# 概述
通过本篇笔记，整理 `JAVA` 体系中 `IO` 操作相关的知识点以及其使用场景等。
# 目录
[TOC]
# 主要内容
## 0x01：File类的使用
- `java.io.File` 类： 文件和文件目录路径的抽象表示形式，与平台无关
- `File` 能新建、删除、重命名文件和目录，但 File 不能访问文件内容本身。如果需要访问文件内容本身，则需要使用输入/输出流。
- 想要在 `Java` 程序中表示一个真实存在的文件或目录，那么必须有一个 `File` 对象，如果未使用该对象进行操作时，不会去校验该 `File` 对象指向的路径的合法性。
- `File` 对象可以作为参数传递给流的构造器
创建 `File` 对象的几种方法
- `public File(String pathname)`
以 `pathname` 为路径创建File对象，可以是绝对路径或者相对路径，如果 `pathname` 是相对路径，则默认的当前路径在系统属性 `user.dir` 中存储。
- 绝对路径： 是一个固定的路径,从盘符开始
- 相对路径： 是相对于某个位置开始
- `public File(String parent,String child)`
以 `parent` 为父路径， `child` 为子路径创建File对象。
- `public File(File parent,String child)`
根据一个父File对象和子文件路径创建File对象
路径分隔符：
- 路径中的每级目录之间用一个路径分隔符隔开。
- 路径分隔符和系统有关：
- `windows` 和 `DOS` 系统默认使用 `\` 来表示
- `UNIX（linux）` 和 `URL` 中使用 `/` 来表示
- `Java` 程序支持跨平台运行，因此路径分隔符要慎用。
- 为了解决这个隐患， `File` 类提供了一个常量：
- `public static final String separator`。根据操作系统，动态的提供分隔符。
举例：
```java
*/
@Test
public void test1(){
//构造器1
File file1 = new File("hello.txt");//相对于当前module
File file2 = new File("D:\\workspace_idea1\\JavaSenior\\day08\\he.txt");
System.out.println(file1);
System.out.println(file2);
//构造器2：
File file3 = new File("D:\\workspace_idea1","JavaSenior");
System.out.println(file3);
//构造器3：
File file4 = new File(file3,"hi.txt");
System.out.println(file4);
}
```
### 常用方法
File类的获取功能：
- `public String getAbsolutePath()`：
- 取绝对路径
- `public String getPath()` ：
获取路径
- `public String getName()` ：
获取名称
- `public String getParent()`：
获取上层文件目录路径。 若无， 返回 `null`
- `public long length()` ：
获取文件长度（即：字节数） 。 不能获取目录的长度。
- `public long lastModified()` ：
获取最后一次的修改时间， 毫秒值
- `public String[] list()` ：
获取指定目录下的所有文件或者文件目录的名称数组
- `public File[] listFiles()` ：
获取指定目录下的所有文件或者文件目录的 `File ` 数组
```java
@Test
public void test2(){
File file1 = new File("hello.txt");
File file2 = new File("d:\\io\\hi.txt");
System.out.println(file1.getAbsolutePath());
System.out.println(file1.getPath());
System.out.println(file1.getName());
System.out.println(file1.getParent());
System.out.println(file1.length());
System.out.println(new Date(file1.lastModified()));
System.out.println();
System.out.println(file2.getAbsolutePath());
System.out.println(file2.getPath());
System.out.println(file2.getName());
System.out.println(file2.getParent());
System.out.println(file2.length());
System.out.println(file2.lastModified());
}
```
File类的重命名功能：
- `public boolean renameTo(File dest)`: 把文件重命名为指定的文件路径
```java
/*
public boolean renameTo(File dest):把文件重命名为指定的文件路径
比如：file1.renameTo(file2)为例：
要想保证返回true,需要file1在硬盘中是存在的，且file2不能在硬盘中存在。
*/
@Test
public void test4(){
File file1 = new File("hello.txt");
File file2 = new File("D:\\io\\hi.txt");
boolean renameTo = file2.renameTo(file1);
System.out.println(renameTo);
}
```
File类的判断功能：
- `public boolean isDirectory()`：
判断是否是文件目录
- `public boolean isFile()` ：
判断是否是文件
- `public boolean exists()` ：
判断是否存在
- `public boolean canRead()` ：
判断是否可读
- `public boolean canWrite()` ：
判断是否可写
- `public boolean isHidden()` ：
判断是否隐藏
```java
@Test
public void test5(){
File file1 = new File("hello.txt");
file1 = new File("hello1.txt");
System.out.println(file1.isDirectory());
System.out.println(file1.isFile());
System.out.println(file1.exists());
System.out.println(file1.canRead());
System.out.println(file1.canWrite());
System.out.println(file1.isHidden());
System.out.println();
File file2 = new File("d:\\io");
file2 = new File("d:\\io1");
System.out.println(file2.isDirectory());
System.out.println(file2.isFile());
System.out.println(file2.exists());
System.out.println(file2.canRead());
System.out.println(file2.canWrite());
System.out.println(file2.isHidden());
}
```
File类的创建功能：
- `public boolean createNewFile()` ：
创建文件。 若文件存在， 则不创建， 返回false
- `public boolean mkdir()` ：
创建文件目录。 如果此文件目录存在， 就不创建了。如果此文件目录的上层目录不存在， 也不创建。
- `public boolean mkdirs()` ：
