什么是IO流

Java中的IO

了解什么是IO流之前，要先知道什么是IO。IO，就是in和out(即输入和输出)，指应用程序和外部设备之间的数据传递，常见的外部设备包括文件、管道、网络连接等。

流的概念与特性

概念

Java 中是通过流处理IO 的。流(Stream)，是一个抽象的概念，是指一连串的数据(字符或字节)，是以先进先出的方式发送信息的通道。当程序需要读取数据时，就会开启一个通向数据源的流，同理，当程序需要写入数据时，就会开启一个通向目的地的流。

特性

关于流的特性有以下几点：

先进先出：最先写入输出流的数据最先被输入流读取到。

顺序存取：可以一个接一个地往流中写入一串字节，读出时也将按写入顺序读取一串字节，不能随机访问中间的数据。(RandomAccessFile除外，它可以对文件随机访问的操作，访问包括读和写操作)

只读或只写：每个流只能是输入流或输出流的一种，不能同时具备两个功能，输入流只能进行读操作，对输出流只能进行写操作。在一个数据传输通道中，如果既要写入数据，又要读取数据，则要分别提供两个流。

IO流的分类

IO分类图如下(详细内容可查看API文档)：

IO流主要的分类方式有以下3种：

按数据流的方向：输入流、输出流

按处理数据单位：字节流、字符流

按功能：节点流、处理流

输入流与输出流

这里要注意的是：输入与输出是相对于应用程序而言的，比如文件读写，读取文件是输入流，写文件是输出流(即流向内存是输入流，流出内存的输出流)，不要搞反，不是很清楚可以看下图。

字节流与字符流

Unicode 编码中，一个英文为1个字节，一个中文为2个字节。而在UTF-8编码中，一个中文字符是3个字节。如果使用字节流处理中文，如果一次读写一个字符对应的字节数就不会有问题，一旦将一个字符对应的字节分裂开来，就会出现乱码了。为了更方便地处理中文这些字符，Java就推出了字符流。

字节流和字符流的用法几乎完全一样，区别在于字节流和字符流所操作的数据单元不同，字节流操作的单元是数据单元是8位的字节(即1个字节)，字符流操作的是数据单元为16位的字符(即1个字符或2个字节)。

字节流和字符流的其他区别：

字节流一般用来处理图像、视频、音频、PPT、Word等类型的文件。字符流一般用于处理纯文本类型的文件，如TXT文件等，但不能处理图像视频等非文本文件。简单说就是就是：字节流可以处理一切文件，而字符流只能处理纯文本文件。

字节流本身没有缓冲区，缓冲字节流相对于字节流，效率提升非常高。而字符流本身就带有缓冲区，缓冲字符流相对于字符流效率提升就不是那么大了。

节点流和处理流

节点流：直接操作数据读写的流类，比如FileInputStream

处理流：对一个已存在的流的链接和封装，通过对数据进行处理为程序提供功能强大、灵活的读写功能，例如BufferedInputStream(缓冲字节流)

处理流和节点流应用了Java的装饰者设计模式。下图就很形象地描绘了节点流和处理流，处理流是对节点流的封装，最终的数据处理还是由节点流完成的。

缓冲流：

在诸多处理流中，有一个非常重要，那就是缓冲流。程序与磁盘的交互相对于内存运算是很慢的，容易成为程序的性能瓶颈。减少程序与磁盘的交互，是提升程序效率一种有效手段。缓冲流，就应用这种思路：普通流每次读写一个字节，而缓冲流在内存中设置一个缓存区，缓冲区先存储足够的待操作数据后，再与内存或磁盘进行交互。这样，在总数据量不变的情况下，通过提高每次交互的数据量，减少了交互次数。需要注意的是，缓冲流效率不一定高，在某些情形下，缓冲流效率反而更低，具体请见IO流效率对比。

字节流

一切皆为字节

一切文件数据(文本、图片、视频等)在存储时，都是以二进制数字的形式保存，都一个一个的字节，同理传输时一样如此，所以字节流可以传输任意文件数据。在操作流的时候要时刻明确，无论使用什么样的流对象，底层传输的始终为二进制数据。

