Java学习篇之I/O篇
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一，摘要：
二、磁盘操作File
File类的基本使用：
三、字节流操作：InputStream 和 OutputStream
1、字节输出流 OutputStream
类结构：
常用子类、方法：
OutputStream的使用案例：向文件中写入内容
2、字节输入流 ：InputStream
类结构：
InputStream中常用方法：
InputStream的使用案例：读取文件中的信息
InputStream和OutputStream一起使用的案例：文件复制
四、字符操作 Reader & Writer
4.1 字符输入 - Reader
4.2 字符输出 - writer
五、字符编码
5.1 常见的字符编码
5.2 乱码产生分析
六、内存操作流
七、对象操作 - 序列化 & 反序列化
Serializable接口：
transient关键字：
八、网络操作：
InetAddress：
URL:
Sockets：
Datagram：
九、NIO
9.1 流与块
9.2 通道与缓冲区
9.4 文件I/O实例 — 通过NIO实现文件的快速复制实例
9.6 普通IO和NIO的区别
一，摘要：
Java中的I/O操作大致可以分为这几类：
- 磁盘操作：File
- 字节操作：InputStream 和 OutputStream
- 字符操作：Reader 和 Writer
- 对象操作：Serializable
- 网络操作：Socket
- 新I/O
二、磁盘操作File
File类这个名字或许存在一定的误导性。看见它我们会觉得它就是代指的文件，事实上并非如此。File类它既能代表一个特定的文件名称，又可以代表一个目录下的一组文件的名称，注意，但是它并不能表示文件的内容。
File类的基本使用：
File类产生实例化对象的方法：
File file1 = new File("文件路径"); //比较常用File file2 = new File("父路径", "子路径");创建新文件：
boolean createNewFile() throw IOException
判断文件是否存在：
exists() ;
删除文件：
delete() ;
两层目录中间的分隔符（如在Windows下文件表示方法为：C:\aaa\bbb ; 而在Linux下的文件目录表示方法为：/home/workplace 两个的斜杠是反着的，在Java中，JVM虚拟机会根据操作系统的不同，使用不同的‘斜杠’）：
File.separator比如：对于上面的文件例子，还可以这么描述：
取得文件的父路径或父File对象：
getParentFile()；
getParent()
创建目录(可以连续创建多级目录)：
mkdirs();
文件和目录操作：判断一个文件的父目录是否存在，如果不存在就创建，然后判断该文件是否存在，如果存在将其删除，在创建新文件
运行结果：如下图所示，目录创建成功
File类里还有一些其他方法：
- 判断路径是否是文件: public boolean isFile()
- 判断路径是否是目录: public boolean isDirectory()
- 取得文件大小(字节): public long length()
- 最后一次修改日期 : public long lastModified(）
- 列出一个路径下是所有文件：public File[] listFiles()
针对以上方法的一个综合案例：递归的遍历一个目录下的所有文件
import java.io.File;
public class Test {public static void listFiles (File file) {System.out.println(file); //打印当前文件if (file.exists() && file.isDirectory()) {File[] files = file.listFiles();//列出这个目录下的所有文件，返回一个存了 File对象的数组for (File file1 : files) //遍历数组{if (file1 != null){listFiles(file1); //如果文件不为空，使用递归继续遍历}}}}public static void main(String[] args) {File file = new File("C:"+File.separator+"Users"+File.separator+"ASUS"+File.separator+"Desktop");System.out.println(file.exists());listFiles(file);}
}File类不支持文件内容的处理，要想处理文件内容，必须使用流的操作，流又分为两种，字符流和字节流
三、字节流操作：InputStream 和 OutputStream
- 字节输入流：InputStream
- 字节输出流：OutputStream
字节流的操作流程：
- 获取File对象
- 根据字节流的字类实例化父类对象
- 进行数据读取或者写入操作
- 关闭流（对于I/O操作属于资源处理，所有的资源处理操作（I/O操作，数据库操作，网络操作）都要进行关闭操作）
1、字节输出流 OutputStream
注意：这里所谓的输出指的是将指定内容输出到文件中，而不是将文件中的内容输出来；
类结构：
是一个抽象方法，所以实例化对象需要通过其字类来创建。
常用子类、方法：
- 接受File类（覆盖原来的内容）：public FileOutputStream(File file) throws FileNotFoundException
- 接受File类（接着原来的内容在追加新内容）：public FileOutputStream(File file, boolean append)
- 将给定的字节数组全部输出：public void write(byte b[ ]) throws IOException
