Java：字符集、IO流 --黑马笔记

一、字符集

1.1 字符集的来历

我们知道计算机是美国人发明的，由于计算机能够处理的数据只能是0和1组成的二进制数据，为了让计算机能够处理字符，于是美国人就把他们会用到的每一个字符进行了编码（所谓编码，就是为一个字符编一个二进制数据）。

美国人常用的字符有英文字母、标点符号、数字以及一些特殊字符，这些字符一共也不到128个，所以他们用1个字节来存储1字符就够了。 美国人把他们用到的字符和字符对应的编码总结成了一张码表，这张码表叫做ASCII码表（也叫ASCII字符集）。

其实计算机只在美国用是没有问题的，但是计算机慢慢的普及到全世界，当普及到中国的时候，在计算机中想要存储中文，那ASCII字符集就不够用了，因为中文太多了，随便数一数也有几万个字符。

于是中国人为了在计算机中存储中文，也编了一个中国人用的字符集叫做GBK字符集，这里面包含2万多个汉字字符，GBK中一个汉字采用两个字节来存储 ，为了能够显示英文字母，GBK字符集也兼容了ASCII字符集，在GBK字符集中一个字母还是采用一个字节来存储。

1.2 汉字和字母的编码特点

讲到这里，可能有同学有这么一个疑问： 如果一个文件中既有中文，也有英文，那计算机怎么知道哪几个字节表示一个汉字，哪几个字节表示一个字母呢？

其实这个问题问当想当有水平，接下来，就带着同学们了解一下，计算机是怎么识别中文和英文的。

比如：在文件中存储一个我a你，底层其实存储的是这样的二进制数据。

需要我们注意汉字和字母的编码特点：

1. 如果是存储字母，采用1个字节来存储，一共8位，其中第1位是0

2. 如果是存储汉字，采用2个字节来存储，一共16位，其中第1位是1

当读取文件中的字符时，通过识别读取到的第1位是0还是1来判断是字母还是汉字

如果读取到第1位是0，就认为是一个字母，此时往后读1个字节。如果读取到第1位是1，就认为是一个汉字，此时往后读2个字节。

1.3 Unicode字符集

咱们国家可以用GBK字符集来表示中国人使用的文字，那世界上还有很多其他的国家，他们也有自己的文字，他们也想要自己国家的文字在计算机中处理，于是其他国家也在搞自己的字符集，就这样全世界搞了上百个字符集，而且各个国家的字符集互不兼容。 这样其实很不利于国际化的交流，可能一个文件在我们国家的电脑上打开好好的，但是在其他国家打开就是乱码了。

为了解决各个国家字符集互不兼容的问题，由国际化标准组织牵头，设计了一套全世界通用的字符集，叫做Unicode字符集。在Unicode字符集中包含了世界上所有国家的文字，一个字符采用4个字节存储。

在Unicode字符集中，采用一个字符4个字节的编码方案，又造成另一个问题：如果是说英语的国家，他们只需要用到26大小写字母，加上一些标点符号就够了，本身一个字节就可以表示完，用4个字节就有点浪费。

于是又对Unicode字符集中的字符进行了重新编码，一共设计了三种编码方案。分别是UTF-32、UTF-16、UTF-8; 其中比较常用的编码方案是UTF-8

下面我们详细介绍一下UTF-8这种编码方案的特点。

1.UTF-8是一种可变长的编码方案，共分为4个长度区

2.英文字母、数字占1个字节兼容(ASCII编码)

3.汉字字符占3个字节

4.极少数字符占4个字节

1.4 字符集小结

最后，我们将前面介绍过的字符集小结一下：

ASCII字符集：《美国信息交换标准代码》，包含英文字母、数字、标点符号、控制字符

特点：1个字符占1个字节

GBK字符集：中国人自己的字符集，兼容ASCII字符集，还包含2万多个汉字

特点：1个字母占用1个字节；1个汉字占用2个字节

Unicode字符集：包含世界上所有国家的文字，有三种编码方案，最常用的是UTF-8

UTF-8编码方案：英文字母、数字占1个字节兼容(ASCII编码)、汉字字符占3个字节

1.5 编码和解码

其实String类中就提供了相应的方法，可以完成编码和解码的操作。

编码：把字符串按照指定的字符集转换为字节数组

解码：把字节数组按照指定的字符集转换为字符串

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、编码
        String data = "a我b";
        byte[] bytes = data.getBytes(); // 默认是按照平台字符集（UTF-8）进行编码的。
        System.out.println(Arrays.toString(bytes));

        // 按照指定字符集进行编码。
        byte[] bytes1 = data.getBytes("GBK");
        System.out.println(Arrays.toString(bytes1));

        // 2、解码
        String s1 = new String(bytes); // 按照平台默认编码（UTF-8）解码
        System.out.println(s1);

