JAVA核心：I/O（输入/输出）
文章目录
- 1. 流概述
- 2. 输入/输出流
- 2.1 输入流
- 2.2 输出流
- 3. File 类
- 3.1 文件的创建与删除
- 3.2 获取文件信息
- 4. 文件输入/输出流
- 4.1 FileInputStream 与 FileOutputStream 类
- 4.2 FileReader 和 FIleWriter 类
- 5. 带缓存的输入/输出流
- 5.1 BufferedInputStream 类与 BufferedOutputStream 类
- 5.2 BufferedReader 与 BufferedWriter 类
- 6. 数据输入/输出流
1. 流概述
流是一组有序的数据序列，根据操作的类型，可分为输入流和输出流两种。I/O（Input/Output）流提供了一条通道程序，可以使用这条通道把源中的字节序列送到目的地。虽然I/O流经常与磁盘文件存取有关，但是程序的源和目的地也可以是键盘、鼠标、内存或显示器窗口等。
2. 输入/输出流
2.1 输入流
InputStream类是字节输入流的抽象类，是所有字节输入流的父类。InputStream类的具体层次结构如图所示：
该类中所有方法遇到错误时都会引发IOException异常。下面是对该类中的一些方法的简要说明如下表所示
Java中的字符是Unicode编码，是双字节的。InputStream是用来处理字节的，在处理字符文本时不是很方便。Java为字符文本的输入提供了专门一套单独的类Reader，但Reader类并不是InputStream类的替换者，只是在处理字符串时简化了编程。Reader类是字符输入流的抽象类，所有字符输入流的实现都是它的子类，Reader类的具体层次结构如下图所示：
2.2 输出流
OutputStream类是字节输入流的抽象类，此抽象类是表示输出字节流的所有类的超类。OutputStream类的具体层次如图所示：
OutputStream类中的所有方法均返回void，在遇到错误时会引发IOException异常。下面对OutputStream类中的方法作一简单的介绍，如下表所示：
Writer类是字符输出流的抽象类，所有字符输出类的实现都是它的子类，Writer类的层次结构如下图所示：
3. File 类
3.1 文件的创建与删除
可以使用File类创建一个文件对象，通常使用以下3种构造方法来创建文件对象。
import java.io.File;public class Demo {public static void main(String[] args) {/** 项目下的路径（默认路径）: word.txt * 包中的文件路径"src/mr/word.txt * 绝对路径: C:/test/word.txt*/File f1 = new File("D:/test/word.txt");// 第一种构造方法File f2 = new File("D:/test", "word.txt");// 第二种构造方法File dir = new File("D:/test");// 文件夹File f3 = new File(dir, "word.txt");// 第三种构造方法System.out.println(f1.getAbsolutePath());// 输出文件绝对路径System.out.println(f2.getAbsolutePath());// 输出文件绝对路径System.out.println(f3.getAbsolutePath());// 输出文件绝对路径System.out.println(f1 == f2);// f1、f2只是文件的代表System.out.println(f1.equals(f2));}}
运行结果：
D:\test\word.txt
D:\test\word.txt
D:\test\word.txt
false
true
3.2 获取文件信息
File类提供了很多方法用于获取文件本身的一些信息，File类的常用方法如下表所示。
我们在D盘test文件夹中新建一个word.txt文件，然后运行以下代码：
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;public class Demo {public static void main(String[] args) {File f1 = new File("D:/test/word.txt");// 第一种构造方法System.out.println("文件是否存在：" + f1.exists());// 判断文件是否存在System.out.println("文件名：" + f1.getName());// 输出文件名System.out.println("文件绝对路径：" + f1.getAbsolutePath());// 输出文件绝对路径System.out.println("文件是否隐藏：" + f1.isHidden());// 是否为隐藏文件System.out.println("文件的字节数：" + f1.length());// 输出文件大小，单位为字节Date date = new Date(f1.lastModified());// 通过毫秒值创建日期类SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy/MM/dd/ HH:mm:ss");System.out.println("文件最后修改时间：" + sdf.format(date));// 文件最后修改日期}}
得到结果：
文件是否存在：true
文件名：word.txt
文件绝对路径：D:\test\word.txt
文件是否隐藏：false
文件的字节数：9
文件最后修改时间：2020/12/14/ 22:37:26
然后，对文件进行删除和新建的操作：
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;public class Demo {public static void main(String[] args) {File f1 = new File("D:/test/word.txt");// 第一种构造方法boolean del = f1.delete();// 删除文件System.out.println("删除文件是否成功：" + del);try {// 已存在的文件，不能重新创建（不能覆盖已有文件）boolean create = f1.createNewFile();// 创建新的空文件System.out.println("创建文件是否成功：" + create);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}
得到结果：
删除文件是否成功：true
创建文件是否成功：true
下面是新建文件夹的例子：