- 将部分字节数组内容输出：public void write(byte b[ ], int off, int len) throws IOExceptio
- 单个字节输出：public abstract void write(int b) throws IOException;
OutputStream的使用案例：向文件中写入内容
2、字节输入流 ：InputStream
注意：这里的所说的输入指的是从一个文件中读取内容。
类结构：
InputStream同样是一个抽象类，实例化对象时要使用对应的子类去实例化，它实现了Closeable接口。
InputStream中常用方法：
- public int read(byte[ ] ) throws IOException --- 读取数据到字节数组中，返回读取的数据个数。如果此时开辟的数组大小大于读取的数据的大小，则返回读取的数据个数；如果此时读取的数据大于数组的长度，则返回数组长度；如果没有数据了还在读，就返回-1
- public int read (byte[ ] b, int off, int len ) throws IOException --- 读取部分数据到字节数组中，每次只读取传递数组的部分内容，如果读取满了则返回长度len，如果没有则返回读取的个数，如果读取到最后没有数据了，就返回-1
- public abstract int read（）throws IOException 读取单个字节，每次读取一个字节的内容，知道没有数据了返回-1
InputStream的使用案例：读取文件中的信息
1、一次读取一个字节
2、一次读取多个字节
InputStream和OutputStream一起使用的案例：文件复制
import java.io.*;
public class Test {public static void main(String[] args) throws IOException {//获取File对象File sourceFile = new File("C:\\Users\\ASUS\\Desktop\\a.png");File desFile = new File("C:\\Users\\ASUS\\Desktop\\aCopy.png");// 判断源文件是否存在if (!sourceFile.exists()){System.out.println("源文件不存在，拷贝失败！！！");return;}//源文件存在， 判断目标文件的父目录是否存在if (!desFile.getParentFile().exists()){desFile.getParentFile().mkdirs(); //如果不存在，创建父目录}//开始拷贝文件//通过子类获取对象InputStream in = new FileInputStream(sourceFile); // 从源文件中读取OutputStream out = new FileOutputStream(desFile); // 将读取到的数据写入到目标文件中byte[] bt = new byte[1024];int rd ;while ((rd=in.read(bt)) != -1){out.write(bt, 0, rd);}//关闭in.close();out.close();}
}四、字符操作 Reader & Writer
字符操作适合处理中文数据
4.1 字符输入 - Reader
Reader是一个抽象类，如果要进行文件读取，依然要用其子类进行实例化操作；在读取时需要通过字符数组进行读取
使用案例 - 读取文件内容
4.2 字符输出 - writer
Reader是一个抽象类，如果要进行文件读取，依然要用其子类进行实例化操作；Reader类输入的是字符数组，但是Writer类提供了一个直接输出字符串的方法
使用案例 - 朝文件中写入内容
五、字符编码
在计算机的世界中，所有文字都是通过编码来描述的，如果没有正确解码，就会导致乱码问题。
5.1 常见的字符编码
- GBK、GB3212：表示国标编码，GBK包含简体中文和繁体中文，而GB3212只包含简体中文，这两种编码都是为中文服务的 ；
- UNICODE编码：Java提供的16进制编码，可以描述世界上的任意一种文字信息，但是有一个问题，如果现在所有的字母也都采用16机制编码，那么这个编码就太庞大了，会造成网络传输负担 ；
- ISO8859-1：国际通用编码，但是所有的编码都需要进行转换 ；
- UTF-8编码：相当于结合了UNICODE编码和ISO8859-1编码，也就是说如果需要使用到16进制文字就用UNICODE编码，如果只是字母就使用ISO8859-1编码 ；
5.2 乱码产生分析
Java中的默认编码格式：UTF-8
乱码产生的原因：编码和解码的格式不一致
六、内存操作流
在这之前所说的I/O操作都发生在文件中的，除此之外，I/O操作也可以发生在内存中，这种流称为内存操作流。文件流的操作里面一定会产生文件（不管这个文件最后会不会被保存），但是如果现在想进行I/O操作，但是又不想产生文件，就可以使用内存作为操作终端。
对于内存流，也可以分为两种：
- 字节内存流：ByteArrayInputStream、ByteArrayOututStream
- 字符内存流：CharArrayReader、 CharArrayWriter
构造方法：
使用实例 --- 将一个字符串转为大写
七、对象操作 - 序列化 & 反序列化
序列化操作就是将内存中保存的对象变为二进制数据流的形式传输，或者将其保存在文本中。
实现序列化操作：
- 类：ObjectOutputStream
- 方法：writeObject（）
实现反序列化操作：
- 类：ObjectInputStream
- 方法：readObject()
序列化操作不会对静态变量进行序列化，因为序列化只是保存对象的状态，静态变量属于类状态。需要被序列化的类需要实现Serializable接口。
Serializable接口：
序列化的类需要实现Serializable接口，这个接口中没有定义任何方法，他只是一个标准，如果你没有实现这个类而去进行序列化的话，会抛出异常。