        String s2 = new String(bytes1, "GBK");
        System.out.println(s2);
    }
}

二、IO流（字节流）

2.1 IO流概述

在前面我们已经学习过File类。但是我们知道File只能操作文件，但是不能操作文件中的内容。我们也学习了字符集，不同的字符集存字符数据的原理是不一样的。有了前面两个知识的基础，接下来我们再学习IO流，就可以对文件中的数据进行操作了。

IO流的作用：就是可以对文件或者网络中的数据进行读、写的操作。

把数据从磁盘、网络中读取到程序中来，用到的是输入流。

把程序中的数据写入磁盘、网络中，用到的是输出流。

简单记：输入流（读数据）、输出流（写数据）。

IO流在Java中有很多种，不同的流来干不同的事情。Java把各种流用不同的类来表示，这些流的继承体系如下图所示：

IO流分为两大派系：

1.字节流：字节流又分为字节输入流、字节输出流

2.字符流：字符流由分为字符输入流、字符输出流

2.2 FileInputStream读取一个字节

接下来我们学习字节流中的字节输入流，用InputStream来表示。但是InputStream是抽象类，我们用的是它的子类，叫FileInputStream。

需要用到的方法如下图所示：有构造方法、成员方法

使用FileInputStream读取文件中的字节数据，步骤如下：

第一步：创建FileInputStream文件字节输入流管道，与源文件接通。

第二步：调用read()方法开始读取文件的字节数据。

第三步：调用close()方法释放资源

代码如下：

public class FileInputStreamTest1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、创建文件字节输入流管道，与源文件接通。
        InputStream is = new FileInputStream(("file-io-app\\src\\itheima01.txt"));

        // 2、开始读取文件的字节数据。
        // public int read():每次读取一个字节返回，如果没有数据了，返回-1.
        int b; // 用于记住读取的字节。
        while ((b = is.read()) != -1){
            System.out.print((char) b);
        }
        
        //3、流使用完毕之后，必须关闭！释放系统资源！
        is.close();
    }
}

这里需要注意一个问题：由于一个中文在UTF-8编码方案中是占3个字节，采用一次读取一个字节的方式，读一个字节就相当于读了1/3个汉字，此时将这个字节转换为字符，是会有乱码的。

2.3 FileInputStream读取多个字节

在上一节我们学习了FileInputStream调用read()方法，可以一次读取一个字节。但是这种读取方式效率太太太太慢了。 为了提高效率，我们可以使用另一个read(byte[] bytes)的重载方法，可以一次读取多个字节，至于一次读多少个字节，就在于你传递的数组有多大。

使用FileInputStream一次读取多个字节的步骤如下：

第一步：创建FileInputStream文件字节输入流管道，与源文件接通。

第二步：调用read(byte[] bytes)方法开始读取文件的字节数据。

第三步：调用close()方法释放资源

代码如下：

public class FileInputStreamTest2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、创建一个字节输入流对象代表字节输入流管道与源文件接通。
        InputStream is = new FileInputStream("file-io-app\\src\\itheima02.txt");

        // 2、开始读取文件中的字节数据：每次读取多个字节。
        //  public int read(byte b[]) throws IOException
        //  每次读取多个字节到字节数组中去，返回读取的字节数量，读取完毕会返回-1.

        // 3、使用循环改造。
        byte[] buffer = new byte[3];
        int len; // 记住每次读取了多少个字节。  abc 66
        while ((len = is.read(buffer)) != -1){
            // 注意：读取多少，倒出多少。
            String rs = new String(buffer, 0 , len);
            System.out.print(rs);
        }
        // 性能得到了明显的提升！！
        // 这种方案也不能避免读取汉字输出乱码的问题！！

        is.close(); // 关闭流
    }
}

需要我们注意的是：read(byte[] bytes)它的返回值，表示当前这一次读取的字节个数。

假设有一个a.txt文件如下：

abcde

每次读取过程如下：

也就是说，并不是每次读取的时候都把数组装满，比如数组是 byte[] bytes = new byte[3];

第一次调用read(bytes)读取了3个字节(分别是97,98,99)，并且往数组中存，此时返回值就是3

第二次调用read(bytes)读取了2个字节(分别是99,100),并且往数组中存，此时返回值是2

第三次调用read(bytes)文件中后面已经没有数据了，此时返回值为-1

还需要注意一个问题：采用一次读取多个字节的方式，也是可能有乱码的。因为也有可能读取到半个汉字的情况。

2.4 FileInputStream读取全部字节

我们可以一次性读取文件中的全部字节，然后把全部字节转换为一个字符串，就不会有乱码了。

// 1、一次性读取完文件的全部字节到一个字节数组中去。
// 创建一个字节输入流管道与源文件接通
InputStream is = new FileInputStream("file-io-app\\src\\itheima03.txt");