创建文件目录。 如果上层文件目录不存在， 一并创建
注意事项：如果你创建文件或者文件目录没有写盘符路径， 那么， 默认在项目路径下。
```java
@Test
public void test6() throws IOException {
File file1 = new File("hi.txt");
if(!file1.exists()){
//文件的创建
file1.createNewFile();
System.out.println("创建成功");
}else{//文件存在
file1.delete();
System.out.println("删除成功");
}
//文件目录的创建
File file1 = new File("d:\\io\\io1\\io3");
boolean mkdir = file1.mkdir();
if(mkdir){
System.out.println("创建成功1");
}
File file2 = new File("d:\\io\\io1\\io4");
boolean mkdir1 = file2.mkdirs();
if(mkdir1){
System.out.println("创建成功2");
}
}
```
File类的删除功能：
- `public boolean delete()`： 删除文件或者文件夹
注意事项：
- `Java` 中的删除不走回收站，直接对文件进行销毁。
- 要删除一个文件目录， 请注意该文件目录内不能包含文件或者文件目录
```java
//要想删除成功，io4文件目录下不能有子目录或文件
File file3 = new File("D:\\io\\io1\\io4");
file3 = new File("D:\\io\\io1");
System.out.println(file3.delete());
```
## 0x02：IO流原理
- `I/O` 是 `Input/Output` 的缩写， `I/O` 技术是非常实用的技术， 用于处理设备之间的数据传输。 如读/写文件，网络通讯等。
- `Java` 程序中，对于数据的输入/输出操作以 “流(stream)” 的方式进行。
- `java.io` 包下提供了各种 “流” 类和接口，用以获取不同种类的数据，并通过标准的方法输入或输出数据。
> 输入与输出
- 输入 `input`： 读取外部数据（磁盘、光盘等存储设备的数据）到程序（内存）中。
- 输出 `output`： 将程序（内存）数据输出到磁盘、光盘等存储设备中。
### 流的分类
* 操作数据单位：字节流、字符流
* 数据的流向：输入流、输出流
* 流的角色：节点流、处理流
`Java` 的 `IO` 流共涉及 `40` 多个类，实际上非常规则，都是从如下 `4` 个
抽象基类派生的。并由这四个类派生出来的子类名称都是以其父类名作为子类名后缀。
| (抽象基类) | 字节流 | 字符流 |
| ---------- | ------------ | ------ |
| 输入流 | InputStream | Reader |
| 输出流 | OutputStream | Writer |
### IO流的体系结构
### 节点流和处理流
节点流：直接从数据源或目的地读写数据
处理流：不直接连接到数据源或目的地，而是“连接” 在已存在的流（节点流或处理流）之上，通过对数据的处理为程序提供更为强大的读写功能。
可以理解为在节点流的基础上做了一层封装，作用：加快流的传输速度，如下图
## 0x03：字符流
字符流中常用的两个操作类：`FileReader`、`FileWriter`
> 读取
1、读入数据的基本操作
- ① `File` 类的实例化
- ② `FileReader` 流的实例化
- ③ 读入的操作
- ④ 资源的关闭
```java
@Test
public void testFileReader(){
FileReader fr = null;
try {
//1.实例化File类的对象，指明要操作的文件
File file = new File("hello.txt");//相较于当前Module
//2.提供具体的流
fr = new FileReader(file);
//3.数据的读入
//read():返回读入的一个字符。如果达到文件末尾，返回-1
int data;
while((data = fr.read()) != -1){
System.out.print((char)data);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//4.流的关闭操作
try {
if(fr != null)
fr.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
```
总结
- `read()` 的理解：返回读入的一个字符。如果达到文件末尾，返回 `-1`
- 异常的处理：为了保证流资源一定可以执行关闭操作。需要使用 `try-catch-finally` 处理。
- 读入的文件一定要存在，否则就会报 `FileNotFoundException`。
2、对 `read()` 操作升级：使用数组分段的接收数据
```java
@Test
public void testFileReader1() {
FileReader fr = null;
try {
//1.File类的实例化
File file = new File("hello.txt");
//2.FileReader流的实例化
fr = new FileReader(file);
//3.读入的操作
//read(char[] cbuf):返回每次读入cbuf数组中的字符的个数。如果达到文件末尾，返回-1
char[] cbuf = new char[5];
int len;
while((len = fr.read(cbuf)) != -1){
//方式二：
//错误的写法,对应着方式一的错误的写法
//String str = new String(cbuf);
//System.out.print(str);
//正确的写法
String str = new String(cbuf,0,len);
System.out.print(str);
//方式一：
//错误的写法
//for(int i = 0;i < cbuf.length;i++){
// System.out.print(cbuf[i]);
//}
//正确的写法：每次读到几个就取几个
//for(int i = 0;i < len;i++){
// System.out.print(cbuf[i]);
//}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(fr != null){
//4.资源的关闭
try {
fr.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
```
> 写入
写入的基本使用如下例子
```java
@Test
public void testFileWriter() {
FileWriter fw = null;
try {
//1.提供File类的对象，指明写出到的文件
File file = new File("hello1.txt");
//2.提供FileWriter的对象，用于数据的写出
fw = new FileWriter(file,false);
//3.写出的操作
fw.write("I have a dream!\n");
fw.write("you need to have a dream!");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//4.流资源的关闭
if(fw != null){
try {
fw.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
```
总结：
- `File` 对应的硬盘中的文件如果不存在，在输出的过程中，会自动创建此文件。
- `File` 对应的硬盘中的文件如果存在：
- `FileWriter(file,false) / FileWriter(file)`:
对原有文件的覆盖
- `FileWriter(file,true)`:
不会对原有文件覆盖，而是在原有文件基础上追加内容
### 实现 “文本” 文件的复制
- 1、创建File类的对象，指明读入和写出的文件
- 2、创建输入流和输出流的对象
- 3、数据读入和写出的操作
- 4、关闭流资源
```java