import java.io.File;public class Demo {public static void main(String[] args) {File dir = new File("dir/dir1/dir2/dir3");// 只能创建1层文件夹boolean flag = dir.mkdir();// 创建文件夹boolean flag2 = dir.mkdirs();// 创建文件夹及父文件夹System.out.println("创建文件夹是否成功："+flag);System.out.println("创建多层文件夹是否成功："+flag2); }}
运行结果：
创建文件夹是否成功：false
创建多层文件夹是否成功：true
删除文件夹：
import java.io.File;public class Demo {public static void main(String[] args) {File dir = new File("dir/dir1/dir2/dir3");// 只能创建1层文件夹// 删除文件路径最后一个文件夹boolean del = dir.delete();// 删除文件夹System.out.println("删除文件夹是否成功："+del);}}
运行结果：
删除文件夹是否成功：true
查看文件夹及文件名：
import java.io.File;public class Demo {public static void main(String[] args) {File f = new File("C:/Windows/");// C盘Windows文件夹File files[] = f.listFiles();// 返回文件夹下所有子文件及子文件夹for(File tmp:files) {if(tmp.isFile()) {// 判断是否为文件System.out.println("文件："+tmp.getName()); }else if(tmp.isDirectory()) {System.out.println("文件夹："+tmp.getName());}}}
}运行结果：
文件夹：addins
文件夹：appcompat
文件夹：apppatch
文件夹：AppReadiness
文件夹：assembly
文件夹：bcastdvr
文件：bfsvc.exe
文件夹：Boot
文件：bootstat.dat
文件夹：Branding
……略
4. 文件输入/输出流
程序运行期间，大部分数据都在内存中进行操作，当程序结束或关闭时，这些数据将消失。如果需要将数据永久保存，可以使用文件输入/输入流与指定的文件建立连接，将需要的数据永久保存到文件中。
4.1 FileInputStream 与 FileOutputStream 类
FileInputStream类与FileOutputStream类都是用来操作磁盘文件。如果用户的文件读取需求比较简单，则可以使用FileInputStream类。该类继承自InputStream类。FileOutputStream类与FileInputStream类对应，提供了基本的文件写入能力。FileOutputStream类是OutoputStream类的子类。
例子：
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;public class Demo {public static void main(String[] args) {File f = new File("word.txt");FileOutputStream out = null;try {out = new FileOutputStream(f, false);// 文件输出流，为true，在文件末尾添加；为false，替换掉文件内容。String str = "你见过洛杉矶凌晨4点的样子吗？";byte b[] = str.getBytes();// 字符串转换为字节数组out.write(b);// 将字节数组中的数据写入到文件当中} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {if (out != null) {try {out.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}FileInputStream in = null;try {in = new FileInputStream(f);// 输入流读文件byte b2[] = new byte[2014];// 缓冲区int len = in.read(b2);// 读入缓冲区的总字节数System.out.println("文件中的数据是：" + new String(b2, 0, len));// 可以去掉1024字节中的空格} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {if (in != null) {try {in.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}}
运行结果：
文件中的数据是：你见过洛杉矶凌晨4点的样子吗？
4.2 FileReader 和 FIleWriter 类
使用FileOutputStream类向文件中写入数据与使用FileInputStream类从文件中将内容读出来，存在一点不足，即这两个类都只提供了对字节或字节数组的读取方法。由于汉字在文件中占用两个字节，如果使用字节流，读取不好可能会出现乱码现象。此时采用字符流Reader或Writer类即可避免这种现象。
FileReader、FileWriter字符流对应了FileInputStream、FileOutputStream类。FileReader流顺序地读取文件，只要不关闭流，每次调用read()方法就顺序地读取源中其余的内容，直到源的末尾或流被关闭。
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;public class Demo {public static void main(String[] args) {File f = new File("word.txt");FileWriter fw = null;try {fw = new FileWriter(f, false);// true为在原文件后追加新内容String str = "天行健，君子当自强不息，地势坤，君子当厚德载物";fw.write(str);// 将字符串写入文本文档} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {if (fw != null) {try {fw.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}FileReader fr = null;try {fr = new FileReader(f);char ch[] = new char[2014];// 缓冲区int count;// 已读出的字符数while ((count = fr.read(ch)) != -1) {// 循环读取文件中的数据直到所有字符都读完System.out.println("文件中的内容为：" + new String(ch, 0, count));}} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {if (fr != null) {try {fr.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}
