Detailed introduction to java i/o input and output streams

Java流的分类

按流向分:

输入流: 程序可以从中读取数据的流。

输出流: 程序能向其中写入数据的流。

按数据传输单位分:

字节流: 以字节为单位传输数据的流

字符流: 以字符为单位传输数据的流

按功能分:

节点流: 用于直接操作目标设备的流

处理流: 是对一个已存在的流的链接和封装，通过对数据进行处理为程序提供功能强大、灵活的读写功能。

1、编码问题

String s = "哈喽ABC";byte[] bytes1 = s.getBytes();//转换成字节序列用的是项目默认的编码utf-8for (byte b : bytes1) {//把字节（转换成了int）以16进制的方式显示//把byte转换成int  其实就是把后8位前面添24个0变成32位变成4个字节//前24个0没有意义，所以位与上0xff是把前24个0去掉  只留下后8位System.out.print(Integer.toHexString(b&0xff)+"  ");//输出e5  93  88  e5  96  bd  41  42  43          }
        System.out.println();byte[] bytes2 = s.getBytes("gbk");for (byte b : bytes2) {
            System.out.print(Integer.toHexString(b&0xff)+" ");//输出b9 fe e0 b6 41 42 43         }//结论：gbk编码中文占用2个字节，英文占用1个字节；utf-8编码中文占用3个字节，英文占用1个字节        System.out.println();//java是双字节编码 utf-16bebyte[] bytes3 = s.getBytes("utf-16be");for (byte b : bytes3) {
            System.out.print(Integer.toHexString(b&0xff)+" ");
        }//结论：utf-16be中文占用2个字节，英文占用2个字节        
        System.out.println();/* * 当你的字节序列是某种编码时，这个时候想把字节序列变成字符串，
         * 也需要用这种编码方式，否则会出现乱码         */String str1 = new String(bytes3);
        System.out.println(str1);//输出：T�U� A B CString str2 = new String(bytes3,"utf-16be");
        System.out.println(str2);//输出：哈喽ABC/* * 文本文件 就是字节序列
         * 可以是任意编码的字节序列
         * 如果我们在中文机器上直接创建文本文件，那么该文本文件只认识ANSI编码
         * 联通、联这是一种巧合，他们正好符合了utf-8编码的规则         */

2、File类的使用

java.io.File类用于表示文件（目录）

File类只用于表示文件（目录）的信息（名称、大小等），不能用于文件内容的访问

　　（1）File类的常用api

File file = new File("e:\\javaio");
        File file2 = new File("e:"+File.separator+"javaio");
        System.out.println(file.exists());if(!file.exists())
            file.mkdir();elsefile.delete();//是否是一个目录 如果是目录返回true，如果不是目录or目录不存在返回的是false        System.out.println(file.isDirectory());//是否是一个文件        System.out.println(file.isFile());
        
        File file3 = new File("e:"+File.separator+"javaio"+File.separator+"test.txt");//File file3 = new File("e:\\javaid","test.txt");if(!file3.exists())try {
                file3.createNewFile();
            } catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch block                e.printStackTrace();
            }elsefile3.delete();
        
        System.out.println(file);//file.toString()的内容//e:\javaioSystem.out.println(file.getAbsolutePath());//e:\javaioSystem.out.println(file.getName());//javaioSystem.out.println(file3.getName());//test.txtSystem.out.println(file.getParent());//e:\System.out.println(file3.getParent());//e:\javaioSystem.out.println(file.getParentFile().getAbsolutePath());//e:\

　　（2）遍历目录

//列出File的一些常用的操作比如过滤、遍历等操作public class FileUtils {/**
 * 列出指定目录下（包括其子目录）的所有文件 */public static void listDirectory(File dir){if(!dir.exists()){throw new IllegalArgumentException("目录"+dir+"不存在");
        }if(!dir.isDirectory()){throw new IllegalArgumentException(dir+"不是目录");
        }//返回的是字符串数组 直接子的名称，不包含子目录下的内容String[] filenames = dir.list();for (String string : filenames) {
            System.out.println(dir+"\\"+string);
        }//如果要遍历子目录下的内容就需要构造成File对象做递归操作，File提供了直接返回File对象的APIFile[] files = dir.listFiles();//返回的是直接子目录（文件）的抽象for (File file : files) {
            System.out.println(file);
        }if(files!=null&&files.length>0)for (File file : files) {if(file.isDirectory()){//递归                    listDirectory(file);
                }else{
                    System.out.println(file);
                }
            }
    }
}