@Test
public void testFileReaderFileWriter() {
FileReader fr = null;
FileWriter fw = null;
try {
//1.创建File类的对象，指明读入和写出的文件
File srcFile = new File("hello.txt");
File destFile = new File("hello2.txt");
//不能使用字符流来处理图片等字节数据
// File srcFile = new File("爱情与友情.jpg");
// File destFile = new File("爱情与友情1.jpg");
//2.创建输入流和输出流的对象
fr = new FileReader(srcFile);
fw = new FileWriter(destFile);
//3.数据的读入和写出操作
char[] cbuf = new char[5];
int len;//记录每次读入到cbuf数组中的字符的个数
while((len = fr.read(cbuf)) != -1){
//每次写出len个字符
fw.write(cbuf,0,len);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//4.关闭流资源
//关闭输出流
try {
if(fw != null)
fw.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
//关闭输入流
try {
if(fr != null)
fr.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
```
> 说明：字符流不能用来处理图片等字节数据
## 0x04：节点流（文件流）
- 对于文本文件 (.txt .java .c .cpp)，使用字符流处理
- 对于非文本文件 (.jpg .mp3 .mp4 .avi .doc .ppt)，使用字节流处理
使用字节流 `FileInputStream` 处理文本文件，在输出时可能出现乱码。如下例子
```java
@Test
public void testFileInputStream() {
FileInputStream fis = null;
try {
//1. 造文件
File file = new File("hello.txt");
//2.造流
fis = new FileInputStream(file);
//3.读数据
byte[] buffer = new byte[5];
int len;//记录每次读取的字节的个数
while((len = fis.read(buffer)) != -1){
String str = new String(buffer,0,len);
System.out.print(str);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(fis != null){
//4.关闭资源
try {
fis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
```
文件内容
```
helloworld123中国人
```
输出结果
```java
helloworld123��国���
Process finished with exit code 0
```
原因：在 `utf8` 编码中，一个中文占 `3` 个字节，所以使用字节的方式去读取包含中文的 "文本类" 文件，可能会出现部分文字的字节丢失，而导致在输出具体内容时出现乱码。
如下例子，实现对图片的复制操作
```java
@Test
public void testFileInputOutputStream() {
FileInputStream fis = null;
FileOutputStream fos = null;
try {
//
File srcFile = new File("爱情与友情.jpg");
File destFile = new File("爱情与友情2.jpg");
//
fis = new FileInputStream(srcFile);
fos = new FileOutputStream(destFile);
//复制的过程
byte[] buffer = new byte[5];
int len;
while((len = fis.read(buffer)) != -1){
fos.write(buffer,0,len);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(fos != null){
//
try {
fos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(fis != null){
try {
fis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
```
将复制操作封装成方法
```java
//指定路径下文件的复制
public void copyFile(String srcPath,String destPath){
FileInputStream fis = null;
FileOutputStream fos = null;
try {
//
File srcFile = new File(srcPath);
File destFile = new File(destPath);
//
fis = new FileInputStream(srcFile);
fos = new FileOutputStream(destFile);
//复制的过程
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while((len = fis.read(buffer)) != -1){
fos.write(buffer,0,len);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(fos != null){
//
try {
fos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(fis != null){
try {
fis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
```
测试复制一个视频文件
```java
@Test
public void testCopyFile(){
long start = System.currentTimeMillis();
String srcPath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\01-视频.avi";
String destPath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\02-视频.avi";
//String srcPath = "hello.txt";
//String destPath = "hello3.txt";
copyFile(srcPath,destPath);
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("复制操作花费的时间为：" + (end - start));//618
}
```
## 0x05：缓冲流
* BufferedInputStream：字节流的输入缓冲流
* BufferedOutputStream：字节流的输出缓冲流
* BufferedReader：字符流的输入缓冲流
* BufferedWriter：字节流的输出缓冲流
作用：提高流的读取、写入的速度
为了提高数据读写的速度， `Java API` 提供了带缓冲功能的流类，在使用这些流类时，会创建一个内部缓冲区数组，缺省使用 `8192` 个字节(8Kb)的缓冲区。
缓冲流要 “套接” 在相应的节点流之上，根据数据操作单位可以把缓冲流分为：
使用 `BufferedInputStream` 和 `BufferedOutputStream` 实现对非文本文件的复制，并与节点流的读写速度对比，并将缓冲流的操作过程封装到方法
```java
public void copyFileWithBuffered(String srcPath,String destPath){
BufferedInputStream bis = null;