字节输出流【OutputStream】

java.io.OutputStream 抽象类是表示字节输出流的所有类的超类，将指定的字节信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法如下：

public void close() ：关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。

public void flush() ：刷新此输出流并强制任何缓冲的输出字节被写出。

public void write(byte[] b) ：将 b.length字节从指定的字节数组写入此输出流。

public void write(byte[] b, int off, int len) ：从指定的字节数组写入 len(长度)字节，从偏移量 off(索引)开始输出到此输出流。

public abstract void write(int b) ：将指定的字节输出流。

小贴士：

close()方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

在创建字节输出流对象和使用write()方法写出数据时，会分别抛出FileNotFoundException 和 IOException异常，要注意的是，IOException异常是FileNotFoundException异常的父类，所以这里我们直接抛出IOException异常就可以了。

FileOutputStream类

OutputStream 有很多子类，我们从最常见的一个类FileOutputStream类开始。java.io.FileOutputStream 类是文件输出流，用于将数据写出到文件。

构造方法

public FileOutputStream(File file) ：创建一个向指定File对象表示的文件中写入数据的文件输出流。

public FileOutputStream(String name) ： 创建一个向具有指定名称的文件中写入数据的输出文件流。

参数 File file：目的地是一个文件  　　String name：目的地是一个文件的路径

注意：当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有这个文件，会创建该文件。如果有这个文件，会清空这个文件的数据。

作用：

创建一个Fileoutputstream对象

会根据构造方法中传递的文件/文件路径,创建一个空的文件

会把FiLeOutputStream对象指向创建好的文件

构造方法代码演示：

public class FileOutputStreamConstructor throwsIOException {public static voidmain(String[] args) {//使用File对象创建流对象

File file = new File("a.txt");

FileOutputStream fos= newFileOutputStream(file);//使用文件名称创建流对象

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("b.txt");

}

}

写出字节数据：

原理：(内存-->硬盘)

java程序-->JVM(java虚拟机 )-->OS(操作系统)-->OS调用写数据的方法-->把数据写入到文件中

方法：

写出字节： write(int b) 方法，每次可以写出一个字节数据，代码演示：

public classFOSWrite {public static voidmain(String[] args) throws IOException {//使用文件名称创建流对象

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");//写出数据

fos.write(97);//写出第1个字节

fos.write(98);//写出第2个字节

fos.write(99);//写出第3个字节//关闭资源

fos.close();

}

}

输出结果：

abc

写出字节数组： write(byte[] b) ，每次可以写出数组中的数据，代码演示：

public classFOSWrite {public static void main(String[] args) throwsIOException {//使用文件名称创建流对象

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");//字符串转换为字节数组

byte[] b = "张三李四王五".getBytes();//写出字节数组数据

fos.write(b);//关闭资源

fos.close();

}

}

输出结果：

张三李四王五

写出指定长度字节数组： write(byte[] b, int off, int len) ,每次写出从off索引开始，len个字节，代码演示：

public classFOSWrite {public static void main(String[] args) throwsIOException {//使用文件名称创建流对象

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");//字符串转换为字节数组

byte[] b = "abcde".getBytes();//写出从索引1开始，2个字节。索引1是b，两个字节，也就是bc。

fos.write(b,1,2);//关闭资源

fos.close();

}

}

输出结果：

bc

数据追加续写

每次程序运行，创建输出流对象，都会清空目标文件中的数据。那么如果要保留目标文件中数据，继续添加新数据，就要使用如下方法：

public FileOutputStream(File file, boolean append) ： 创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。

public FileOutputStream(String name, boolean append) ： 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

这两个构造方法，参数中都需要传入一个boolean类型的值， true 表示追加数据， false 表示清空原有数据。

代码使用演示：

public classFOSWrite {public static void main(String[] args) throwsIOException {//使用文件名称创建流对象并设置数据追加续写

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt"，true);//字符串转换为字节数组

byte[] b = "abcde".getBytes();//写出字节数组数据

fos.write(b);//关闭资源

fos.close();

}

}

文件操作前：

bc

文件操作后：

bcabcde

写出换行

Windows系统里，换行符号是 \r\n 。回车符 \r 和换行符 \n ：   回车符：回到一行的开头(return)   换行符：下一行(newline)。

系统中的换行：

Windows系统里，每行结尾是 回车+换行 ，即 \r\n ；

Unix系统里，每行结尾只有 换行 ，即 \n ；

Mac系统里，每行结尾是 回车 ，即 \r 。

代码使用演示：

public classFOSWrite {public static void main(String[] args) throwsIOException {//使用文件名称创建流对象