// 2、准备一个字节数组，大小与文件的大小正好一样大。
File f = new File("file-io-app\\src\\itheima03.txt");
long size = f.length();
byte[] buffer = new byte[(int) size];

int len = is.read(buffer);
System.out.println(new String(buffer));

//3、关闭流
is.close(); 

// 1、一次性读取完文件的全部字节到一个字节数组中去。
// 创建一个字节输入流管道与源文件接通
InputStream is = new FileInputStream("file-io-app\\src\\itheima03.txt");

//2、调用方法读取所有字节，返回一个存储所有字节的字节数组。
byte[] buffer = is.readAllBytes();
System.out.println(new String(buffer));

//3、关闭流
is.close(); 

最后，还是要注意一个问题：一次读取所有字节虽然可以解决乱码问题，但是文件不能过大，如果文件过大，可能导致内存溢出。

2.5 FileOutputStream写字节

各位同学，前面我们学习了使用FIleInputStream读取文件中的字节数据。然后有同学就迫不及待的想学习往文件中写入数据了。

往文件中写数据需要用到OutputStream下面的一个子类FileOutputStream。写输入的流程如下图所示：

使用FileOutputStream往文件中写数据的步骤如下：

第一步：创建FileOutputStream文件字节输出流管道，与目标文件接通。

第二步：调用wirte()方法往文件中写数据

第三步：调用close()方法释放资源

代码如下：

public class FileOutputStreamTest4 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、创建一个字节输出流管道与目标文件接通。
        // 覆盖管道：覆盖之前的数据   这个是写入到开头，会覆盖内容的
        // OutputStream os =
        //        new FileOutputStream("file-io-app/src/itheima04out.txt");

        // 追加数据的管道  若第二个参数为真，则意味着会写入字节到文件的末尾，意味着追加内容，若为假，则是写入字节到文件的开头，意味着是覆盖内容
        OutputStream os =
                new FileOutputStream("D:\\code\\javasepro\\helloworld-app\\src\\itheima04out.txt",true);

        // 2、开始写字节数据出去了
        os.write(97); // 97就是一个字节，代表a
        os.write('b'); // 'b'也是一个字节
         //os.write('磊'); //默认只能写出去一个字节，所以这个汉字会乱码

        byte[] bytes = "我爱你中国abc".getBytes();
        os.write(bytes);//我爱你中国abc

        os.write(bytes, 0, 15);//我爱你中国

        // 换行符
        os.write("\r\n".getBytes());   //回车和换行

        os.close(); // 关闭流
    }
}

2.6 字节流复制文件

比如：我们要复制一张图片，从磁盘D:/resource/meinv.png的一个位置，复制到C:/data/meinv.png位置。

复制文件的思路如下图所示：

1.需要创建一个FileInputStream流与源文件接通，创建FileOutputStream与目标文件接通

2.然后创建一个数组，使用FileInputStream每次读取一个字节数组的数据，存如数组中

3.然后再使用FileOutputStream把字节数组中的有效元素，写入到目标文件中

public class CopyTest5 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 需求：复制照片。
        // 1、创建一个字节输入流管道与源文件接通
        InputStream is = new FileInputStream("D:\\resource\\1.jpg");
        // 2、创建一个字节输出流管道与目标文件接通。
        OutputStream os = new FileOutputStream("D:\\data\\1.jpg");
        
        //System.out.println(10 / 0);  //这里不注释会报异常

        // 3、创建一个字节数组，负责转移字节数据。
        byte[] buffer = new byte[1024]; // 1KB.
        // 4、从字节输入流中读取字节数据，写出去到字节输出流中。读多少写出去多少。
        int len; // 记住每次读取了多少个字节。
        while ((len = is.read(buffer)) != -1){
            os.write(buffer, 0, len);
        }

        os.close();
        is.close();
        System.out.println("复制完成！！");
    }
}

三、IO流资源释放

各位同学，前面我们已经学习了字节流，也给同学们强调过，流使用完之后一定要释放资源。但是我们之前的代码并不是很专业。

我们现在知道这个问题了，那这个问题怎么解决呢？ 在JDK7以前，和JDK7以后分别给出了不同的处理方案。

3.1 JDK7以前的资源释放

在JDK7版本以前，我们可以使用try...catch...finally语句来处理。格式如下：

try{
    //有可能产生异常的代码
}catch(异常类 e){
    //处理异常的代码
}finally{
    //释放资源的代码
    //finally里面的代码有一个特点，不管异常是否发生，finally里面的代码都会执行。
}

改造上面的代码：

public class Test2 {
    public static void main(String[] args)  {
        InputStream is = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            System.out.println(10 / 0);
            // 1、创建一个字节输入流管道与源文件接通
            is = new FileInputStream("file-io-app\\src\\itheima03.txt");
            // 2、创建一个字节输出流管道与目标文件接通。
            os = new FileOutputStream("file-io-app\\src\\itheima03copy.txt");