BufferedOutputStream bos = null;
try {
//1.造文件
File srcFile = new File(srcPath);
File destFile = new File(destPath);
//2.造流
//2.1 造节点流
FileInputStream fis = new FileInputStream((srcFile));
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destFile);
//2.2 造缓冲流
bis = new BufferedInputStream(fis);
bos = new BufferedOutputStream(fos);
//3.复制的细节：读取、写入
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while((len = bis.read(buffer)) != -1){
bos.write(buffer,0,len);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//4.资源关闭
//要求：先关闭外层的流，再关闭内层的流
if(bos != null){
try {
bos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(bis != null){
try {
bis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
```
> 说明：关闭外层流的同时，内层流也会自动的进行关闭。关于内层流的关闭，我们可以省略
执行方法
```java
@Test
public void testCopyFileWithBuffered(){
long start = System.currentTimeMillis();
String srcPath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\01-视频.avi";
String destPath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\03-视频.avi";
copyFileWithBuffered(srcPath,destPath);
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("复制操作花费的时间为：" + (end - start));
}
```
对比结果
- 节点流：618
- 缓冲流：176
处理方式对比
- 节点流
- 使用了缓冲流
使用 `BufferedReader` 和 `BufferedWriter` 实现文本文件的复制
```java
@Test
public void testBufferedReaderBufferedWriter(){
BufferedReader br = null;
BufferedWriter bw = null;
try {
//创建文件和相应的流
br = new BufferedReader(new FileReader(new File("dbcp.txt")));
bw = new BufferedWriter(new FileWriter(new File("dbcp1.txt")));
//读写操作
//方式一：使用char[]数组
// char[] cbuf = new char[1024];
// int len;
// while((len = br.read(cbuf)) != -1){
// bw.write(cbuf,0,len);
// bw.flush();
// }
//方式二：使用String
String data;
while((data = br.readLine()) != null){
//方法一：
// bw.write(data + "\n");//data中不包含换行符
//方法二：
bw.write(data);//data中不包含换行符
bw.newLine();//提供换行的操作
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//关闭资源
if(bw != null){
try {
bw.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(br != null){
try {
br.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
```
## 0x06：转换流
`InputStreamReader`：将一个字节的输入流转换为字符的输入流
`OutputStreamWriter`：将一个字符的输出流转换为字节的输出流
作用：提供字节流与字符流之间的转换
转换过程如下
解码：字节、字节数组 ---> 字符数组、字符串
编码：字符数组、字符串 ---> 字节、字节数组
1、`InputStreamReader` 的基本使用：
实现字节的输入流到字符的输入流的转换
> 此时处理异常的话，仍然应该使用try-catch-finally
```java
@Test
public void test1() throws IOException {
FileInputStream fis = new FileInputStream("dbcp.txt");
// InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis);//使用系统默认的字符集
//参数2指明了字符集，具体使用哪个字符集，取决于文件dbcp.txt保存时使用的字符集
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis,"UTF-8");//使用系统默认的字符集
char[] cbuf = new char[20];
int len;
while((len = isr.read(cbuf)) != -1){
String str = new String(cbuf,0,len);
System.out.print(str);
}
isr.close();
}
```
输出结果
由于该文件写入时使用的是 `utf-8` 编码，如果此时我们将转换流的编码指定为 `gbk` ，输出时则会出现乱码
```
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis,"gbk");//使用系统默认的字符集
```
2、综合使用 `InputStreamReader` 和 `OutputStreamWriter`
需求：读取时使用 `utf-8` 编码，在输出时使用 `gbk` 编码写入到另一个文件
> 此时处理异常的话，仍然应该使用try-catch-finally
```java
@Test
public void test2() throws Exception {
//1.造文件、造流
File file1 = new File("dbcp.txt");
File file2 = new File("dbcp_gbk.txt");
FileInputStream fis = new FileInputStream(file1);
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file2);
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis,"utf-8");
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos,"gbk");
//2.读写过程
char[] cbuf = new char[20];
int len;
while((len = isr.read(cbuf)) != -1){
osw.write(cbuf,0,len);
}
//3.关闭资源
isr.close();
osw.close();
}
```
### 字符编码
> 编码表的由来
计算机只能识别二进制数据，早期由来是电信号。为了方便应用计算机，让它可以识别各个国家的文字。就将各个国家的文字用数字来表示，并一一对应，形成一张表。这就是编码表。
> 常见的编码表
- `ISO8859-1`：拉丁码表。欧洲码表，用一个字节的8位表示。
- `GB2312`：中国的中文编码表。最多两个字节编码所有字符