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");//定义字节数组

byte[] words = {97,98,99,100,101};//遍历数组

for (int i = 0; i < words.length; i++) {//写出一个字节

fos.write(words[i]);//写出一个换行, 换行符号转成数组写出

fos.write("\r\n".getBytes());

}//关闭资源

fos.close();

}

}

输出结果：

a

b

c

d

e

字节输入流【InputStream】

java.io.InputStream 抽象类是表示字节输入流的所有类的超类，可以读取字节信息到内存中。它定义了字节输入流的基本共性功能方法。

public void close() ：关闭此输入流并释放与此流相关联的任何系统资源。

public abstract int read() ： 从输入流读取数据的下一个字节。

public int read(byte[] b) ： 从输入流中读取一些字节数，并将它们存储到字节数组 b中 。

小贴士：

close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

在创建字节输入流对象和使用read()方法读取数据时，会分别抛出FileNotFoundException 和 IOException异常，要注意的是，IOException异常是FileNotFoundException异常的父类，所以这里我们直接抛出IOException异常就可以了。

FileInputStream类

java.io.FileInputStream 类是文件输入流，从文件中读取字节。

构造方法

FileInputStream(File file) ： 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的 File对象 fifile命名。

FileInputStream(String name) ： 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的路径名 name命名。

参数：读取文件的数据源   File file：文件  　　String name：文件的路径

注意：当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有该文件,会抛出 FileNotFoundException 。

构造方法代码演示：

public class FileInputStreamConstructor throwsIOException{public static voidmain(String[] args) {//使用File对象创建流对象

File file = new File("a.txt");

FileInputStream fis= newFileInputStream(file);//使用文件名称创建流对象

FileInputStream fis = new FileInputStream("b.txt");

}

}

作用：

会创建一个FileInputStream对象

会把FileInputstream对象指向构造方法中要读取的文件

读取字节数据

原理：(硬盘-->内存)

java程序-->JVM(java虚拟机 )-->OS(操作系统)-->OS调用读取数据的方法-->从文件中读取数据

方法:

读取字节： read()：每次可以读取一个字节的数据，返回值int类型，读取到文件末尾，返回 -1 ，代码演示：

public classFISRead {public static void main(String[] args) throwsIOException{//使用文件名称创建流对象，文件内容为abcde

FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");//读取数据，返回一个字节

int read =fis.read();

System.out.println((char) read);

read=fis.read();

System.out.println((char) read);

read=fis.read();

System.out.println((char) read);

read=fis.read();

System.out.println((char) read);

read=fis.read();

System.out.println((char) read);//读取到末尾,返回‐1

read =fis.read();

System.out.println( read);//关闭资源

fis.close();

}

}

输出结果：

a

b

c

d

e

‐1

循环改进读取方式，代码演示：

public classFISRead {public static void main(String[] args) throwsIOException{//使用文件名称创建流对象，文件内容为abcde

FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");//定义变量，保存数据

intb ；//循环读取

while ((b = fis.read())!=‐1) {

System.out.println((char)b);

}//关闭资源

fis.close();

}

}

输出结果：

a

b

c

d

e

小贴士：

虽然读取了一个字节，但是会自动提升为int类型。

流操作完毕后，必须释放系统资源，调用close方法，千万记得。

使用字节数组读取： read(byte[] b) ，每次读取b的长度个字节到数组中，返回读取到的有效字节个数，读取到末尾时，返回 -1 ，代码演示：

public classFISRead {public static void main(String[] args) throwsIOException{//使用文件名称创建流对象，文件内容为abcde

FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");//定义变量，作为有效个数

intlen ；//定义字节数组，作为装字节数据的容器

byte[] b = new byte[2];//循环读取

while (( len= fis.read(b))!=‐1) {//每次读取后,把数组变成字符串打印

System.out.println(newString(b));

}//关闭资源

fis.close();

}

}

输出结果：

ab

cd

ed

错误数据 d ，是由于最后一次读取时，只读取一个字节 e ，数组中，上次读取的数据没有被完全替换，所以要通过 len ，获取有效的字节，代码演示：

public classFISRead {public static void main(String[] args) throwsIOException{//使用文件名称创建流对象，文件内容为abcde

FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");//定义变量，作为有效个数

intlen ；//定义字节数组，作为装字节数据的容器

byte[] b = new byte[2];//循环读取

while (( len= fis.read(b))!=‐1) {//每次读取后,把数组的有效字节部分，变成字符串打印

System.out.println(new String(b，0，len));//len 每次读取的有效字节个数

}//关闭资源

fis.close();

}

}

输出结果：

ab

cd

e

小贴士：

使用数组读取，每次读取多个字节，减少了系统间的IO操作次数，从而提高了读写的效率，建议开发中使用。

使用字节数组读取数据明确两件事情：

方法的参数byte[]的作用?

起到缓冲作用,存储每次读取到的多个字节

数组的长度一般定义为1024(1kb)或者1024的整数倍

方法的返回值int是什么?

每次读取的有效字节个数

字节流案例

说明：图片复制，从已有的文件中读取字节，将该字节写出到另一个文件中

案例实现：

public classCopy {public static void main(String[] args) throwsIOException {//1.创建流对象//1.1 指定数据源

FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\test.jpg");//1.2 指定目的地

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test_copy.jpg");//2.读写数据//2.1 定义数组

byte[] b = new byte[1024];//2.2 定义长度

intlen;//2.3 循环读取

while ((len = fis.read(b))!=‐1) {//2.4 写出数据

fos.write(b, 0, len);

}//3.关闭资源

fos.close();

fis.close();

}

}

小贴士：

流的关闭原则：先开后关，后开先关。

字符流

当使用字节流读取文本文件时，可能会有一个小问题。就是遇到中文字符时，可能不会显示完整的字符，那是因为一个中文字符可能占用多个字节存储。所以Java提供一些字符流类，以字符为单位读写数据，专门用于处理文本文件。

字符输出流【Writer】

java.io.Writer 抽象类是表示用于写出字符流的所有类的超类，将指定的字符信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

void write(int c) 写入单个字符。

void write(char[] cbuf) 写入字符数组。

abstract void write(char[] cbuf, int off, int len) 写入字符数组的某一部分,offff数组的开始索引,len写的字符个数。

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,offff字符串的开始索引,len写的字符个数。

void flush() 刷新该流的缓冲。

void close() 关闭此流，但要先刷新它。

FileWriter类

java.io.FileWriter 类是写出字符到文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

构造方法

FileWriter(File file) ： 创建一个新的 FileWriter，给定要写入数据的File对象。

FileWriter(String fileName) ： 创建一个新的 FileWriter，给定要写入数据的文件的名称。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径，类似于FileOutputStream。

构造举例，代码如下：

public classFileWriterConstructor {public static void main(String[] args) throwsIOException {//使用File对象创建流对象

File file = new File("a.txt");

FileWriter fw= newFileWriter(file);//使用文件名称创建流对象

FileWriter fw = new FileWriter("b.txt");

}

}

写出字符数据

写出字符： write(int b) 方法，每次可以写出一个字符数据，代码使用演示：

public classFWWrite {public static void main(String[] args) throwsIOException {//使用文件名称创建流对象

FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");//写出数据

fw.write(97); //写出第1个字符

fw.write('b'); //写出第2个字符

fw.write('c'); //写出第3个字符

fw.write(30000); //写出第4个字符，中文编码表中30000对应一个汉字。

/*【注意】关闭资源时,与FileOutputStream不同。 如果不关闭,数据只是保存到缓冲区，并未保存到文件。*/fw.close();

}

}

输出结果：

abc田

小贴士：

虽然参数为int类型四个字节，但是只会保留一个字符的信息写出。

如果未调用close方法，数据只是保存到了缓冲区，并未写出到文件中。

写出字符数组 ： write(char[] cbuf) 和 write(char[] cbuf, int off, int len) ，每次可以写出字符数组中的数据，用法类似FileOutputStream，代码使用演示：

public classFWWrite {public static void main(String[] args) throwsIOException {//使用文件名称创建流对象

FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");//字符串转换为字节数组

char[] chars = "张三李四王五".toCharArray();//写出字符数组

fw.write(chars); //张三李四王五//写出从索引2开始，2个字节。索引2是'李'，两个字节，也就是'李四'。

fw.write(b,2,2); //李四//关闭资源

fos.close();