            System.out.println(10 / 0);

            // 3、创建一个字节数组，负责转移字节数据。
            byte[] buffer = new byte[1024]; // 1KB.
            // 4、从字节输入流中读取字节数据，写出去到字节输出流中。读多少写出去多少。
            int len; // 记住每次读取了多少个字节。
            while ((len = is.read(buffer)) != -1){
                os.write(buffer, 0, len);
            }
            System.out.println("复制完成！！");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 释放资源的操作
            try {
                if(os != null) os.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if(is != null) is.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

代码写到这里，有很多同学就已经看不下去了。是的，我也看不下去，本来几行代码就写完了的，加上try...catch...finally之后代码多了十几行，而且阅读性并不高。

3.2 JDK7以后的资源释放

刚才很多同学已经发现了try...catch...finally处理异常，并释放资源代码比较繁琐。Java在JDK7版本为我们提供了一种简化的释放资源的操作，它会自动释放资源。代码写起来也想当简单。

格式如下：

try(资源对象1; 资源对象2;){
    使用资源的代码
}catch(异常类 e){
    处理异常的代码
}

//注意：注意到没有，这里没有释放资源的代码。它会自动释放资源

代码如下：

public class Test3 {
    public static void main(String[] args)  {
    	try (
          // 1、创建一个字节输入流管道与源文件接通
          InputStream is = new FileInputStream("D:/resource/meinv.png");
          // 2、创建一个字节输出流管道与目标文件接通。
          OutputStream os = new FileOutputStream("C:/data/meinv.png");
        ){
            // 3、创建一个字节数组，负责转移字节数据。
            byte[] buffer = new byte[1024]; // 1KB.
            // 4、从字节输入流中读取字节数据，写出去到字节输出流中。读多少写出去多少。
            int len; // 记住每次读取了多少个字节。
            while ((len = is.read(buffer)) != -1){
                os.write(buffer, 0, len);
            }
            System.out.println(conn);
            System.out.println("复制完成！！");

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

四、字符流

前面我们学习了字节流，使用字节流可以读取文件中的字节数据。但是如果文件中有中文，使用字节流来读取，就有可能读到半个汉字的情况，这样会导致乱码。虽然使用读取全部字节的方法不会出现乱码，但是如果文件过大又不太合适。

所以Java专门为我们提供了另外一种流，叫字符流，字符流是专门为读取文本数据而生的。

4.1 FileReader类

先来学习字符流中的FileReader类，这是字符输入流，用来将文件中的字符数据读取到程序中来。

FileReader读取文件的步骤如下：

第一步：创建FileReader对象与要读取的源文件接通

第二步：调用read()方法读取文件中的字符

第三步：调用close()方法关闭流

需要用到的方法：先通过构造器创建对象，再通过read方法读取数据（注意：两个read方法的返回值，含义不一样）

public class FileReaderTest1 {
    public static void main(String[] args)  {
        try (
                // 1、创建一个文件字符输入流管道与源文件接通
                Reader fr = new FileReader("io-app2\\src\\itheima01.txt");
                ){
            // 2、一个字符一个字符的读（性能较差）
//            int c; // 记住每次读取的字符编号。
//            while ((c = fr.read()) != -1){
//                System.out.print((char) c);
//            }
            // 每次读取一个字符的形式，性能肯定是比较差的。

            // 3、每次读取多个字符。（性能是比较不错的！）
            char[] buffer = new char[3];
            int len; // 记住每次读取了多少个字符。
            while ((len = fr.read(buffer)) != -1){
                // 读取多少倒出多少
                System.out.print(new String(buffer, 0, len));
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

4.2 FileWriter类

接下来，我们就要学习FileWriter了，它可以将程序中的字符数据写入文件。

FileWriter往文件中写字符数据的步骤如下：

第一步：创建FileWirter对象与要读取的目标文件接通

第二步：调用write(字符数据/字符数组/字符串)方法读取文件中的字符

第三步：调用close()方法关闭流

需要用到的方法如下：构造器是用来创建FileWriter对象的，有了对象才能调用write方法写数据到文件。

接下来，用代码演示一下：

public class FileWriterTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        try (
                // 0、创建一个文件字符输出流管道与目标文件接通。
                // 覆盖管道
                // Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/itheima02out.txt");
                // 追加数据的管道
                Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/itheima02out.txt", true);
                ){
            // 1、public void write(int c):写一个字符出去
            fw.write('a');
            fw.write(97);
            //fw.write('磊'); // 写一个字符出去
            fw.write("\r\n"); // 换行

            // 2、public void write(String c)写一个字符串出去
            fw.write("我爱你中国abc");
            fw.write("\r\n");