- `GBK`：中国的中文编码表升级，融合了更多的中文文字符号。最多两个字节编码
- `Unicode`：国际标准码，融合了目前人类使用的所有字符。为每个字符分配唯一的字符码。所有的文字都用两个字节来表示。
- `UTF-8`：变长的编码方式，可用1-4个字节来表示一个字符。
> 补充
`Unicode` 不完美，这里就有三个问题，一个是，我们已经知道，英文字母只用一个字节表示就够了，第二个问题是如何才能区别 `Unicode` 和`ASCII`？计算机怎么知道两个字节表示一个符号，而不是分别表示两个符号呢？第三个，如果和 `GBK` 等双字节编码方式一样，用最高位是1或0表示两个字节和一个字节，就少了很多值无法用于表示字符，不够表示所有字符。 `Unicode` 在很长一段时间内无法推广，直到互联网的出现。
面向传输的众多 `UTF（UCS Transfer Format）`标准出现了，顾名思义， `UTF-8` 就是每次 `8` 个位传输数据，而 `UTF-16 `就是每次 `16` 个位。 这是为传输而设计的编码，并使编码无国界，这样就可以显示全世界上所有文化的字符了。
`Unicode` 只是定义了一个庞大的、全球通用的字符集，并为每个字符规定了唯一确定的编号，具体存储成什么样的字节流，取决于字符编码方案。 推荐的 `Unicode` 编码是 `UTF-8` 和 `UTF-16`
## 0x07：标准输入、输出流、打印流、数据流
**标准输入、输出流：**
- `System.in` : 标准的输入流，默认从键盘输入
System.in 的类型是 `InputStream`
- `System.out` :标准的输出流，默认从控制台输出
System.out 的类型是 `PrintStream`，其是 `OutputStream` 的子类`FilterOutputStream` 的子类。
默认输入设备是： 键盘， 输出设备是：显示器
重定向：通过 `System` 类的 `setIn`、 `setOut` 方法对默认设备进行改变。
- public static void setIn(InputStream in)
- public static void setOut(PrintStream out)
练习：从键盘输入字符串，要求将读取到的整行字符串转成大写输出。然后继续进行输入操作，直至当输入“e”或者“exit” 时，退出程序。
- 方法一：使用 `Scanner` 实现，调用 `next()` 返回一个字符串
- 方法二：使用 `System.in` 实现。
`System.in` ---> 转换流 ---> `BufferedReader的readLine()`
```java
public static void main(String[] args) {
BufferedReader br = null;
try {
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
br = new BufferedReader(isr);
while (true) {
System.out.println("请输入字符串：");
String data = br.readLine();
if ("e".equalsIgnoreCase(data) || "exit".equalsIgnoreCase(data)) {
System.out.println("程序结束");
break;
}
String upperCase = data.toUpperCase();
System.out.println(upperCase);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (br != null) {
try {
br.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
```
输出结果
**打印流：**
> 该内容作为了解就可以了，实际开发中用得较少。
- 实现将基本数据类型的数据格式转化为字符串输出
- 打印流： `PrintStream` 和 `PrintWriter`
- 提供了一系列重载的 `print()` 和 `println()`方法，用于多种数据类型的输出
- `PrintStream` 和 `PrintWriter` 的输出不会抛出 `IOException` 异常
- `PrintStream` 和 `PrintWriter` 有自动 `flush` 功能
- `PrintStream` 打印的所有字符都使用平台的默认字符编码转换为字节。在需要写入字符而不是写入字节的情况下，应该使用 `PrintWriter` 类。
- `System.out` 返回的是 `PrintStream` 的实例
```java
PrintStream ps = null;
try {
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("D:\\IO\\text.txt"));
// 创建打印输出流,设置为自动刷新模式(写入换行符或字节 '\n' 时都会刷新输出缓冲区)
ps = new PrintStream(fos, true);
if (ps != null) {// 把标准输出流(控制台输出)改成文件
System.setOut(ps);
}
for (int i = 0; i <= 255; i++) { // 输出ASCII字符
System.out.print((char) i);
if (i % 50 == 0) { // 每50个数据一行
System.out.println(); // 换行
}
}
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (ps != null) {
ps.close();
}
}
```
**数据流：**
- 为了方便地操作 `Java` 语言的基本数据类型和 `String` 的数据，可以使用数据流。
- 数据流有两个类： (用于读取和写出基本数据类型、 `String`类的数据）
- `DataInputStream` 和 `DataOutputStream`
- 分别 “套接” 在 `InputStream` 和 `OutputStream` 子类的流上
- DataInputStream 中的方法
- `boolean readBoolean()`
- `byte readByte()`
- `char readChar()`
- `float readFloat()`
- `double readDouble()`
- `short readShort()`
- `long readLong()`
- `int readInt()`
- `String readUTF()`
- `void readFully(byte[] b)`
- DataOutputStream 中的方法
- 将上述的方法的 `read` 改为相应的 `write` 即可。
练习：将内存中的字符串、基本数据类型的变量写出到文件中。
> 注意：处理异常的话，仍然应该使用try-catch-finally.
```java
@Test
public void test3() throws IOException {
//1.
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("data.txt"));
//2.
dos.writeUTF("刘建辰");
dos.flush();//刷新操作，将内存中的数据写入文件
dos.writeInt(23);
dos.flush();
dos.writeBoolean(true);
dos.flush();
//3.
dos.close();
}
```
将文件中存储的基本数据类型变量和字符串读取到内存中，保存在变量中。
```java
@Test
public void test4() throws IOException {
//1.
DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream("data.txt"));
//2.
String name = dis.readUTF();
int age = dis.readInt();
boolean isMale = dis.readBoolean();
System.out.println("name = " + name);
System.out.println("age = " + age);
System.out.println("isMale = " + isMale);
//3.
