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。

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：

*/
    @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/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

@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 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

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 BufferedReader 和 BufferedWriter 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 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

@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()

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

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.

@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

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

@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：

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

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

@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
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:

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 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。