            // 3、public void write(String c ,int pos ,int len):写字符串的一部分出去
            fw.write("我爱你中国abc", 0, 5);
            fw.write("\r\n");

            // 4、public void write(char[] buffer):写一个字符数组出去
            char[] buffer = {'黑', '马', 'a', 'b', 'c'};
            fw.write(buffer);
            fw.write("\r\n");

            // 5、public void write(char[] buffer ,int pos ,int len):写字符数组的一部分出去
            fw.write(buffer, 0, 2);
            fw.write("\r\n");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

4.3 FileWriter写的注意事项

FileWriter写完数据之后，必须刷新或者关闭，写出去的数据才能生效。

加上了flush()方法之后，数据就会立即到目标文件中去。

//1.创建FileWriter对象
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/itheima03out.txt");

//2.写字符数据出去
fw.write('a');
fw.write('b');
fw.write('c');

//3.刷新
fw.flush(); 

下面的代码，调用了close()方法，数据也会立即到文件中去。因为close()方法在关闭流之前，会将内存中缓存的数据先刷新到文件，再关流。

//1.创建FileWriter对象
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/itheima03out.txt");

//2.写字符数据出去
fw.write('a');
fw.write('b');
fw.write('c');

//3.关闭流
fw.close(); //会先刷新，再关流

五、缓冲流

我们还是先来认识一下缓存流，再来说一下它的作用。缓冲流有四种，如下图所示：

缓冲流的作用：可以对原始流进行包装，提高原始流读写数据的性能。

5.1 缓冲字节流

我们先来学习字节缓冲流是如何提高读写数据的性能的，原理如下图所示。是因为在缓冲流的底层自己封装了一个长度为8KB（8129byte）的字节数组，但是缓冲流不能单独使用，它需要依赖于原始流。

读数据时：它先用原始字节输入流一次性读取8KB的数据存入缓冲流内部的数组中（ps: 先一次多囤点货），再从8KB的字节数组中读取一个字节或者多个字节（消耗屯的货）。

写数据时：它是先把数据写到缓冲流内部的8KB的数组中（ps: 先攒一车货），等数组存满了，再通过原始的字节输出流，一次性写到目标文件中去（把囤好的货，一次性运走）。

在创建缓冲字节流对象时，需要封装一个原始流对象进来。构造方法如下：

如果我们用缓冲流复制文件，代码写法如下:

public class BufferedInputStreamTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        try (
                InputStream is = new FileInputStream("io-app2/src/itheima01.txt");
                // 1、定义一个字节缓冲输入流包装原始的字节输入流
                InputStream bis = new BufferedInputStream(is);

                OutputStream os = new FileOutputStream("io-app2/src/itheima01_bak.txt");
                // 2、定义一个字节缓冲输出流包装原始的字节输出流
                OutputStream bos = new BufferedOutputStream(os);
        ){

            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = bis.read(buffer)) != -1){
                bos.write(buffer, 0, len);
            }
            System.out.println("复制完成！！");

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

5.2 字符缓冲流

接下来，我们学习另外两个缓冲流------字符缓冲流。它的原理和字节缓冲流是类似的，它底层也会有一个8KB的数组，但是这里是字符数组。字符缓冲流也不能单独使用，它需要依赖于原始字符流一起使用。

BufferedReader读数据时：它先原始字符输入流一次性读取8KB的数据存入缓冲流内部的数组中（ps: 先一次多囤点货），再从8KB的字符数组中读取一个字符或者多个字符（把消耗屯的货）。

创建BufferedReader对象需要用到BufferedReader的构造方法，内部需要封装一个原始的字符输入流，我们可以传入FileReader。

而且BufferedReader还要特有的方法，一次可以读取文本文件中的一行：

使用BufferedReader读取数据的代码如下：

public class BufferedReaderTest2 {
    public static void main(String[] args)  {
        try (
                Reader fr = new FileReader("io-app2\\src\\itheima04.txt");
                // 创建一个字符缓冲输入流包装原始的字符输入流
                BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
        ){
            String line; // 记住每次读取的一行数据
            while ((line = br.readLine()) != null){
                System.out.println(line);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

BufferedWriter写数据时：它是先把数据写到字符缓冲流内部的8BK的数组中（ps: 先攒一车货），等数组存满了，再通过原始的字符输出流，一次性写到目标文件中去（把囤好的货，一次性运走）。如下图所示：

创建BufferedWriter对象时需要用到BufferedWriter的构造方法，而且内部需要封装一个原始的字符输出流，我们这里可以传递FileWriter。