}运行结果：
文件中的内容为：天行健，君子当自强不息，地势坤，君子当厚德载物
5. 带缓存的输入/输出流
缓存是I/O的一种性能优化。缓存流为I/O流增加了内存缓存区。有了缓存区，使得在流上执行skip()、mark()和reset()方法都称为可能。
5.1 BufferedInputStream 类与 BufferedOutputStream 类
BufferedInputStream类可以对任何的InputStream类进行带缓存区的包装以达到性能的优化。
使用BufferedOutputStream输出信息和往OutputStream输出信息完全一样，只不过BufferedOutputStream有一个flush()方法用来将缓存区的数据强制输出完。
无缓冲字节流情况下读取数据需要的时间：
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;public class Demo {public static void main(String[] args) {File f = new File("D:/Android/jdk1.8中文百度.CHM");FileInputStream in = null;long start = System.currentTimeMillis();// 数据流开始时毫秒值try {in = new FileInputStream(f);byte b[] = new byte[2014];// 缓冲区自己数组（这个缓冲区与Buffered不同）while (in.read(b) != -1) {}long end = System.currentTimeMillis();// 数据流结束时毫秒值System.out.println("运行经历的毫秒数：" + (end - start));} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} finally {if (in != null) {try {in.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}
}
运行结果：
运行经历的毫秒数：124
使用缓冲字节流读取数据：
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;public class Demo {public static void main(String[] args) {File f = new File("D:/Android/jdk1.8中文百度.CHM");BufferedInputStream bi = null;FileInputStream in = null;long start = System.currentTimeMillis();// 数据流开始时毫秒值try {in = new FileInputStream(f);bi = new BufferedInputStream(in);// 将文件字节流包装成缓冲流byte b[] = new byte[2014];// 缓冲区自己数组（这个缓冲区与Buffered不同）while (bi.read(b) != -1) {// 使用缓冲流读取数据}long end = System.currentTimeMillis();// 数据流结束时毫秒值System.out.println("运行经历的毫秒数：" + (end - start));} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} finally {if (in != null) {try {in.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}if (bi != null) {try {bi.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}
}
运行结果：
运行经历的毫秒数：62
使用缓冲字节流可以大大提升效率。
同理，缓冲输出流例子：
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;public class Demo2 {public static void main(String[] args) {File f = new File("word.txt");FileOutputStream out = null;BufferedOutputStream bo = null;try {out = new FileOutputStream(f);bo = new BufferedOutputStream(out);// 将文件输出流包装String str = "天生我材必有用，千金散尽还复来。";byte b[] = str.getBytes();bo.write(b);// 使用缓冲字节流时，要多进行刷新操作bo.flush();// 刷新，可强制将缓冲区数据写入文件中，即使缓冲区没有写满} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} finally {if (out != null) {try {out.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}if (bo != null) {try {bo.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}
}
运行生成了word.txt文档。
5.2 BufferedReader 与 BufferedWriter 类
BufferedReader类与BufferedWriter类分别继承Reader类与Writer类。这两个类同样具有内部缓存机制，并可以以行为单位进行输入输出。
在使用BufferedWriter类的Write()方法时，数据并没有立刻被写入至输出流中，而是首先进入缓存区中。如果想立刻将缓存区中的数据写入输出流中，一定要调用flush()方法。
缓冲输入流例子：