3、RandomAccessFile  java提供的对文件内容的访问，既可以读文件，也可以写文件。

RandomAccessFile 支持随机访问文件，可以访问文件的任意位置

（1）java文件模型

在硬盘上的文件是byte byte byte存储的，是数据的集合

（2）打开文件

有两种模式“rw”（读写）“r”（只读）

RandomAccessFile  raf = new RandomAccessFile (file,"rw");

文件指针，打开文件时指针在开头pointer=0；

（3）写方法

raf.write(int)--->只写一个字节（后8位），同事指针指向下一个位置，准备再次写入

（4）读方法

int b = raf.read()--->读一个字节

（5）文件读写完成以后一定要关闭。

File demo = new File("demo");if(!demo.exists())
            file.createNewFile();
        RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rw");//指针的位置        System.out.println(raf.getFilePointer());
        
        raf.write('A');//只写了一个字节        System.out.println(raf.getFilePointer());
        raf.write('B');        int i = 0x7fffffff;//用write方法每次只能写一个字节，如果要把i写进去就得写4次raf.write(i>>>24);//高8位raf.write(i>>>16);
        raf.write(i>>>8);
        raf.write(i);
        System.out.println(raf.getFilePointer());        //可以直接写一个int        raf.write(i);
        
        String s1 = "中";byte[] gbk = s1.getBytes("gbk");
        raf.write(gbk);
        System.out.println(raf.length());        //读文件，必须把指针移到头部raf.seek(0);//一次性读取，把文件中的内容都读到字节数组中byte[] buf = new byte[(int)raf.length()];
        raf.read(buf);
        System.out.println(Arrays.toString(buf));
        String s2 = new String(buf);for (byte b : buf) {
            System.out.print(Integer.toHexString(b&0xff)+" ");
        }
        raf.close();

 4、IO流（输入流、输出流）

字节流、字符流

（1）字节流

1）InputStream、OutputStream

InputStream抽象了应用程序读取数据的方式

OutputStream抽象了应用程序写出数据的方式

2）EOF = End 读到-1就读到结尾

3）输入流基本方法

int b=in.read();读取一个字节无符号填充到int低8位。-1是EOF

in.read(byte[] buf) 读取数据填充到字节数组buf

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长度的数据

4）输出流基本方法

out.write(int b) 写出一个byte到流，b的低8位

out.write(byte[] buf) 将buf字节数组都写入到流

out.write(bytep[] 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

5）FileInputStream--->具体实现了在文件上读取数据

public class IOUtil {/** * 读取指定文件内容，按照16进制输出到控制台
     * 并且每输出10个byte换行
     * @param fileName     */public static void printHex(String fileName)throws IOException{//把文件作为字节流进行操作FileInputStream in = new FileInputStream(fileName);int b;int i = 1;while((b=in.read())!=-1){if(b<=0xf){//单位数前面补0System.out.print("0");
            }
            System.out.print(Integer.toHexString(b)+" ");//将整型b转换为16进制表示的字符串if(i++%10==0){
                System.out.println();
            }
        }
        in.close();
    }public static void printHexByByteArray(String fileName)throws IOException{
        FileInputStream in  = new FileInputStream(fileName);byte[] buf = new byte[20*1024];/* * 从in中批量读取字节，放入到buf这个字节数组中，
         * 从第0个位置开始放，最多放buf.length个
         * 返回的是读到的字节的个数         */int bytes = in.read(buf,0,buf.length);//一次性读完，说明字节数组足够大int j = 1;for (int i = 0; i < bytes; i++) {if(buf[i]<=0xf){
                System.out.println("0");
            }
            System.out.println(Integer.toHexString(buf[i]&0xff)+"  ");if(j++%10==0){
                System.out.println();
            }
        }        int bytes2 = 0;while((bytes2=in.read(buf,0,buf.length))!=-1){for (int i = 0; i < bytes2; i++) {//                byte类型8位，int类型32位，//                为了避免数据转换错误，通过&0xff将高24位清0System.out.println(Integer.toHexString(buf[i]&0xff)+"  ");if(j++%10==0){
                    System.out.println();
                }
            }
        }