而且BufferedWriter新增了一个功能，可以用来写一个换行符：

接下来，用代码演示一下，使用BufferedWriter往文件中写入字符数据。

public class BufferedWriterTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        try (
                Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/itheima05out.txt", true);
                // 创建一个字符缓冲输出流管道包装原始的字符输出流
                BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);
        ){

            bw.write('a');
            bw.write(97);
            bw.write('磊');
            bw.newLine();

            bw.write("我爱你中国abc");
            bw.newLine();

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

5.3 缓冲流性能分析

我们说缓冲流内部多了一个数组，可以提高原始流的读写性能。讲到这一定有同学有这么一个疑问，它和我们使用原始流，自己加一个8KB数组不是一样的吗？ 缓冲流就一定能提高性能吗？先告诉同学们答案，缓冲流不一定能提高性能。

下面我们用一个比较大文件（889MB）复制，做性能测试，分别使用下面四种方式来完成文件复制，并记录文件复制的时间。

① 使用低级流一个字节一个字节的复制

② 使用低级流按照字节数组的形式复制

③ 使用缓冲流一个字节一个字节的复制

④ 使用缓冲流按照字节数组的形式复制

低级流一个字节复制: 慢得简直让人无法忍受

低级流按照字节数组复制(数组长度1024): 12.117s

缓冲流一个字节复制: 11.058s

缓冲流按照字节数组复制(数组长度1024): 2.163s

【注意：这里的测试只能做一个参考，和电脑性能也有直接关系】

经过上面的测试，我们可以得出一个结论：默认情况下，采用一次复制1024个字节，缓冲流完胜。

但是，缓冲流就一定性能高吗？我们采用一次复制8192个字节试试。

低级流按照字节数组复制(数组长度8192): 2.535s

缓冲流按照字节数组复制(数组长度8192): 2.088s

经过上面的测试，我们可以得出一个结论：**一次读取8192个字节时，低级流和缓冲流性能相当。**相差的那几毫秒可以忽略不计。

继续把数组变大，看一看缓冲流就一定性能高吗？现在采用一次读取1024*32个字节数据试试

低级流按照字节数组复制(数组长度8192): 1.128s

缓冲流按照字节数组复制(数组长度8192): 1.133s

经过上面的测试，我们可以得出一个结论：**数组越大性能越高，低级流和缓冲流性能相当。**相差的那几秒可以忽略不计。

继续把数组变大，看一看缓冲流就一定性能高吗？现在采用一次读取1024*6个字节数据试试

低级流按照字节数组复制(数组长度8192): 1.039s

缓冲流按照字节数组复制(数组长度8192): 1.151s

此时你会发现，当数组大到一定程度，性能已经提高了多少了，甚至缓冲流的性能还没有低级流高。

最终总结一下：**缓冲流的性能不一定比低级流高，其实低级流自己加一个数组，性能其实是不差。**只不过缓冲流帮你加了一个相对而言大小比较合理的数组 。

六、转换流

前面我们学习过FileReader读取文件中的字符，但是同学们注意了，FileReader默认只能读取UTF-8编码格式的文件。如果使用FileReader读取GBK格式的文件，可能存在乱码，因为FileReader它遇到汉字默认是按照3个字节来读取的，而GBK格式的文件一个汉字是占2个字节，这样就会导致乱码。

Java给我们提供了另外两种流InputStreamReader，OutputStreamWriter，这两个流我们把它叫做转换流。它们可以将字节流转换为字符流，并且可以指定编码方案。

6.1 InputStreamReader类

接下来，我们先学习InputStreamReader类，你看这个类名就比较有意思，前面是InputStream表示字节输入流，后面是Reader表示字符输入流，合在一起意思就是表示可以把InputStream转换为Reader，最终InputStreamReader其实也是Reader的子类，所以也算是字符输入流。

InputStreamReader也是不能单独使用的，它内部需要封装一个InputStream的子类对象，再指定一个编码表，如果不指定编码表，默认会按照UTF-8形式进行转换。

需求：我们可以先准备一个GBK格式的文件，然后使用下面的代码进行读取，看是是否有乱码。

public class InputStreamReaderTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        try (
                // 1、得到文件的原始字节流（GBK的字节流形式）
                InputStream is = new FileInputStream("io-app2/src/itheima06.txt");
                // 2、把原始的字节输入流按照指定的字符集编码转换成字符输入流
                Reader isr = new InputStreamReader(is, "GBK");
                // 3、把字符输入流包装成缓冲字符输入流
                BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
                ){
            String line;
            while ((line = br.readLine()) != null){
                System.out.println(line);
            }


        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

执行完之后，你会发现没有乱码。

6.2 OutputStreamWriter类

接下来，我们先学习OutputStreamWriter类，你看这个类名也比较有意思，前面是OutputStream表示字节输出流，后面是Writer表示字符输出流，合在一起意思就是表示可以把OutputStream转换为Writer，最终OutputStreamWriter其实也是Writer的子类，所以也算是字符输出流。

