+"hello.txt";
       File f=new File(fileName);
       OutputStream out =new FileOutputStream(f);
       String str="Hello World！！";
       byte[] b=str.getBytes();
       for (int i = 0; i < b.length; i++) {
           out.write(b[i]);
       }
       out.close();
    }
}

View Code

【案例】向文件中追加新内容

/**
 * 字节流
 * 向文件中追加新内容：
 * */
import java.io.*;
class hello{
   public static void main(String[] args) throws IOException {
       String fileName="D:"+File.separator+"hello.txt";
       File f=new File(fileName);
       OutputStream out =new FileOutputStream(f,true);//true表示追加模式，否则为覆盖
       String str="Rollen";
       //String str="\\r\\nRollen"; 可以换行
       byte[] b=str.getBytes();
       for (int i = 0; i < b.length; i++) {
           out.write(b[i]);
       }
       out.close();
    }
}

View Code

【案例】复制文件

/**
 * 文件的复制
 * */
import java.io.*;
class hello{
   public static void main(String[] args) throws IOException {
       if(args.length!=2){
           System.out.println("命令行参数输入有误，请检查");
           System.exit(1);
       }
       File file1=new File(args[0]);
       File file2=new File(args[1]);
        
       if(!file1.exists()){
           System.out.println("被复制的文件不存在");
           System.exit(1);
       }
       InputStream input=new FileInputStream(file1);
       OutputStream output=new FileOutputStream(file2);
       if((input!=null)&&(output!=null)){
           int temp=0;
           while((temp=input.read())!=(-1)){
                output.write(temp);
           }
       }
       input.close();
       output.close();
    }
}

View Code

【案例】使用内存操作流将一个大写字母转化为小写字母。ByteArrayxxxxStream通过在内部创建一个byte[]数组，来实现的。

/**
 * 使用内存操作流将一个大写字母转化为小写字母
 * */
import java.io.*;
class hello{
   public static void main(String[] args) throws IOException {
       String str="ROLLENHOLT";
       ByteArrayInputStream input=new ByteArrayInputStream(str.getBytes());
       ByteArrayOutputStream output=new ByteArrayOutputStream();
       int temp=0;
       while((temp=input.read())!=-1){
           char ch=(char)temp;
           output.write(Character.toLowerCase(ch));
       }
       String outStr=output.toString();
       input.close();
       output.close();
       System.out.println(outStr);
    }
}

View Code

【案例】验证管道流：进程间通信

/**
 * 验证管道流
 * */
import java.io.*;
 
/**
 * 消息发送类
 * */
class Send implements Runnable{
   private PipedOutputStream out=null;
   public Send() {
       out=new PipedOutputStream();
    }
   public PipedOutputStream getOut(){
       return this.out;
    }
   public void run(){
       String message="hello , Rollen";
       try{
           out.write(message.getBytes());
       }catch (Exception e) {
           e.printStackTrace();
       }try{
           out.close();
       }catch (Exception e) {
           e.printStackTrace();
       }
    }
}
 
/**
 * 接受消息类
 * */
class Recive implements Runnable{
   private PipedInputStream input=null;
   public Recive(){
       this.input=new PipedInputStream();
    }
   public PipedInputStream getInput(){
       return this.input;
    }
   public void run(){
       byte[] b=new byte[1000];
       int len=0;
       try{
           len=this.input.read(b);
       }catch (Exception e) {
           e.printStackTrace();
       }try{
           input.close();
       }catch (Exception e) {
           e.printStackTrace();
       }
       System.out.println("接受的内容为 "+(new String(b,0,len)));
    }
}
/**
 * 测试类
 * */
class hello{
   public static void main(String[] args) throws IOException {
       Send send=new Send();
       Recive recive=new Recive();
        try{
//管道连接
           send.getOut().connect(recive.getInput());
       }catch (Exception e) {
           e.printStackTrace();
       }
       new Thread(send).start();
       new Thread(recive).start();
    }
}

View Code

【案例】DataOutputStream类示例

import java.io.DataOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
public class DataOutputStreamDemo{
   public static void main(String[] args) throws IOException{
       File file = new File("d:" + File.separator +"hello.txt");
       char[] ch = { \'A\', \'B\', \'C\' };
       DataOutputStream out = null;
       out = new DataOutputStream(new FileOutputStream(file));
       for(char temp : ch){
           out.writeChar(temp);
       }
       out.close();
    }
}

View Code

【案例】ZipOutputStream类

先看一下ZipOutputStream类的继承关系

java.lang.Object
　　java.io.OutputStream
　　　　java.io.FilterOutputStream
　　　　　　java.util.zip.DeflaterOutputStream
　　　　　　　　java.util.zip.ZipOutputStream

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.zip.ZipEntry;
import java.util.zip.ZipOutputStream;
 
public class ZipOutputStreamDemo1{
   public static void main(String[] args) throws IOException{
       File file = new File("d:" + File.separator +"hello.txt");
       File zipFile = new File("d:" + File.separator +"hello.zip");
       InputStream input = new FileInputStream(file);
       ZipOutputStream zipOut = new ZipOutputStream(new FileOutputStream(
                zipFile));
       zipOut.putNextEntry(new ZipEntry(file.getName()));
       // 设置注释
       zipOut.setComment("hello");
       int temp = 0;
       while((temp = input.read()) != -1){
           zipOut.write(temp);
       }
       input.close();
       zipOut.close();
    }
}

View Code

【案例】ZipOutputStream类压缩多个文件

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.zip.ZipEntry;
import java.util.zip.ZipOutputStream;
 