dis.close();
}
```
注意点：读取不同类型的数据的顺序要与当初写入文件时，保存的数据的顺序一致！
## 0x08：对象流
> 概述
`ObjectInputStream` 和 `OjbectOutputSteam`
用于存储和读取“基本数据类型”数据或“对象”的处理流。它的强大之处就是可以把`Java` 中的"对象"写入到数据源中，也能把"对象"从数据源中还原回来。
### 浅谈对象的序列化
序列化： 使用 `ObjectOutputStream` 类保存基本类型数据或对象。
反序列化： 使用 `ObjectInputStream` 类读取基本类型数据或对象。
注意：不能序列化 `static` 和`transient` 修饰的成员变量。
> java的transient关键字为我们提供了便利，你只需要实现Serilizable接口，将不需要序列化的属性前添加关键字transient，序列化对象的时候，这个属性就不会序列化到指定的目的地中。
- 对象序列化机制允许把内存中的 `Java` 对象转换成平台无关的二进制流，从而允许把这种二进制流持久地保存在磁盘上，或通过网络将这种二进制流传输到另一个网络节点。 当其它程序获取了这种二进制流，就可以恢复成原来的`Java`对象。
- 序列化的好处在于可将任何实现了`Serializable ` 接口的对象转化为字节数据，使其在保存和传输时可被还原。
- 序列化机制是 `JavaEE` 平台的基础：序列化是 `RMI`（Remote Method Invoke – 远程方法调用）过程的参数和返回值都必须实现的机制，而 `RMI` 是 `JavaEE` 的基础。
- 如果需要让某个对象支持序列化机制，则必须让对象所属的类及其属性是可序列化的，为了让某个类是可序列化的，该类必须实现如下两个接口之一。否则，会抛出 `NotSerializableException` 异常。
- Serializable
- Externalizable
凡是实现 `Serializable` 接口的类都有一个表示序列化版本标识符的静态变量
- `private static final long serialVersionUID;`
- `serialVersionUID` 用来表明类的不同版本间的兼容性。 简言之，其目的是以序列化对象进行版本控制，有关各版本反序列化时是否兼容。
- 如果类没有显示定义这个静态常量，它的值是 `Java` 运行时环境根据类的内部细节自动生成的。 若类的实例变量做了修改， `serialVersionUID` 可能发生变化。 故建议，对其进行显式声明。
```
```
简单来说， `Java` 的序列化机制是通过在运行时判断类的`serialVersionUID` 来验证版本一致性的。在进行反序列化时， `JVM` 会把传来的字节流中的 `serialVersionUID` 与本地相应实体类的 `serialVersionUID` 进行比较，如果相同就认为是一致的，可以进行反序列化，否则就会出现序列化版本不一致的异常。 (InvalidCastException)
### 使用“对象流“序列化对象
> 序列化的过程
若某个类实现了 `Serializable` 接口，则该类的对象就是可序列化的：
- 1、创建一个 `ObjectOutputStream`
- 2、调用 `ObjectOutputStream` 对象的 `writeObject`(对象) 方法输出可序列化对象
- 3、注意写出一次，操作 `flush()` 一次
> 操作举例
```java
@Test
public void testObjectOutputStream(){
ObjectOutputStream oos = null;
try {
//1.
oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.dat"));
//2.
oos.writeObject(new String("我爱北京天安门"));
oos.flush();//刷新操作
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(oos != null){
//3.
try {
oos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
```
输出结果是一堆被序列化过的数据，需要通过反序列化的操作才能转为明文数据
- 1、创建一个 `ObjectInputStream`
- 2、调用 `readObject()` 方法读取流中的对象
强调： 如果某个类的属性不是基本数据类型或 `String` 类型，而是另一个引用类型，那么这个引用类型必须是可序列化的，否则拥有该类型的 `Field` 的类也不能序列化
> 反序列化操作举例
```java
@Test
public void testObjectInputStream(){
ObjectInputStream ois = null;
try {
ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.dat"));
Object obj = ois.readObject();
String str = (String) obj;
System.out.println(str);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(ois != null){
try {
ois.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
```
输出结果
```
我爱北京天安门
Process finished with exit code 0
```
### 自定义类的“序列化”和"反序列化"
自定义类需要满足以下几点要求，方可进行序列化操作
* 需要实现接口：`Serializable`
- 当前类提供一个全局常量：`serialVersionUID`
```java
public class Person implements Serializable{
public static final long serialVersionUID = 475463534532L;
private String name;
private int age;
private int id;
private Account acct;
public Person(String name, int age, int id) {
this.name = name;
this.age = age;
this.id = id;
}
public Person(String name, int age, int id, Account acct) {
this.name = name;
this.age = age;
this.id = id;
this.acct = acct;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", id=" + id +
", acct=" + acct +
'}';
}
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public Person() {
}
}
```
除了当前 `Person` 类需要实现 `Serializable` 接口之外，还必须保证其内部所有属性也必须是可序列化的。（默认情况下，基本数据类型可序列化）
如上述的 `Person` 类中有一个成员变量是 `Account` 类型的，所以该类也需要声明为可序列化的，如下代码
```java
class Account implements Serializable{
public static final long serialVersionUID = 4754534532L;
private double balance;
@Override
public String toString() {
return "Account{" +
"balance=" + balance +
'}';
}
public double getBalance() {
return balance;
}
public void setBalance(double balance) {
this.balance = balance;
}
public Account(double balance) {
this.balance = balance;
}
}
```
修改之前的代码，对 `Person` 对象进行序列化操作
```java
/*
序列化过程：将内存中的java对象保存到磁盘中或通过网络传输出去
使用ObjectOutputStream实现
*/
@Test
public void testObjectOutputStream(){
ObjectOutputStream oos = null;
try {
//1.
oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.dat"));
//2.
oos.writeObject(new String("我爱北京天安门"));
oos.flush();//刷新操作
oos.writeObject(new Person("王铭",23));
oos.flush();
oos.writeObject(new Person("张学良",23,1001,new Account(5000)));
oos.flush();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(oos != null){
//3.
