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Java IO流之位元組流與字元流講解

Sep 15, 2017 am 09:46 AM
java 講解

下面小編就為大家帶來一篇【Java IO流】位元組流和字元流的實例講解。小編覺得蠻不錯的,現在就分享給大家,也給大家做個參考。一起跟著小編過來看看吧

位元組流和字元流

對於檔案必然有讀和寫的動作,讀和寫就對應了輸入和輸出流,流又分成位元組和字元流。

1.從對檔案的操作來講,有讀和寫的操作-也就是輸入和輸出。

2.從流的流向來講,有輸入和輸出之分。

3.從流的內容來講,有位元組和字元之分。

這篇文章先後再講解IO流中的位元組流和字元流的輸入和輸出操作。

一、位元組流

#1)輸入與輸出流


首先,位元組流要進行讀取和寫入,也就是輸入和輸出,所以它有兩個抽象的父類別InputStream、OutputStream。 InputStream抽象化了應用程式讀取資料的方式,即輸入流。

OutputStream抽象化了應用程式寫出資料的方式,即輸出流。

2)讀寫結束

在位元組流中當讀寫結束,達到檔案結尾時,稱為EOF = End或讀到-1就讀到結尾。

3)輸入流基本方法

首先我們要清楚輸入流是什麼。例如透過我們的鍵盤在文字檔案上輸入內容,這個過程鍵盤充當的就是輸入流,而不是輸出流。因為鍵盤的功能是將內容輸入到系統,系統再寫入到檔案上。以下是輸入流的基本方法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
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其中in是InputStream抽象類別的實例,可以發現這個方法和RandomAccessFile類別中的read()方法差不多,因為兩者都是透過位元組來讀取的。

4)輸出流基本方法

輸出流是進行寫的操作,其基本操作方法是write(),可以將此方法與輸入read()方法一一去對應,更好理解。

out.write(int b)//写出一个byte到流,b的低8位
out.write(byte[] buf)//将buf字节数组都写到流
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
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了解了InputStream、OutputStream的基本操作方法後,再來看看它們兩個的「孩子」FileInputStream和FileOutputStream。 這兩個子類別具體實現了在檔案上讀取和寫入資料的操作,而日程編程中更多的是使用這兩個類別。

二、FileInputStream和FileOutputStream類別的使用

------------ -----FileInputStream類別的使用


1.使用read()方法讀取檔案

/**
  * 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
  * @throws FileNotFoundException 
  */
 public static void printHex(String fileName) throws IOException{
  //把文件作为字节流进行读操作
  FileInputStream in=new FileInputStream(fileName);
  int b;
  int count=0;//计数读到的个数
  while((b=in.read())!=-1){
   if(b<=0xf){
    //单位数前面补0
    System.out.println("0");
   }
   System.out.print(Integer.toHexString(b& 0xff)+" ");
   if(++count%10==0){
    System.out.println();
   }
  }
  in.close();//一定要关闭流
 }
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執行結果(隨便一個檔案來測試的):

#注意:

##FileInputStream ()建構函數可以透過檔案名稱(String)也可以透過File物件。上面的案例是使用檔案名稱來建構的。

(b=in.read())!=-1 透過讀-1來判斷是否讀到文件結尾。 in.close() 使用完IO流的物件一定要關閉流,養成好習慣很重要。

2.使用read(byte[] buf,int start, int size)方法讀取檔案


上述方法只能一個一個位元組讀取,對於較大的檔案效率太低,建議使用這個方法來一次讀取檔案。

public static void printHexByBytes(String fileName) throws IOException{
  FileInputStream in=new FileInputStream(fileName);
  byte[] buf=new byte[20*1024];//开辟一个20k大小的字节数组
  /*
   * 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个数
   */
  //一次性读完的情况
  int count=in.read(buf, 0, buf.length);
  int j=1;
  for(int i=0;i<count;i++){
   if((buf[i]&0xff)<=0xf){
    //单位数前面补0
    System.out.print("0");
   }
   System.out.print(Integer.toHexString(buf[i]&0xff)+ " ");
   if(j++%10==0){
    System.out.println();
   }
  }
    in.close();
 }
}
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read(byte[] buf,int start, int size)傳回的是讀到的位元組個數,也就是buf位元組陣列的有效長度,所以輸出buf數組時使用的長度是count而不是buf.length,因為我們不知道檔案大小和數組大小的關係,上述方法適用於檔案大小不超過數組大小的情況下,一次把檔案內容讀取到數組裡,這裡就有一個問題了,如果檔案大小超過陣列大小,那又該如何讀取才能把檔案全部讀完呢? ?

我們知道讀到-1就是讀到檔案末,所以還是利用while循環重複讀取直到讀到-1結束循環,把上述程式碼修改後如下:

public static void printHexByBytes(String fileName) throws IOException{
  FileInputStream in=new FileInputStream(fileName);
  byte[] buf=new byte[20*1024];//开辟一个20k大小的字节数组
  /*
   * 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个数
   */
  int j=1;
  //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
  int b=0;
  while((b=in.read(buf, 0, buf.length))!=-1){
   for(int i=0;i<b;i++){
    if((buf[i]&0xff)<=0xf){
     //单位数前面补0
     System.out.print("0");
    }
    System.out.print(Integer.toHexString(buf[i]&0xff)+ " ");
    if(j++%10==0){
     System.out.println();
    }
   }
  }
  in.close();
 }
}
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好了,我們用一個大於陣列的檔案來測試一下結果(太長,只截圖結尾):

大家可以比較兩者的不同,第二種優化後更適合日常的使用,因為無論文件大小我們都可以一次直接讀完。

-----------------FileOutputStream類別的使用

#FileOutputStream類別和FileInputStream類的使用相類似,它實作了向文件中寫出btye資料的方法。裡面的一些細節跟FileInputStream差不多的我就不提了,大家自己可以理解的。

######1.建構方法######

FileOutputStream类构造时根据不同的情况可以使用不同的方法构造,如:


//如果该文件不存在,则直接创建,如果存在,删除后创建
  FileOutputStream out = new FileOutputStream("demo/new1.txt");//以路径名称构造
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//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
   FileOutputStream out = new FileOutputStream("demo/new1.txt",true);
更多内容可以查询API。
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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:


out.wirte(‘A&#39;);//写出了‘A&#39;的低八位
int a=10;//wirte只能写八位,那么写一个int需要写4次,每次八位
out.write(a>>>24);
out.write(a>>>16);
out.write(a>>>8);
out.wirte(a);
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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。


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 IllegalArgumentException(srcFile+"不是一个文件");
  }
  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();
 }
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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();
 }
 }
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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。


String file="demo/data.txt";
   DataOutputStream dos= new DataOutputStream(new FileOutputStream(file));
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2.write方法使用


dos.writeInt(10);
  dos.writeInt(-10);
  dos.writeLong(10l);
  dos.writeDouble(10.0);
  //采用utf-8编码写出
  dos.writeUTF("中国");
  //采用utf-16be(java编码格式)写出
  dos.writeChars("中国");
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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


String file="demo/data.txt";
  IOUtil.printHex(file);
  DataInputStream dis=new DataInputStream(new FileInputStream(file));
  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();
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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:


try {
  long start=System.currentTimeMillis();
  //IOUtil.copyFile(new File("C:\\Users\\acer\\Desktop\\学习路径.docx"), new File("C:\\Users\\acer\\Desktop\\复制文本.docx"));
  long end=System.currentTimeMillis();
  System.out.println(end-start);
 } catch (IOException e) {
  // TODO Auto-generated catch block
  e.printStackTrace();
 }
登入後複製