OutputStreamReader也是不能单独使用的，它内部需要封装一个OutputStream的子类对象，再指定一个编码表，如果不指定编码表，默认会按照UTF-8形式进行转换。

需求：我们可以先准备一个GBK格式的文件，使用下面代码往文件中写字符数据。

public class OutputStreamWriterTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 指定写出去的字符编码。
        try (
                // 1、创建一个文件字节输出流
                OutputStream os = new FileOutputStream("io-app2/src/itheima07out.txt");
                // 2、把原始的字节输出流，按照指定的字符集编码转换成字符输出转换流。
                Writer osw = new OutputStreamWriter(os, "GBK");
                // 3、把字符输出流包装成缓冲字符输出流
                BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);
                ){
            bw.write("我是中国人abc");
            bw.write("我爱你中国123");

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

七、打印流

接下来，我们学习打印流，其实打印流我们从开学第一天就一直再使用，只是没有学到你感受不到而已。打印流可以实现更加方便，更加高效的写数据的方式。

7.1 打印流基本使用

打印流，这里所说的打印其实就是写数据的意思，它和普通的write方法写数据还不太一样，一般会使用打印流特有的方法叫print(数据)或者println(数据)，它打印啥就输出啥。

打印流有两个，一个是字节打印流PrintStream，一个是字符打印流PrintWriter，如下图所示：

PrintStream和PrintWriter的用法是一样的，所以这里就一块演示了。

public class PrintTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        try (
                // 1、创建一个打印流管道
//                PrintStream ps =
//                        new PrintStream("io-app2/src/itheima08.txt", Charset.forName("GBK"));
//                PrintStream ps =
//                        new PrintStream("io-app2/src/itheima08.txt");
                PrintWriter ps =
                        new PrintWriter(new FileOutputStream("D:\\code\\javasepro\\helloworld-app\\src\\itheima08.txt", true));
        ){
            ps.print(97);	//文件中显示的就是:97
            ps.print('a'); //文件中显示的就是:a
            ps.println("我爱你中国abc");	//文件中显示的就是:我爱你中国abc
            ps.println(true);//文件中显示的就是:true
            ps.println(99.5);//文件中显示的就是99.5
            //print和println区别:后者会换行，前者不会换行
            ps.write(97); //文件中显示a。

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

7.2 重定向输出语句

其实我们一开始，就给同学们讲过System.out.println()这句话表示打印输出，但是至于为什么能够输出，其实我们一直不清楚。

以前是因为知识储备还不够，无法解释，到现在就可以给同学们揭晓谜底了，因为System里面有一个静态变量叫out，out的数据类型就是PrintStream，它就是一个打印流，而且这个打印流的默认输出目的地是控制台，所以我们调用System.out.pirnln()就可以往控制台打印输出任意类型的数据，而且打印啥就输出啥。

而且System还提供了一个方法，可以修改底层的打印流，这样我们就可以重定向打印语句的输出目的地了。我们玩一下, 直接上代码。

public class PrintTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("老骥伏枥");
        System.out.println("志在千里");

        try ( PrintStream ps = new PrintStream("io-app2/src/itheima09.txt"); ){
            // 把系统默认的打印流对象改成自己设置的打印流
            System.setOut(ps);

            System.out.println("烈士暮年");	
            System.out.println("壮心不已");
            //这里打印到文件中
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

此时打印语句，将往文件中打印数据，而不在控制台。

八、数据流

同学们，接下我们再学习一种流，这种流在开发中偶尔也会用到。比如，我们想把数据和数据的类型一并写到文件中去，读取的时候也将数据和数据类型一并读出来。这就可以用到数据流，有两个DataInputStream和DataOutputStream。

8.1 DataOutputStream类

我们先学习DataOutputStream类，它也是一种包装流，创建DataOutputStream对象时，底层需要依赖于一个原始的OutputStream流对象。然后调用它的writeXxx方法，写的是特定类型的数据。

代码如下：往文件中写整数、小数、布尔类型数据、字符串数据

public class DataOutputStreamTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        try (
                // 1、创建一个数据输出流包装低级的字节输出流
                DataOutputStream dos =
                        new DataOutputStream(new FileOutputStream("io-app2/src/itheima10out.txt"));
                ){
            dos.writeInt(97);
            dos.writeDouble(99.5);
            dos.writeBoolean(true);
            dos.writeUTF("黑马程序员666！");

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

8.2 DataInputStream类

学习完DataOutputStream后，再学习DataIntputStream类，它也是一种包装流，创建DataInputStream对象时，底层需要依赖于一个原始的InputStream流对象。然后调用它的readXxx()方法就可以读取特定类型的数据。