try {
oos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
```
执行上述的序列化代码后，我们对写处的序列化文件进行 “反序列化” 操作，并输出结果
```java
/*
反序列化：将磁盘文件中的对象还原为内存中的一个java对象
使用ObjectInputStream来实现
*/
@Test
public void testObjectInputStream(){
ObjectInputStream ois = null;
try {
ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.dat"));
Object obj = ois.readObject();
String str = (String) obj;
Person p = (Person) ois.readObject();
Person p1 = (Person) ois.readObject();
System.out.println(str);
System.out.println(p);
System.out.println(p1);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(ois != null){
try {
ois.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
```
输出结果
```
我爱北京天安门
Person{name='王铭', age=23, id=0, acct=null}
Person{name='张学良', age=23, id=1001, acct=Account{balance=5000.0}}
Process finished with exit code 0
```
补充：
`ObjectOutputStream` 和 `ObjectInputStream` 不能序列化 `static` 和`transient` 修饰的成员变量，反之，如果不想将指定成员进行序列化，则可以使用 `transient` 关键字进行修饰，例如
```java
private transient int id;
```
## 0x09：随机储存文件流（RandomAccessFile）
> 概述
RandomAccessFile 声明在 `java.io` 包下，但直接继承于`java.lang.Object` 类。 并且它实现了`DataInput`、 `DataOutput`这两个接口，也就意味着这个类既可以读也可以写。
RandomAccessFile 类支持 “随机访问” 的方式，程序可以直接跳到文件的任意
地方来读、写文件。
- 支持只访问文件的部分内容
- 可以向已存在的文件后追加内容
`RandomAccessFile` 对象包含一个记录指针，用以标示当前读写处的位置。
RandomAccessFile 类对象可以自由移动记录指针：
- `long getFilePointer()`： 获取文件记录指针的当前位置
- `void seek(long pos)`： 将文件记录指针定位到 `pos` 位置
> 构造器
- public RandomAccessFile(File file, String mode)
- public RandomAccessFile(String name, String mode)
创建 `RandomAccessFile` 类实例需要指定一个 `mode` 参数，该参数指定 RandomAccessFile 的访问模式：
- `r`: 以只读方式打开
- `rw`：打开以便读取和写入
- `rwd`:打开以便读取和写入；同步文件内容的更新
- `rws`: 打开以便读取和写入； 同步文件内容和元数据的更新
模式为只读 `r`。则不会创建文件，而是会去读取一个已经存在的文件，
如果读取的文件不存在则会出现异常。
如果模式为 `rw` 读写。如果文件不存在则会去创建文件，如果存在则不会创建
> 使用举例
RandomAccessFile 直接继承于 `java.lang.Object` 类，实现了`DataInput` 和 `DataOutput` 接口，并且 `RandomAccessFile` 既可以作为一个输入流，又可以作为一个输出流。
如下例子
```java
@Test
public void test1() {
RandomAccessFile raf1 = null;
RandomAccessFile raf2 = null;
try {
//1.
raf1 = new RandomAccessFile(new File("爱情与友情.jpg"),"r");
raf2 = new RandomAccessFile(new File("爱情与友情1.jpg"),"rw");
//2.
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while((len = raf1.read(buffer)) != -1){
raf2.write(buffer,0,len);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//3.
if(raf1 != null){
try {
raf1.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(raf2 != null){
try {
raf2.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
```
如果 `RandomAccessFile` 作为输出流时，写出到的文件如果不存在，则在执行过程中自动创建。如果写出到的文件 存在，则会对原有文件内容进行覆盖。（默认情况下，从头覆盖），如下例子
```java
@Test
public void test2() throws IOException {
RandomAccessFile raf1 = new RandomAccessFile("hello.txt","rw");
raf1.seek(3);//将指针调到角标为3的位置
raf1.write("xyz".getBytes());//
raf1.close();
}
```
hello.txt 文件原有的内容
```
abcdefghi
```
运行上述代码后，由于将指针移动到了 `3` 所以原有的内容 `def` 被覆盖为了 `xyz` ，如下
```
abcxyzghi
```
可以通过相关的操作，实现 `RandomAccessFile` “插入” 数据的效果
```java
/*
使用RandomAccessFile实现数据的插入效果
*/
@Test
public void test3() throws IOException {
RandomAccessFile raf1 = new RandomAccessFile("hello.txt","rw");
raf1.seek(3);//将指针调到角标为3的位置
//保存指针3后面的所有数据到StringBuilder中
StringBuilder builder = new StringBuilder((int) new File("hello.txt").length());
byte[] buffer = new byte[20];
int len;
while((len = raf1.read(buffer)) != -1){
builder.append(new String(buffer,0,len)) ;
}
//调回指针，写入“xyz”
raf1.seek(3);
raf1.write("xyz".getBytes());
//将StringBuilder中的数据写入到文件中
raf1.write(builder.toString().getBytes());
raf1.close();
}
```
文件原有的内容为
```
abcxyzghi
```
执行上述代码后，将指针移动到了 `3` 的位置，并且在 `xyz ` 前面插入了字符串 `666`
```
abc666xyzghi
```
