IO流

一、File类的使用
- 1.常用构造器
- 2.路径分隔符
- 3.常用方法
二、IO流原理
- Java IO原理
三、流的分类
- 1.输入流
- - (1)InputStream & Reader
  - (2)InputStream
  - (3)Reader
- 2.输出流
- - (1)OutputStream & Writer
  - (2)OutputStream
  - (3)Writer
- 3.节点流
- - (1)读取文件（输入）
  - - 1.字符输入FileReader (read(char[] cbuf))
    - 2.字节输入FileInputStream (read(byte[] buffer))：
  - (2)写入文件（输出）
  - - 1.字符输出FileWriter (write(char[] cbuf,0,len)
    - 2.字符输出FileOutputStream (write(byte[] buffer,0,len)
  - (3)注意点：
- 4.缓冲流
- 5.转换流
- - （1）概述
  - （3）补充:字符编码
- 6.标准输入、输出流

一、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，但是Java程序中的一个File对象，可能没有一个真实存在的文件或目录。
File对象可以作为参数传递给流的构造器

1.常用构造器

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

举例说明：

@Testpublic void test1(){//构造器1File file1 = new File("hello.txt");//相对于当前moduleFile file2 =  new File("E:\\Me\\src\\study1\\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);}

2.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和URL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，通过 File.separator动态的提供分隔符。
 举例：

File file1 = new File("d:\\atguigu\\info.txt");
File file2 = new File("d:" + File.separator + "atguigu" + File.separator + "info.txt");
File file3 = new File("d:/atguigu");

3.常用方法

File类的获取功能

public String getAbsolutePath()：获取绝对路径
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

举例：

@Testpublic void test2(){File file1 = new File("hello.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()));}

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

举例：

@Testpublic 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

举例：

@Testpublic void test5(){File file1 = new File("hello.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());}

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。

举例：

@Testpublic void test7(){//文件的创建File file1 = new File("io1.txt");if(!file1.exists()){//文件的创建try {file1.createNewFile();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("创建成功");}//文件目录的创建//方式1：File file2 = new File("e:\\io\\io1\\io3");boolean mkdir1 = file2.mkdir();if(mkdir1){System.out.println("创建成功1");}//方式2File file3 = new File("e:\\io\\io1\\名词总结");boolean mkdir2 = file3.mkdirs();if(mkdir2){System.out.println("创建成功2");}//要想删除成功，io4文件目录下不能有子目录或文件File file4 = new File("D:\\io\\io1");System.out.println(file3.delete());}

File类的删除功能

public boolean delete()：删除文件或者文件夹
删除注意事项：
Java中的删除不走回收站。
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

二、IO流原理

Java IO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。

三、流的分类

按操作数据单位不同分为：字节流(8 bit)，字符流(16 bit)
按数据流的流向不同分为：输入流，输出流
按流的角色的不同分为：节点流，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。
流的体系结构：

1.Java的IO流共涉及40多个类，实际上非常规则，都是从以上4个抽象基类派生的。
2.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。
IO 流体系

1.输入流

(1)InputStream & Reader

InputStream 和 Reader 是所有输入流的基类。
InputStream（典型实现：FileInputStream）
int read()
int read(byte[] b)
int read(byte[] b, int off, int len)
Reader（典型实现：FileReader）
int read()
int read(char [] c)
int read(char [] c, int off, int len)
程序中打开的文件 IO 资源不属于内存里的资源，垃圾回收机制无法回收该资源，所以应该显式关闭文件 IO 资源。
FileInputStream 从文件系统中的某个文件中获得输入字节。FileInputStream 用于读取非文本数据之类的原始字节流。要读取字符流，需要使用 FileReader