}

}

写出字符串： write(String str) 和 write(String str, int off, int len) ，每次可以写出字符串中的数据，更为方便，代码使用演示：

public classFWWrite {public static void main(String[] args) throwsIOException {//使用文件名称创建流对象

FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");//字符串

String msg = "张三李四王五";//写出字符数组

fw.write(msg); //张三李四王五//写出从索引2开始，2个字节。索引2是'李'，两个字节，也就是'李四'。

fw.write(msg,2,2); //李四//关闭资源

fos.close();

}

}

续写和换行：操作类似于FileOutputStream。

public classFWWrite {public static void main(String[] args) throwsIOException {//使用文件名称创建流对象，可以续写数据

FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt"，true);//写出字符串

fw.write("张三");//写出换行

fw.write("\r\n");//写出字符串

fw.write("李四");//关闭资源

fw.close();

}

}

输出结果：

张三

李四

关闭和刷新

因为内置缓冲区的原因，如果不关闭输出流，无法写出字符到文件中。但是关闭的流对象，是无法继续写出数据的。如果既想写出数据，又想继续使用流，就需要 flush 方法了。

flush ：刷新缓冲区，流对象可以继续使用。

close :先刷新缓冲区，然后通知系统释放资源。流对象不可以再被使用了。

代码使用演示：

public classFWWrite {public static void main(String[] args) throwsIOException {//使用文件名称创建流对象

FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");//写出数据，通过flush

fw.write('刷'); //写出第1个字符

fw.flush();

fw.write('新'); //继续写出第2个字符，写出成功

fw.flush();//写出数据，通过close

fw.write('关'); //写出第1个字符

fw.close();

fw.write('闭'); //继续写出第2个字符,【报错】java.io.IOException: Stream closed

fw.close();

}

}

小贴士：

即便是flush方法写出了数据，操作的最后还是要调用close方法，释放系统资源。

字符输入流【Reader】

java.io.Reader 抽象类是表示用于读取字符流的所有类的超类，可以读取字符信息到内存中。它定义了字符输入流的基本共性功能方法。

public void close() ：关闭此流并释放与此流相关联的任何系统资源。

public int read() ： 从输入流读取一个字符。

public int read(char[] cbuf) ： 从输入流中读取一些字符，并将它们存储到字符数组 cbuf中 。

FileReader类

java.io.FileReader 类是读取字符文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

小贴士：

字符编码：字节与字符的对应规则。Windows系统的中文编码默认是GBK编码表。idea中是UTF-8。

字节缓冲区：一个字节数组，用来临时存储字节数据。

构造方法

FileReader(File file) ： 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的File对象。

FileReader(String fileName) ： 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的文件的名称。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径，类似于FileInputStream 。

构造举例，代码如下：

public class FileReaderConstructor throwsIOException{public static voidmain(String[] args) {//使用File对象创建流对象

File file = new File("a.txt");

FileReader fr= newFileReader(file);//使用文件名称创建流对象

FileReader fr = new FileReader("b.txt");

}

}

读取字符数据

读取字符： read ()方法，每次可以读取一个字符的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回 -1 ，循环读取，代码使用演示：

public classFRRead {public static void main(String[] args) throwsIOException {//使用文件名称创建流对象 ，文件内容：张三李四王五

FileReader fr = new FileReader("read.txt");//定义变量，保存数据

intb ；//循环读取

while ((b = fr.read())!=‐1) {

System.out.println((char)b);

}//关闭资源

fr.close();

}

}

输出结果：

张

三

李

四

王

五

小贴士：

虽然读取了一个字符，但是会自动提升为int类型。

使用字符数组读取： read(char[] cbuf) ，每次读取b的长度个字符到数组中，返回读取到的有效字符个数，读取到末尾时，返回 -1 ，代码使用演示：

public classFISRead {public static void main(String[] args) throwsIOException {//使用文件名称创建流对象 ，文件内容：张三李四王五

FileReader fr = new FileReader("read.txt");//定义变量，保存有效字符个数

intlen ；//定义字符数组，作为装字符数据的容器

char[] cbuf = new char[2];//循环读取

while ((len = fr.read(cbuf))!=‐1) {

System.out.println(new String(cbuf,0,len));

}//关闭资源

fr.close();

}

}

输出结果：

张三

李四

王五

总结