思考：将 `StringBuilder` 替换为 `ByteArrayOutputStream`
> 应用场景
我们可以用 `RandomAccessFile` 这个类，来实现一个多线程断点下载的功能，用过下载工具的朋友们都知道，下载前都会建立两个临时文件，一个是与被下载文件大小相同的空文件，另一个是记录文件指针的位置文件，每次暂停的时候，都会保存上一次的指针，然后断点下载的时候，会继续从上一次的地方下载，从而实现断点下载或上传的功能，有兴趣的朋友们可以自己实现下。
## 0x0A：流的基本应用小节
- 流是用来处理数据的。
- 处理数据时，一定要先明确数据源，与数据目的地
- 数据源可以是文件，可以是键盘。
- 数据目的地可以是文件、显示器或者其他设备。
- 而流只是在帮助数据进行传输,并对传输的数据进行处理，比如过滤处理、转换处理等。
## 0x0B：NIO.2中Path、 Paths、 Files类的使用
### 什么是NIO？
Java NIO (New IO， Non-Blocking IO) 是从 `Java 1.4` 版本开始引入的一套新
的 `IO API`，可以替代标准的 `Java IO API`。 NIO与原来的 `IO` 有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同， `NIO` 支持面向缓冲区的(IO是面向流的)、基于通道的 `IO` 操作。 `NIO` 将以更加高效的方式进行文件的读写操作。
`Java API` 中提供了两套 `NIO`， 一套是针对标准输入输出 `NIO`， 另一套就是网络编程NIO。
**java.nio.channels.Channel**
- `FileChannel`: 处理本地文件
- `SocketChannel`： TCP网络编程的客户端的Channel
- `ServerSocketChannel`: TCP网络编程的服务器端的Channel
- `DatagramChannel`： UDP网络编程中发送端和接收端的Channel
### NIO. 2
随着 `JDK 7` 的发布， `Java` 对 `NIO` 进行了极大的扩展，增强了对文件处理和文件系统特性的支持，以至于我们称他们为 `NIO.2`。因为 `NIO` 提供的一些功能， `NIO` 已经成为文件处理中越来越重要的部分。
### Path、 Paths和Files核心API
早期的 `Java` 只提供了一个File类来访问文件系统，但 `File` 类的功能比较有限，所提供的方法性能也不高。而且， 大多数方法在出错时仅返回失败，并不会提供异常信息。
`NIO. 2` 为了弥补这种不足，引入了 `Path` 接口，代表一个平台无关的平台路径，描述了目录结构中文件的位置。 `Path` 可以看成是 `File` 类的升级版本，实际引用的资源也可以不存在。
在以前IO操作都是这样写的:
```java
import java.io.File;
File file = new File("index.html");
```
但在`JDK7`出现之后，我们可以这样写：
```JAVA
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;z
Path path = Paths.get("index.html");
```
同时， NIO.2 在 `java.nio.file` 包下还提供了 `Files`、 `Paths` 工具类， `Files` 包含了大量静态的工具方法来操作文件； `Paths` 则包含了两个返回`Path` 的静态工厂方法。如下
Paths 类提供的静态 `get()` 方法用来获取 `Path` 对象：
- `static Path get(String first, String … more) `
用于将多个字符串串连成路径
- `static Path get(URI uri)`
返回指定uri对应的Path路径
#### Path 常用方法
- `String toString()` ：
返回调用 Path 对象的字符串表示形式
- `boolean startsWith(String path)` :
判断是否以 path 路径开始
- `boolean endsWith(String path)` :
判断是否以 path 路径结束
- `boolean isAbsolute()` :
判断是否是绝对路径
- `Path getParent()` ：
返回Path对象包含整个路径，不包含 Path 对象指定的文件路径
- `Path getRoot()` ：
返回调用 Path 对象的根路径
- `Path getFileName()` :
返回与调用 Path 对象关联的文件名
- `int getNameCount()` :
返回Path 根目录后面元素的数量
- `Path getName(int idx)` :
返回指定索引位置 idx 的路径名称
- `Path toAbsolutePath()` :
作为绝对路径返回调用 Path 对象
- `Path resolve(Path p)` :
合并两个路径，返回合并后的路径对应的Path对象
- `File toFile()`:
将Path转化为File类的对象
#### Files类常用的方法
- `Path copy(Path src, Path dest, CopyOption … how) :`
文件的复制
- `Path createDirectory(Path path, FileAttribute<?> … attr) :`
创建一个目录
- `Path createFile(Path path, FileAttribute<?> … arr) :`
创建一个文件
- `void delete(Path path) :`
删除一个文件/目录，如果不存在，执行报错
- `void deleteIfExists(Path path) :`
Path对应的文件/目录如果存在，执行删除
- `Path move(Path src, Path dest, CopyOption…how) :`
将 src 移动到 dest 位置
- `long size(Path path) :`
返回 path 指定文件的大小
**Files常用方法：用于判断**
- `boolean exists(Path path, LinkOption … opts)` :
判断文件是否存在
- `boolean isDirectory(Path path, LinkOption … opts)` :
判断是否是目录
- `boolean isRegularFile(Path path, LinkOption … opts)` :
判断是否是文件
- `boolean isHidden(Path path)` :
判断是否是隐藏文件
- `boolean isReadable(Path path)` :
判断文件是否可读
- `boolean isWritable(Path path)` :
判断文件是否可写
- `boolean notExists(Path path, LinkOption … opts)` :
判断文件是否不存在
**Files常用方法：用于操作内容**
- `SeekableByteChannel newByteChannel(Path path, OpenOption…how)`
获取与指定文件的连接， how 指定打开方式。
- `DirectoryStream<Path> newDirectoryStream(Path path)` :
打开 path 指定的目录
- `InputStream newInputStream(Path path, OpenOption…how)`
获取 InputStream 对象
- `OutputStream newOutputStream(Path path, OpenOption…how) `
获取 OutputStream 对象
# 总结
通过对本篇笔记的整理，巩固了对 `JAVA` 基础体系中的常用的 `IO` 流、`NIO` 等以及常用的工具类、方法等，以便后续在实际开发的过程中可以用作参考。
【Java进阶】IO流