(2)InputStream

int read()
从输入流中读取数据的下一个字节。返回 0 到 255 范围内的 int 字节值。如果因为已经到达流末尾而没有可用的字节，则返回值 -1。
int read(byte[] b)
从此输入流中将最多 b.length 个字节的数据读入一个 byte 数组中。如果因为已经到达流末尾而没有可用的字节，则返回值 -1。否则以整数形式返回实际读取的字节数。
int read(byte[] b, int off,int len)
将输入流中最多 len 个数据字节读入 byte 数组。尝试读取 len 个字节，但读取的字节也可能小于该值。以整数形式返回实际读取的字节数。如果因为流位于文件末尾而没有可用的字节，则返回值 -1。
public void close() throws IOException
关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。

(3)Reader

int read()
读取单个字符。作为整数读取的字符，范围在 0 到 65535 之间 (0x00-0xffff)（2个字节的Unicode码），如果已到达流的末尾，则返回 -1
int read(char[] cbuf)
将字符读入数组。如果已到达流的末尾，则返回 -1。否则返回本次读取的字符数。
int read(char[] cbuf,int off,int len)
将字符读入数组的某一部分。存到数组cbuf中，从off处开始存储，最多读len个字符。如果已到达流的末尾，则返回 -1。否则返回本次读取的字符数。
public void close() throws IOException
关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。

2.输出流

(1)OutputStream & Writer

OutputStream 和 Writer 也非常相似：
 void write(int b/int c);
 void write(byte[] b/char[] cbuf);
 void write(byte[] b/char[] buff, int off, int len);
 void flush();
 void close(); 需要先刷新，再关闭此流
因为字符流直接以字符作为操作单位，所以 Writer 可以用字符串来替换字符数组，即以 String 对象作为参数
 void write(String str);
 void write(String str, int off, int len);
FileOutputStream 从文件系统中的某个文件中获得输出字节。FileOutputStream 用于写出非文本数据之类的原始字节流。要写出字符流，需要使用 FileWriter

(2)OutputStream

void write(int b)
将指定的字节写入此输出流。write 的常规协定是：向输出流写入一个字节。要写入的字节是参数 b 的八个低位。b 的 24 个高位将被忽略。即写入0~255范围的。
void write(byte[] b)
将 b.length 个字节从指定的 byte 数组写入此输出流。write(b) 的常规协定是：应该与调用 write(b, 0, b.length) 的效果完全相同。
void write(byte[] b,int off,int len)
将指定 byte 数组中从偏移量 off 开始的 len 个字节写入此输出流。
public void flush()throws IOException
刷新此输出流并强制写出所有缓冲的输出字节，调用此方法指示应将这些字节立即写入它们预期的目标。
public void close() throws IOException
关闭此输出流并释放与该流关联的所有系统资源。

(3)Writer

void write(int c)
写入单个字符。要写入的字符包含在给定整数值的 16 个低位中，16 高位被忽略。即写入0 到 65535 之间的Unicode码。
void write(char[] cbuf)
写入字符数组。
void write(char[] cbuf,int off,int len)
写入字符数组的某一部分。从off开始，写入len个字符
void write(String str)
写入字符串。
void write(String str,int off,int len)
写入字符串的某一部分。
void flush()
刷新该流的缓冲，则立即将它们写入预期目标。
public void close() throws IOException
关闭此输出流并释放与该流关联的所有系统资源。

3.节点流

(1)读取文件（输入）

主要步骤：

说明点：
1. read()的理解：返回读入的一个字符。如果达到文件末尾，返回-1
2. 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
3. 读入的文件一定要存在，否则就会报FileNotFoundException。
举例说明：

1.字符输入FileReader (read(char[] cbuf))

@Testpublic 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-1char[] cbuf = new char[5];int len;while((len = fr.read(cbuf)) != -1){//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
//                for(int i = 0;i < len;i++){//                    System.out.print(cbuf[i]);
//                }//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);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {if(fr != null){//4.资源的关闭try {fr.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}

2.字节输入FileInputStream (read(byte[] buffer))：

 //使用字节流FileInputStream处理文本文件，可能出现乱码。@Testpublic 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();}}}}