/**
 * 一次性压缩多个文件
 * */
public class ZipOutputStreamDemo2{
   public static void main(String[] args) throws IOException{
       // 要被压缩的文件夹
       File file = new File("d:" + File.separator +"temp");
       File zipFile = new File("d:" + File.separator + "zipFile.zip");
       InputStream input = null;
       ZipOutputStream zipOut = new ZipOutputStream(new FileOutputStream(
                zipFile));
       zipOut.setComment("hello");
       if(file.isDirectory()){
           File[] files = file.listFiles();
           for(int i = 0; i < files.length; ++i){
                input = newFileInputStream(files[i]);
                zipOut.putNextEntry(newZipEntry(file.getName()
                        + File.separator +files[i].getName()));
               int temp = 0;
                while((temp = input.read()) !=-1){
                    zipOut.write(temp);
                }
                input.close();
           }
       }
       zipOut.close();
    }
}

View Code

【案例】ZipFile类展示

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.util.zip.ZipFile;
 
/**
 *ZipFile演示
 * */
public class ZipFileDemo{
   public static void main(String[] args) throws IOException{
       File file = new File("d:" + File.separator +"hello.zip");
       ZipFile zipFile = new ZipFile(file);
       System.out.println("压缩文件的名称为：" + zipFile.getName());
    }
}

View Code

【案例】解压缩文件（压缩文件中只有一个文件的情况）

import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.util.zip.ZipEntry;
import java.util.zip.ZipFile;
 
/**
 * 解压缩文件（压缩文件中只有一个文件的情况）
 * */
public class ZipFileDemo2{
   public static void main(String[] args) throws IOException{
       File file = new File("d:" + File.separator +"hello.zip");
       File outFile = new File("d:" + File.separator +"unZipFile.txt");
       ZipFile zipFile = new ZipFile(file);
       ZipEntry entry =zipFile.getEntry("hello.txt");
       InputStream input = zipFile.getInputStream(entry);
       OutputStream output = new FileOutputStream(outFile);
       int temp = 0;
       while((temp = input.read()) != -1){
           output.write(temp);
       }
       input.close();
       output.close();
    }
}

View Code

【案例】ZipInputStream类解压缩一个压缩文件中包含多个文件的情况

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.util.zip.ZipEntry;
import java.util.zip.ZipFile;
import java.util.zip.ZipInputStream;
 
/**
 * 解压缩一个压缩文件中包含多个文件的情况
 * */
public class ZipFileDemo3{
   public static void main(String[] args) throws IOException{
        File file = new File("d:" +File.separator + "zipFile.zip");
       File outFile = null;
       ZipFile zipFile = new ZipFile(file);
       ZipInputStream zipInput = new ZipInputStream(new FileInputStream(file));
       ZipEntry entry = null;
        InputStream input = null;
       OutputStream output = null;
       while((entry = zipInput.getNextEntry()) != null){
           System.out.println("解压缩" + entry.getName() + "文件");
           outFile = new File("d:" + File.separator + entry.getName());
           if(!outFile.getParentFile().exists()){
               outFile.getParentFile().mkdir();
           }
           if(!outFile.exists()){
                outFile.createNewFile();
           }
           input = zipFile.getInputStream(entry);
           output = new FileOutputStream(outFile);
           int temp = 0;
           while((temp = input.read()) != -1){
                output.write(temp);
           }
           input.close();
           output.close();
       }
    }
}

View Code

LineNumberInputStream

　　主要完成从流中读取数据时，会得到相应的行号，至于什么时候分行、在哪里分行是由该类主动确定的，并不是在原始中有这样一个行号。在输出部分没有对应的部分，我们完全可以自己建立一个LineNumberOutputStream，在最初写入时会有一个基准的行号，以后每次遇到换行时会在下一行添加 一个行号，看起来也是可以的。好像更不入流了。

PushbackInputStream

　　其功能是查看最后一个字节，不满意就放入缓冲区。主要用在编译器的语法、词法分析部分。输出部分的BufferedOutputStream 几乎实现相近的功能。

StringBufferInputStream

　　已经被Deprecated，本身就不应该出现在InputStream部分，主要因为String 应该属于字符流的范围。已经被废弃了，当然输出部分也没有必要需要它了！还允许它存在只是为了保持版本的向下兼容而已。

SequenceInputStream

　　可以认为是一个工具类，将两个或者多个输入流当成一个输入流依次读取。完全可以从IO 包中去除，还完全不影响IO 包的结构，却让其更“纯洁”――纯洁的Decorator 模式。

【案例】将两个文本文件合并为另外一个文本文件

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.SequenceInputStream;
 
/**
 * 将两个文本文件合并为另外一个文本文件
 * */
public class SequenceInputStreamDemo{
    public static voidmain(String[] args) throws IOException{
        File file1 = newFile("d:" + File.separator + "hello1.txt");
        File file2 = newFile("d:" + File.separator + "hello2.txt");
        File file3 = newFile("d:" + File.separator + "hello.txt");
        InputStream input1 =new FileInputStream(file1);
        InputStream input2 =new FileInputStream(file2);
        OutputStream output =new FileOutputStream(file3);
        // 合并流
        SequenceInput Streamsis = new SequenceInputStream(input1, input2);
        int temp = 0;
        while((temp =sis.read()) != -1){
           output.write(temp);
  
以上是关于Java IO流详尽解析的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 
 java内存流：java.io.ByteArrayInputStreamjava.io.ByteArrayOutputStreamjava.io.CharArrayReaderjava.io(代码片段
 java缓冲字符字节输入输出流：java.io.BufferedReaderjava.io.BufferedWriterjava.io.BufferedInputStreamjava.io.(代码片段
 从流输入中解析没有根元素的 XML 片段列表
 java 20 - 4 IO流概述和一个简单例子解析
 Java IO之NIO原理解析以及代码解析
 JAVA用IO流解析TXT文件，并且将数据写入实体类中！