(1)单字节进行文件的拷贝,利用带缓冲的字节流


/*
  * 单字节进行文件的拷贝,利用带缓冲的字节流
  */
 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+"不是一个文件");
  }
  BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream(srcFile));
  BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(destFile));
  int c;
  while((c=bis.read())!=-1){
   bos.write(c);
   bos.flush();//刷新缓冲区
  }
  bis.close();
  bos.close();
 }
登入後複製

运行结果(效率):

(2)单字节不带缓冲进行文件拷贝


/*
  * 单字节不带缓冲进行文件拷贝
  */
 public static void copyFileByByte(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+"不是一个文件");
  }
  FileInputStream in=new FileInputStream(srcFile);
  FileOutputStream out=new FileOutputStream(destFile);
  int c;
  while((c=in.read())!=-1){
   out.write(c);
   out.flush();//不带缓冲,可加可不加
  }
  in.close();
  out.close();
 }
登入後複製

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)


/*
  * 字节批量拷贝文件,不带缓冲
  */
 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 IllegalArgumentException(srcFile+"不是一个文件");
  }
  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();
 }
登入後複製

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!!)


/*
  * 多字节进行文件的拷贝,利用带缓冲的字节流
  */
 public static void copyFileByBuffers(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+"不是一个文件");
  }
  BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream(srcFile));
  BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(destFile));
  byte[] buf=new byte[20*1024];
  int c;
  while((c=bis.read(buf, 0, buf.length))!=-1){
   bos.write(buf, 0, c);
   bos.flush();//刷新缓冲区
  }
  bis.close();
  bos.close();
 }
登入後複製

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-------------------------------


String file1="C:\\Users\\acer\\workspace\\encode\\new4\\test1";
  String file2="C:\\Users\\acer\\workspace\\encode\\new4\\test2";
  InputStreamReader isr=new InputStreamReader(new FileInputStream(file1));
  OutputStreamWriter osw=new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(file2));
//  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个位置到数组长度
  //返回的是读到的字符个数
  while((c=isr.read(buffer,0,buffer.length))!=-1){
   String s=new String(buffer,0,c);//将char类型数组转化为String字符串
   System.out.println(s);
   osw.write(buffer,0,c);
   osw.flush();
   //osw.write(s);
   //osw.flush();
  }
  isr.close();
  osw.close();
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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。


 FileReader fr = new FileReader("C:\\Users\\acer\\workspace\\encode\\new4\\test1"); //输入流
 FileWriter fw = new FileWriter(C:\\Users\\acer\\workspace\\encode\\new4\\test2");//输出流
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char[] buffer=new char[8*1024];
  int c;
  while((c=fr.read(buffer, 0, buffer.length))!=-1){
   fw.write(buffer, 0, c);
   fw.flush();
  }
  fr.close();
  fw.close();
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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);
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使用方法:


//对文件进行读写操作
  String file1="C:\\Users\\acer\\workspace\\encode\\new4\\test1";
  String file2="C:\\Users\\acer\\workspace\\encode\\new4\\test2";
  BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(
    new FileInputStream(file1)));
  BufferedWriter bw=new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(
    new FileOutputStream(file2)));
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();
   bw.flush();
}
    br.close();
  bw.close();
}
登入後複製

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:


String file1="C:\\Users\\acer\\workspace\\encode\\new4\\test1";
  String file2="C:\\Users\\acer\\workspace\\encode\\new4\\test2";
  BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(
    new FileInputStream(file1)));
PrintWriter pw=new PrintWriter(file2);
//PrintWriter pw=new PrintWriter(outputStream, autoFlush);//可以指定是否自动flush
String line;
  while((line=br.readLine())!=null){
   System.out.println(line);//一次读一行,并不能识别换行
   pw.println(line);//自动换行
   pw.flush();//指定自动flush后不需要写
  }
  br.close();
  pw.close();
}
登入後複製

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)。

以上是Java IO流之位元組流與字元流講解的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!

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