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.File;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;public class Demo {public static void main(String[] args) {File f = new File("word.txt");FileWriter fw = null;BufferedWriter bw = null;try {fw = new FileWriter(f);bw = new BufferedWriter(fw);// 将文件字符输出流包装成缓冲字符流String str1 = "世界那么大";String str2 = "我想去看看";bw.write(str1);// 第一行数据bw.newLine();// 创建一个新行bw.write(str2);// 第二行数据} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {// 要注意流的关闭顺序，先创建的后关闭if (bw != null) {try {bw.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}if (fw != null) {try {fw.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}
}
运行生成word.txt文件，显示内容：
世界那么大
我想去看看
下面是BufferedReader实例，先将word.txt中的内容修改为“会当凌绝顶 一览众山小”，分为两行写入：
import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;public class Demo {public static void main(String[] args) {File f = new File("word.txt");FileReader fr = null;BufferedReader br = null;try {fr = new FileReader(f);br = new BufferedReader(fr);// 将文件字符输入流包装成缓冲字符输入流String tmp = null;// 创建临时变量int i = 1;// 计数器while ((tmp = br.readLine()) != null) {// 循环读取文件中的内容System.out.println("第" + i + "行内容：" + tmp);i++;}} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {if (br != null) {try {br.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}if (fr != null) {try {fr.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}
}
运行结果：
第1行内容：会当凌绝顶
第2行内容：一览众山小
6. 数据输入/输出流
数据输入输出流（DataInputStream类与DataOutputStream类）允许应用程序以与机器无关的方式从底层输入流中读取基本Java数据类型。也就是说，当读取一个数据时，不必再关心这个数值应当是什么字节。
DataInputStream类只提供了一个readUTF()方法返回字符串。这是因为要在一个连续的字节流读取一个字符串，如果没有特殊的标记作为一个字符串的结尾，并且事先也不知道这个字符串的长度，也就无法知道读取到什么位置才是这个字符串的结束。DataOutputStream类中只有writeUTF()方法向目标设备中写入字符串的长度，所以我们也只能准确地读回写入字符串。
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;public class Demo {public static void main(String[] args) {File f = new File("word.txt");FileOutputStream out = null;DataOutputStream dos = null;try {out = new FileOutputStream(f);dos = new DataOutputStream(out);// 将文件流包装成数据流dos.writeUTF("这是写入字符串数据");// 写入字符串数据dos.writeInt(123);// 写入整型数据dos.writeDouble(3.14);// 写入浮点型数据dos.writeBoolean(true);// 写入布尔类型数据} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} finally {if (dos != null) {try {dos.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}if (out != null) {try {out.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}DataInputStream di = null;FileInputStream in = null;try {in = new FileInputStream(f);di = new DataInputStream(in);System.out.println("readUTF()读取数据：" + di.readUTF());System.out.println("readInt()读取数据：" + di.readInt());System.out.println("readDouble()读取数据：" + di.readDouble());System.out.println("readBoolean()读取数据：" + di.readBoolean());} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {if (di != null) {try {di.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}if (in != null) {try {in.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}
}
运行结果：
readUTF()读取数据：这是写入字符串数据
readInt()读取数据：123
readDouble()读取数据：3.14
readBoolean()读取数据：true
这里，因为程序写入的是字节码，如果我们不使用DataOutputStream读取数据，读出的便会是乱码。因此需要用DataOutputStream 方法将字节码解析成对应的数据类型。
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