【JAVA高级&IO流】知识点整理

【JAVA高级&IO流】知识点整理

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

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)

    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)

    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:

    • windowsDOS 系统默认使用 \ 来表示
    • UNIX(linux)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:

*/
    @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

    @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
/*
    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

@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。

@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
//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/OInput/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

JavaIO 流共涉及 40 多个类,实际上非常规则,都是从如下 4
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InputStreamReader
输出流OutputStreamWriter

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:FileReaderFileWriter

读取

1、读入数据的基本操作

  • File 类的实例化
  • FileReader 流的实例化
  • ③ 读入的操作
  • ④ 资源的关闭
@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

@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

@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
@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

@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

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

@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

//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

@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 BufferedInputStreamBufferedOutputStream 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

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

@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 BufferedReaderBufferedWriter 实现文本文件的复制

@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

@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 InputStreamReaderOutputStreamWriter

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

@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 UnicodeASCII?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-8UTF-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 setInsetOut 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()

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: PrintStreamPrintWriter
    • 提供了一系列重载的 print()println()方法,用于多种数据类型的输出
    • PrintStreamPrintWriter 的输出不会抛出 IOException 异常
    • PrintStreamPrintWriter 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
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)
    • DataInputStreamDataOutputStream
    • 分别 “套接” 在 InputStreamOutputStream 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.

@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。

@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

ObjectInputStreamOjbectOutputSteam

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 statictransient 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 RMIJavaEE 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

@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

@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
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

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

/*
    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

/*
    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:

ObjectOutputStreamObjectInputStream 不能序列化 statictransient 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

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DataInputDataOutput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DataInputDataOutput 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

@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

@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

/*
    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
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, JavaNIO 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:

import java.io.File;
File file = new File("index.html");

但在JDK7出现之后,我们可以这样写:

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 FilesPaths 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。

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