彻底明白 Java 语言中的IO系统
2024年03月03日
Java的核心库java.io提供了全面的IO接口，包括：文件读写，标准设备输出等等。Java中IO是以流为基础进行输入输出的，所有数据被串行化写入输出流，或者从输入流读入。在具体使用中很多初学者对Java.io包的使用非常含糊，本文将详细解说关于Java.io的使用。一．Input和Output
1.stream代表的是任何有能力产出数据的数据源，或是任何有能力接收数据的接收源。在Java的IO系统中，所有的stream（包括Input和Out stream）都包括两种类型：
1.1以字节为导向的stream
以字节为导向的stream，表示以字节为单位从stream中读取或往stream中写入信息。以字节为导向的stream包括下面几种类型：
input
stream：
1)ByteArrayInputStream：把内存中的一个缓冲区作为InputStream使用
2)StringBufferInputStream：把一个String对象作为InputStream
3)FileInputStream：把一个文件作为InputStream，实现对文件的读取操作
4)PipedInputStream：实现了pipe的概念，主要在线程中使用
5)SequenceInputStream：把多个InputStream合并为一个InputStream
Out
stream
1)ByteArrayOutputStream：把信息存入内存中的一个缓冲区中
2)FileOutputStream：把信息存入文件中
3)PipedOutputStream：实现了pipe的概念，主要在线程中使用
4)SequenceOutputStream：把多个OutStream合并为一个OutStream
1.2以Unicode字符为导向的stream
以Unicode字符为导向的stream，表示以Unicode字符为单位从stream中读取或往stream中写入信息。以Unicode字符为导向的stream包括下面几种类型：
Input
Stream
1)CharArrayReader：与ByteArrayInputStream对应
2)StringReader：与StringBufferInputStream对应
3)FileReader：与FileInputStream对应
4)PipedReader：与PipedInputStream对应
Out
Stream
1)CharArrayWrite：与ByteArrayOutputStream对应
2)StringWrite：无与之对应的以字节为导向的stream
3)FileWrite：与FileOutputStream对应
4)PipedWrite：与PipedOutputStream对应
以字符为导向的stream基本上对有与之相对应的以字节为导向的stream。两个对应类实现的功能相同，字是在操作时的导向不同。如CharArrayReader：和ByteArrayInputStream的作用都是把内存中的一个缓冲区作为InputStream使用，所不同的是前者每次从内存中读取一个字节的信息，而后者每次从内存中读取一个字符。
1.3两种不现导向的stream之间的转换
InputStreamReader和OutputStreamReader：把一个以字节为导向的stream转换成一个以字符为导向的stream。
2.stream添加属性
2.1“为stream添加属性”的作用
运用上面介绍的Java中操作IO的API，我们就可完成我们想完成的任何操作了。但通过FilterInputStream和FilterOutStream的子类，我们可以为stream添加属性。下面以一个例子来说明这种功能的作用。
如果我们要往一个文件中写入数据，我们可以这样操作：
FileOutStream fs=new FileOutStream(“test.txt”);
然后就可以通过产生的fs对象调用write()函数来往test.txt文件中写入数据了。但是，如果我们想实现“先把要写入文件的数据先缓存到内存中，再把缓存中的数据写入文件中”的功能时，上面的API就没有一个能满足我们的需求了。但是通过FilterInputStream和FilterOutStream的子类，为FileOutStream添加我们所需要的功能。
2.2 FilterInputStream的各种类型
2.2.1用于封装以字节为导向的InputStream
1)DataInputStream：从stream中读取基本类型（int、char等）数据。
2)BufferedInputStream：使用缓冲区
3)LineNumberInputStream：会记录input stream内的行数，然后可以调用getLineNumber()和setLineNumber(int)
4)PushbackInputStream：很少用到，一般用于编译器开发
2.2.2用于封装以字符为导向的InputStream
1)没有与DataInputStream对应的类。除非在要使用readLine()时改用BufferedReader，否则使用DataInputStream
2)BufferedReader：与BufferedInputStream对应
3)LineNumberReader：与LineNumberInputStream对应
4)PushBackReader：与PushbackInputStream对应
2.3 FilterOutStream的各种类型
2.2.3用于封装以字节为导向的OutputStream
1)DataIOutStream：往stream中输出基本类型（int、char等）数据。
2)BufferedOutStream：使用缓冲区
3)PrintStream：产生格式化输出
2.2.4用于封装以字符为导向的OutputStream
1)BufferedWrite：与对应
2)PrintWrite：与对应
3.RandomAccessFile
1)可通过RandomAccessFile对象完成对文件的读写操作