6）FileOutputStream 实现了向文件中写出byte数据的方法

/** * 文件拷贝
     * @param srcFile
     * @param destFile
     * @throws IOException     */public static void copyFile(File srcFile,File destFile)throws IOException{if(!srcFile.exists()){throw new IllegalArgumentException("文件"+srcFile+"不存在");
        }if(!srcFile.isFile()){throw new IllegalAccessError(srcFile+"不是文件");
        }
        FileInputStream in = new FileInputStream(srcFile);
        FileOutputStream out = new FileOutputStream(destFile);byte[] buf = new byte[8*1024];int b;while((b=in.read(buf,0,buf.length))!=-1){
            out.write(buf,0,b);
            out.flush();//最好加上        }
        in.close();
        out.close();
        
    }

7）DataOutputStream和DataInputStream

对“流”功能的扩展，可以更加方便的读取int，long，字符等类型数据

DataOutputStream

　　writeInt()/writeDouble()/writeUTF()

String file = "dos.dat";
        DataOutputStream dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream(file));
        dos.writeInt(20);
        dos.writeInt(-10);
        dos.writeLong(10l);
        dos.writeDouble(10.3);//采用utf-8编码写出dos.writeUTF("中国");//采用utf-16be编码写出dos.writeChars("中国");
        
        dos.close();
        IOUtil.printHex(file);

DataInputStream

String file2 = "dos.dat";
        IOUtil.printHex(file2);
        DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream(file2));
        System.out.println();int i = dis.readInt();
        System.out.println(i);
        i = dis.readInt();
        System.out.println(i);long l = dis.readLong();
        System.out.println(l);double d = dis.readDouble();
        System.out.println(d);
        String s = dis.readUTF();
        System.out.println(s);
        dis.close();

8）BufferedInputStream和BufferedOutputStream

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到另一个缸中：

FileOutputStream--->write()方法相当于一滴一滴地把水“转移”过去

DataOutputStream--->writeXxx()方法相当于一瓢一瓢把水转移过去

BufferedOutputStream--->write()方法更方便，相当于一瓢一瓢先放入桶中，再从桶中倒入到另一个缸中

/** * 文件拷贝
     * @param srcFile
     * @param destFile
     * @throws IOException     */public static void copyFile(File srcFile,File destFile)throws IOException{if(!srcFile.exists()){throw new IllegalArgumentException("文件"+srcFile+"不存在");
        }if(!srcFile.isFile()){throw new IllegalAccessError(srcFile+"不是文件");
        }
        FileInputStream in = new FileInputStream(srcFile);
        FileOutputStream out = new FileOutputStream(destFile);byte[] buf = new byte[8*1024];int b;while((b=in.read(buf,0,buf.length))!=-1){
            out.write(buf,0,b);
            out.flush();//最好加上        }
        in.close();
        out.close();
        
    }    /** * 进行文件拷贝，利用DataInputStream和DataOutputStream
     * @param srcFile
     * @param destFile
     * @throws IOException     */public static void copyFileByData(File srcFile,File destFile)throws IOException{if(!srcFile.exists()){throw new IllegalArgumentException("文件"+srcFile+"不存在");
        }if(!srcFile.isFile()){throw new IllegalArgumentException(srcFile+"不是文件");
        }
        DataInputStream bis = new DataInputStream(new FileInputStream(srcFile));
        DataOutputStream bos = new DataOutputStream(new FileOutputStream(destFile));byte[] buf = new byte[8*1024];int c;while((c=bis.read(buf,0,buf.length))!=-1){
            bos.write(buf,0,c);
            bos.flush();
        }
        bis.close();
        bos.close();
    }/** * 进行文件拷贝，利用带缓冲的字节流
     * @param srcFile
     * @param destFile
     * @throws IOException     */public static void copyFileByBuffer(File srcFile,File destFile)throws IOException{if(!srcFile.exists()){throw new IllegalArgumentException("文件"+srcFile+"不存在");
        }if(!srcFile.isFile()){throw new IllegalArgumentException(srcFile+"不是文件");
        }
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(srcFile));
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(destFile));byte[] buf = new byte[8*1024];int c;while((c=bis.read(buf,0,buf.length))!=-1){
            bos.write(buf,0,c);
            bos.flush();
        }
        bis.close();
        bos.close();
    }