transient关键字：
transient关键字会使一些属性不会被序列化。因为实现了Serializable接口的类中，会默认将所有属性全部进行序列化操作，但是有时候我们不想让一些属性被序列化操作，这时候就需要使用transient关键字了；比如在ArrayList中，存储数据的数组elementData就是用transient关键字修饰的，因为这个数组的动态扩容的，并不是它的所有空间都会被使用，因此就不需要将所有空间序列化，通过重写序列化和反序列化方法，可以使得只序列化数组中有数据的那一部分。
八、网络操作：
Java中对网络的支持：
- InetAddress：用于表示网络上的硬件资源，即IP地址
- URL：统一资源定位符
- Sockets：使用TCP协议实现网络通信
- Datagram：使用UDP协议实现网络通信
InetAddress：
没有共有的构造函数，只能通过静态方法来创建实例：
InetAddress.getByName(String host);InetAddress.getByAddress(byte[] address);
URL:
可以直接从URL中读取字节流数据：
运行结果：
Sockets：
- Socket 客户端
- ServerSocket：服务器类
- 客户端和服务器之间通过InputStream和OutputStream进行输入输出
Datagram：
DatagramSocket：通信类
DatagramPacket：数据包类
九、NIO
新的I/O是在JDK1.4中引入的，弥补了原来IO的不足，提供了快速的，面向块的IO
9.1 流与块
I/O和NIO的区别就是数据打包和传输的方式，I/O以流的方式进行处理数据，而NIO以块的方式进行处理数据
面向流的I/O一次处理一个字节的数据：一个输入产生一个字节的数据，一个输出处理一个字节的数据。
- 优点：为流式数据创建过滤器非常简单，链接几个过滤器，以便每个过滤器只负责处理复杂处理机制的一部分。
- 缺点：面向流的I/O处理数据非常慢
面向块的I/O一次处理一个数据块，按块处理比按流处理块的多，但是面向块的I/O没有面向流的I/O的那些优点。
现在I/O和NIO已经很好的集尘了，java.io.* 已经以NIO为基础重新实现了，所以他可以利用一些NIO的特性，例如java.io.*里面的一些类包含以块的形式读写数据的方法，使得这些面向流的I/O处理速度也非常快。
9.2 通道与缓冲区
- 通道：通道channel是对原I/O包中的流的模拟，可以通过它进行数据的读写
- 通道和流的区别在于流只能在一个方向上移动（一个流必须是InputStream或者OutputStream的子类），而通道是双向的，可以用于读、写或者同时读写
- 通道包含一些几种类型
- FileChannel ：从文件中读写数据
- DatagramChannel ：通过UDP读写网络中的数据
- SocketChannel ：通过TCP读取网络中的数据
- ServerSocketChannel ：可以监听新进来的TCP连接，对每一个新进来的TCP连接都会创建一个SocketChannel
- 缓冲区：发送给 通道的所有数据都必须先放到缓冲区中，同样的从通道中读取数据也必须是先读到缓冲区中。也就是说不会直接操作缓冲区，而是先要经过缓冲区
- 缓冲区实际上是一个数组，但它不仅仅是一个数组。缓冲区提供了对数据的结构化访问，而且还可以跟踪系统的读/写进程。
- 缓冲区包含一些几种类型：
- ByteBuffer
- CharBuffer
- ShortBuffer
- IntBuffer
- LongBuffer
- FloatBuffer
- DoubleBuffer
- 缓存区的状态变量
- capacity 最大容量
- position 当前已经读写的字节数
- limit 还可以读写的字节数
- 状态变量的工作过程图解：
9.4 文件I/O实例 — 通过NIO实现文件的快速复制实例
public class Test {public static void main(String[] args) throws IOException {// 获取源文件的输入字节流FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("E:\\QLDownload\\aaa.zip");// 获取输入字节流的文件通道FileChannel inputChannel = fileInputStream.getChannel();// 获取目标文件的输出字节流FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("C:\\Users\\ASUS\\Desktop\\aCopy.zip");// 获取输出字节流的文件通道FileChannel outputChannel = fileOutputStream.getChannel();// 为缓冲区分配1024个字符ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024);System.out.println("开始时间："+new Date());while (true){// 从输入通道中读取数据到缓冲区int r = inputChannel.read(buffer);if (r == -1) // == -1 表示数据读取完了{break;}// 切换读写操作buffer.flip();// 把缓冲区的内容写入到输出文件中outputChannel.write(buffer);// 清空缓冲区buffer.clear();}System.out.println("结束时间："+new Date());}
}9.6 普通IO和NIO的区别
- NIO是非阻塞的， I/O是阻塞操作
- NIO面向块，I/O面向流
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