代码如下：读取文件中特定类型的数据（整数、小数、字符串等）

public class DataInputStreamTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        try (
                DataInputStream dis =
                        new DataInputStream(new FileInputStream("io-app2/src/itheima10out.txt"));
                ){
            int i = dis.readInt();
            System.out.println(i);

            double d = dis.readDouble();
            System.out.println(d);

            boolean b = dis.readBoolean();
            System.out.println(b);

            String rs = dis.readUTF();
            System.out.println(rs);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

九、序列化流

序列化流是干什么用的呢？ 我们知道字节流是以字节为单位来读写数据、字符流是按照字符为单位来读写数据、而对象流是以对象为单位来读写数据。也就是把对象当做一个整体，可以写一个对象到文件，也可以从文件中把对象读取出来。

这里有一个新词：序列化，第一次听同学们可能还比较陌生，我来给同学们解释一下

序列化：意思就是把对象写到文件或者网络中去。（简单记：写对象）

反序列化：意思就是把对象从文件或者网络中读取出来。（简单记：读对象）

9.1 ObjectOutputStraem类

接下来，先学习ObjectOutputStream流，它也是一个包装流，不能单独使用，需要结合原始的字节输出流使用。

代码如下：将一个User对象写到文件中去

第一步：先准备一个User类，必须让其实现Serializable接口。

// 注意：对象如果需要序列化，必须实现序列化接口。
public class User implements Serializable {
    private String loginName;
    private String userName;
    private int age;
    // transient 这个成员变量将不参与序列化。
    private transient String passWord;

    public User() {
    }

    public User(String loginName, String userName, int age, String passWord) {
        this.loginName = loginName;
        this.userName = userName;
        this.age = age;
        this.passWord = passWord;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "loginName='" + loginName + '\'' +
                ", userName='" + userName + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", passWord='" + passWord + '\'' +
                '}';
    }
}

第二步：再创建ObjectOutputStream流对象，调用writeObject方法对象到文件。

public class Test1ObjectOutputStream {
    public static void main(String[] args) {
        try (
                // 2、创建一个对象字节输出流包装原始的字节 输出流。
                ObjectOutputStream oos =
                        new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("io-app2/src/itheima11out.txt"));
                ){
            // 1、创建一个Java对象。
            User u = new User("admin", "张三", 32, "666888xyz");

            // 3、序列化对象到文件中去
            oos.writeObject(u);
            System.out.println("序列化对象成功！！");

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

注意：写到文件中的对象，是不能用记事本打开看的。因为对象本身就不是文本数据，打开是乱码 怎样才能读懂文件中的对象是什么呢？这里必须用反序列化，自己写代码读。

9.2 ObjectInputStream类

接下来，学习ObjectInputStream流，它也是一个包装流，不能单独使用，需要结合原始的字节输入流使用。

接着前面的案例，文件中已经有一个User对象，现在要使用ObjectInputStream读取出来。称之为反序列化。

public class Test2ObjectInputStream {
    public static void main(String[] args) {
        try (
            // 1、创建一个对象字节输入流管道，包装 低级的字节输入流与源文件接通
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("io-app2/src/itheima11out.txt"));
        ){
            User u = (User) ois.readObject();
            System.out.println(u);//User{loginName='admin', username='张三', age=32, password='null'}
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

十、补充知识：IO框架

我们只学习了IO流对文件复制，能不能复制文件夹呀？

当然是可以咯，但是如果让我们自己写复制文件夹的代码需要用到递归，还是比较麻烦的。为了简化对IO操作，由apache开源基金组织提供了一组有关IO流小框架，可以提高IO流的开发效率。

这个框架的名字叫commons-io：其本质是别人写好的一些字节码文件（class文件），打包成了一个jar包。我们只需要把jar包引入到我们的项目中，就可以直接用了。

这里给同学们介绍一个jar包中提供的工具类叫FileUtils，它的部分功能如下，很方便，你一看名字就知道怎么用了。

在写代码之前，先需要引入jar包，具体步骤如下：

1.在模块的目录下，新建一个lib文件夹

2.把jar包复制粘贴到lib文件夹下

3.选择lib下的jar包，右键点击Add As Library，然后就可以用了。

代码如下：

public class CommonsIOTest1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.复制文件
        FileUtils.copyFile(new File("io-app2\\src\\itheima01.txt"), new File("io-app2/src/a.txt"));
        
        //2.复制文件夹
        FileUtils.copyDirectory(new File("D:\\resource\\私人珍藏"), new File("D:\\resource\\私人珍藏3"));
        
        //3.删除文件夹
        FileUtils.deleteDirectory(new File("D:\\resource\\私人珍藏3"));

        // Java提供的原生的一行代码搞定很多事情
         Files.copy(Path.of("io-app2\\src\\itheima01.txt"), Path.of("io-app2\\src\\b.txt"));
        System.out.println(Files.readString(Path.of("io-app2\\src\\itheima01.txt")));
    }
}