(2)写入文件（输出）

主要步骤：

说明：
1. 输出操作，对应的File可以不存在的。并不会报异常
2.
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：
如果流使用的构造器是：FileWriter(file,false) / FileWriter(file):对原有文件的覆盖
如果流使用的构造器是：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

1.字符输出FileWriter (write(char[] cbuf,0,len)

一般写法：

@Testpublic 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();}}}}

升级操作（一个读取一个写入）：

@Testpublic 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try {if(fw != null)fw.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if(fr != null)fr.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}
}

2.字符输出FileOutputStream (write(byte[] buffer,0,len)

@Testpublic 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();}}}}

(3)注意点：

定义文件路径时，注意：可以用“/”或者“\”。
在写入一个文件时，如果使用构造器FileOutputStream(file)，则目录下有同名文件将被覆盖。
如果使用构造器FileOutputStream(file,true)，则目录下的同名文件不会被覆盖，在文件内容末尾追加内容。
在读取文件时，必须保证该文件已存在，否则报异常。
字节流操作字节，比如：.mp3，.avi，.rmvb，mp4，.jpg，.doc，.ppt
字符流操作字符，只能操作普通文本文件。最常见的文本文件：.txt，.java，.c，.cpp 等语言的源代码。尤其注意.doc,excel,ppt这些不是文本文件。

4.缓冲流

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：
BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream
BufferedReader 和 BufferedWriter
当读取数据时，数据按块读入缓冲区，其后的读操作则直接访问缓冲区
当使用BufferedInputStream读取字节文件时，BufferedInputStream会一次性从文件中读取8192个(8Kb)，存在缓冲区中，直到缓冲区装满了，才重新从文件中读取下一个8192个字节数组。
向流中写入字节时，不会直接写到文件，先写到缓冲区中直到缓冲区写满，BufferedOutputStream才会把缓冲区中的数据一次性写到文件里。使用方法flush()可以强制将缓冲区的内容全部写入输出流
关闭流的顺序和打开流的顺序相反。只要关闭最外层流即可，关闭最外层流也会相应关闭内层节点流
flush()方法的使用：手动将buffer中内容写入文件
如果是带缓冲区的流对象的close()方法，不但会关闭流，还会在关闭流之前刷新缓冲区，关闭后不能再写出
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.

具体写法：

 @Testpublic void BufferedStreamTest() throws FileNotFoundException {BufferedInputStream bis = null;BufferedOutputStream bos = null;try {//1.造文件File srcFile = new File("爱情与友情.jpg");File destFile = new File("爱情与友情3.jpg");//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[10];int len;while((len = bis.read(buffer)) != -1){bos.write(buffer,0,len);//                bos.flush();//刷新缓冲区}} 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.
//        fos.close();
//        fis.close();}}

5.转换流

（1）概述

转换流提供了在字节流和字符流之间的转换
Java API提供了两个转换流：
InputStreamReader：将InputStream转换为Reader（将一个字节的输入流转换为字符的输入流）
OutputStreamWriter：将Writer转换为OutputStream（将一个字符的输出流转换为字节的输出流）
字节流中的数据都是字符时，转成字符流操作更高效。
很多时候我们使用转换流来处理文件乱码问题。实现编码和解码的功能。
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
举例：

 @Testpublic 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();}

综合使用InputStreamReader和OutputStreamWriter

@Testpublic 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();}
}

（3）补充:字符编码

常见的编码表

ASCII：美国标准信息交换码。用一个字节的7位可以表示。
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。

6.标准输入、输出流

System.in和System.out分别代表了系统标准的输入和输出设备
默认输入设备是：键盘，输出设备是：显示器
System.in的类型是InputStream
System.out的类型是PrintStream，其是OutputStream的子类FilterOutputStream 的子类
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)

举例：
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();}}}}

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