2)在产生一个对象时，可指明要打开的文件的性质：r，只读；w，只写；rw可读写
3)可以直接跳到文件中指定的位置
4.I/O应用的一个例子
java代码
import java.io.*;
public class TestIO{
public static void main(String[]args)
throws IOException{
//1.以行为单位从一个文件读取数据
BufferedReader in=new BufferedReader(
new FileReader("F:\\nepalon\\TestIO.java"));
String s,s2=new String();
while((s=in.readLine())!=null)
s2+=s+"\n";
in.close();
//1b.接收键盘的输入
BufferedReader stdin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("Enter a line:");
System.out.println(stdin.readLine());
//2.从一个String对象中读取数据
StringReader in2=new StringReader(s2);
int c;
while((c=in2.read())!=-1)
System.out.println((char)c);
in2.close();
//3.从内存取出格式化输入
try{
DataInputStream in3=new DataInputStream(new ByteArrayInputStream(s2.getBytes()));
while(true)
System.out.println((char)in3.readByte());
}
catch(EOFException e){
System.out.println("End of stream");
}
//4.输出到文件
try{
BufferedReader in4=new BufferedReader(new StringReader(s2));
PrintWriter out1=new PrintWriter(new BufferedWriter(new FileWriter("F:\\nepalon\\TestIO.out")));
int lineCount=1;
while((s=in4.readLine())!=null)
out1.println(lineCount+++"："+s);
out1.close();
in4.close();
}
catch(EOFException ex){
System.out.println("End of stream");
}
//5.数据的存储和恢复
try{
DataOutputStream out2=new DataOutputStream(new BufferedOutputStream(
new FileOutputStream("F:\\nepalon\\Data.txt")));
out2.writeDouble(3.1415926);
out2.writeChars("\nThas was pi:writeChars\n");
out2.writeBytes("Thas was pi:writeByte\n");
out2.close();
DataInputStream in5=new DataInputStream(
new BufferedInputStream(new FileInputStream("F:\\nepalon\\Data.txt")));
BufferedReader in5br=new BufferedReader(new InputStreamReader(in5));
System.out.println(in5.readDouble());
System.out.println(in5br.readLine());
System.out.println(in5br.readLine());
}
catch(EOFException e){
System.out.println("End of stream");
}
//6.通过RandomAccessFile操作文件
RandomAccessFile rf=new RandomAccessFile("F:\\nepalon\\rtest.dat","rw");
for(int i=0;i<10;i++)
rf.writeDouble(i*1.414);
rf.close();
rf=new RandomAccessFile("F:\\nepalon\\rtest.dat","r");
for(int i=0;i<10;i++)
System.out.println("Value"+i+"："+rf.readDouble());
rf.close();
rf=new RandomAccessFile("F:\\nepalon\\rtest.dat","rw");
rf.seek(5*8);
rf.writeDouble(47.0001);
rf.close();
rf=new RandomAccessFile("F:\\nepalon\\rtest.dat","r");
for(int i=0;i<10;i++)
System.out.println("Value"+i+"："+rf.readDouble());
rf.close();
}
}
关于代码的解释（以区为单位）：
1区中，当读取文件时，先把文件内容读到缓存中，当调用in.readLine()时，再从缓存中以字符的方式读取数据（以下简称“缓存字节读取方式”）。
1b区中，由于想以缓存字节读取方式从标准IO（键盘）中读取数据，所以要先把标准IO（System.in）转换成字符导向的stream，再进行BufferedReader封装。
2区中，要以字符的形式从一个String对象中读取数据，所以要产生一个StringReader类型的stream。