（2）字符流

Reader   Writer

字符的处理，一次处理一个字符

字符的底层仍然是基本的字节序列

字符流的基本实现

　　InputStreamReader 完成byte流解析为char流，按照编码解析

　　OutputStreamWriter 提供char流到byte流，按照编码处理

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("out.dat"),"gbk");//默认项目的编码，操作的时候要写文件本身的编码FileOutputStream out = new FileOutputStream("out2.dat");
        OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(out,"utf-8");//        int c;//        while((c=isr.read())!=-1){//            System.out.print((char)c);//        }char[] buffer = new char[8*1024];int c;//批量读取，放入buffer这个字符数组，从第0个位置开始放置，最多放buffer.length//返回的是读到的字符的个数while((c=isr.read(buffer, 0, buffer.length))!=-1){//需要把这个字符数组构造成字符串String s = new String(buffer,0,c);
            System.out.print(s);
            osw.write(buffer,0,c);
            osw.flush();
        }
        isr.close();
        osw.close();

FileReader、FileWriter

FileReader fr = new FileReader("out.dat");
        FileWriter fw = new FileWriter("out3.dat");//        FileWriter fw = new FileWriter("out3.dat");char[] buffer = new char[2056];int c;while((c=fr.read(buffer ,0,buffer.length))!=-1){
            fw.write(buffer,0,c);
            fw.flush();
        }
        fr.close();
        fw.close();

字符流过滤器

BufferedReader --->readLine  一次读一行

BufferedWriter/PrinterWriter  --->写一行

//对文件进行读写操作BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream("out.dat"),"gbk"));
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out4.dat")));
        PrintWriter pw = new PrintWriter("out5.dat");//PrintWriter pw2 = new PrintWriter(outputStream,boolean autoFlush);        String line;while((line=br.readLine())!=null){
            System.out.println(line);//一次读一行，并不能识别换行            bw.write(line);//单独写出换行操作bw.newLine();//换行操作            bw.flush();
            pw.println(line);
            pw.flush();
        }
        br.close();
        bw.close();
        pw.close();

5、对象的序列化，反序列化

（1）对象的序列化，就是将Object转换成byte序列，反之叫对象的反序列化

（2）序列化流（ObjectOutputStream），是过滤流----writeObject

　　　反序列化流（ObjectInputStream）----readObject

（3）序列化接口（Serializable）

　　对象必须实现序列化接口，才能进行序列化，否则将出现异常

　　这个接口，没有任何方法，只是一个标准

String file = "stu.dat";//1.对象的序列化ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));
        Student stu = new Student("10001","张三",20);
        oos.writeObject(stu);
        oos.flush();
        oos.close();        //2.对象的反序列化ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
        Student stu1 = (Student)ois.readObject();
        System.out.println(stu1);
        ois.close();

（4）transient关键字

　　private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)throws java.io.IOException

　　private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
　　throws java.io.IOException, ClassNotFoundException

分析ArrayList源码中序列化和反序列化的问题

public class Student implements Serializable{private String stuno;private String stuname;private transient int stuage;//加了transient关键字，则该元素不会进行jvm默认的序列化，也可以自己完成这个元素的序列化public Student(){}    public Student(String stuno, String stuname, int stuage) {super();this.stuno = stuno;this.stuname = stuname;this.stuage = stuage;
    }public String getStuno() {return stuno;
    }public void setStuno(String stuno) {this.stuno = stuno;
    }public String getStuname() {return stuname;
    }public void setStuname(String stuname) {this.stuname = stuname;
    }public int getStuage() {return stuage;
    }public void setStuage(int stuage) {this.stuage = stuage;
    }
    @Overridepublic String toString() {return "Student [stuno=" + stuno + ", stuname=" + stuname + ", stuage="
                + stuage + "]";
    }private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)throws java.io.IOException{
        s.defaultWriteObject();//把jvm能默认序列化的元素进行序列化操作s.writeInt(stuage);//自己完成student的序列化（stuage用transient修饰了，也可以自己序列化）    }private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)throws java.io.IOException, ClassNotFoundException{
        s.defaultReadObject();//把jvm能默认反序列化的元素进行反序列化操作this.stuage = s.readInt();//自己完成stuage的反序列化操作    }
}

（5）序列化中 子类和父类构造函数的调用问题

一个类实现了序列化接口，那么其子类都可以进行序列化

对子类对象进行反序列化操作时，如果其父类没有实现序列化接口那么其父类的构造函数就会被调用，否则就不会被调用。

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