Java IO流

又该洗头了2024-05-10 16:46

IO流概述

Java IO流是用于处理设备之间数据传输的一套系统，涵盖了多种类型的流。

以下是一些关于IO流的核心概念：

  1. 数据流向：流按照数据流向可以分为输入流和输出流。输入流用于从源读取数据到程序中，即数据的输入；输出流则将数据从程序写出到目的地，即数据的输出。
  2. 数据类型：根据操作的数据单位不同，流可以分为字节流和字符流。字节流以8位的字节为单位进行数据的读写，而字符流则是以16位的字符为单位。通常文本文件使用字符流处理更为方便，其他类型的文件（如图片、视频等）则使用字节流。
  3. 流的分类：流可以进一步分为节点流和处理流。节点流直接与数据源相连接进行数据的传输，如FileInputStream和FileOutputStream。处理流则是对节点流的封装提供了更强大的功能，例如BufferedInputStream、BufferedOutputStream、BufferedReader和BufferedWriter等缓冲流，以及提供字节流和字符流转换功能的InputStreamReader和OutputStreamWriter。
  4. 基本步骤：在Java中使用IO流进行数据读写时，一般会涉及以下步骤：创建File对象指明数据源或目的地，实例化相应的流对象并传入File对象，通过流对象的读写方法进行数据操作，最后关闭流资源释放相关资源。
  5. 性能优化：使用缓冲流可以提高数据传输的效率。缓冲流内部维护了一个数据缓冲区，可以减少实际对底层设备的访问次数，从而提高读写效率。例如，当使用缓冲流复制一个视频文件时，速度可能会比直接使用普通字节流提升约2.5倍左右。
  6. 资源管理：由于流操作涉及到系统资源，因此需要妥善管理这些资源。在使用完流之后，应调用close()方法关闭流，以确保释放系统资源。同时，如果流对象包裹了其他流对象（如处理流包裹节点流），关闭外层流通常也会关闭内层流，所以一般只需关闭最外层的流即可。

字节流

概述

字节流在Java中主要用于处理二进制数据，它以8位的字节为单位进行数据的读写操作。以下是一些关于Java字节流的详细信息：

  1. 基本概念：字节流包括InputStream和OutputStream两个基类，它们分别代表了字节输入流和字节输出流。这两个类定义了所有字节流的基本操作，如read()和write()方法。
  2. 适用场景：字节流通常用于处理图像、音频、视频等二进制文件，因为它们以字节为单位，不关心数据的具体内容，适合处理任何类型的数据。
  3. 常用类：FileInputStream和FileOutputStream是常用的字节流类，分别用于从文件中读取字节数据和向文件中写入字节数据。它们是InputStream和OutputStream的具体实现。
  4. 转换流：虽然字节流和字符流的操作方式几乎完全一样，但它们处理的数据单元不同。当需要在不同类型数据间转换时，可以使用InputStreamReader和OutputStreamWriter这样的转换流来进行字节流和字符流之间的转换。
  5. 操作示例：一个简单的字节流操作示例是使用FileInputStream读取文件内容，然后通过FileOutputStream将其复制到另一个文件。在这个过程中，可以配合使用缓冲流如BufferedInputStream和BufferedOutputStream来提高读写效率。
  6. 资源管理：在使用字节流进行文件操作后，应确保关闭流资源以释放系统资源，这可以通过调用close()方法来完成。如果使用了多层包装的流对象，关闭最外层的流通常会同时关闭内层流。

字节输入流

概述

Java字节输入流主要用于从源头读取数据到程序中，它通常用于处理二进制数据和进行网络通信等场景。

在Java中，字节输入流的核心是InputStream类，它是所有字节输入流的基类，提供了基本的读取方法，如read()。以下是关于Java字节输入流的一些详细说明：

  • 类库支持：Java通过类库提供对输入/输出的支持，而不是在语言层面上直接提供。这样做的好处是类库可以灵活地运用各种输入/输出技术，以适应不同的应用场景。
  • 处理数据单位：字节输入流以字节为单位处理数据，这使得它特别适合于处理二进制文件，如图片、音频和视频文件等。
  • 异常处理：在使用字节输入流时，需要注意异常处理。因为读取操作可能会遇到各种I/O异常，如文件未找到、读取错误等，所以需要进行相应的异常处理。
  • 常用实现类 ：FileInputStream是InputStream的一个常用实现，它用于从文件中读取字节数据。此外，还有其他实现类如ByteArrayInputStream和PipedInputStream等，它们用于不同类型的数据源。
  • 流的分类：字节输入流属于输入流的分类，它与输出流相对。输入流负责将数据从外部源传输到程序内部，而输出流则将数据从程序内部传输到外部目的地。
  • 功能分类 ：除了方向分类，流还可以按照功能分为节点流和处理流。节点流直接与数据源相连，如FileInputStream；处理流则是对节点流的封装，提供了更高级的功能，如缓冲流BufferedInputStream。
代码示例

以下是一个简单的Java字节输入流代码示例，用于从文件中读取数据并输出到控制台：

java 复制代码 
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class ByteInputExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建FileInputStream对象
            FileInputStream fis = new FileInputStream("C:\\Users\\Administrator\\Desktop\id.txt");
            
            // 定义字节数组
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int length;
            
            // 循环读取数据到字节数组中
            while ((length = fis.read(bytes)) != -1) {
                System.out.write(bytes, 0, length);
            }
            
            // 关闭流资源
            fis.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个例子中，我们首先创建了一个FileInputStream对象，指定要读取的文件路径。然后定义一个长度为1024的字节数组，用于存储从文件中读取的数据。接着使用read()方法将数据读取到字节数组中，并通过System.out.write()方法将数据输出到控制台。最后，在程序结束时需要调用close()方法关闭流资源。

字节输出流

概述

Java字节输出流主要用于将指定的字节信息写出到目的地，如文件等。以下是关于Java字节输出流的一些详细说明：

  1. 基本概念 ：Java的OutputStream抽象类是所有字节输出流类的父类，它定义了字节输出流的基本功能性方法，如write()方法，用于将数据写入到目的地。
  2. 操作过程：在程序中，当我们需要将数据写入到外部设备或文件中时，会使用字节输出流。这个过程可以看作是程序通过输出流向外部传输数据。
  3. 常用实现 ：FileOutputStream是OutputStream的一个常用实现，它用于向文件中写入字节数据。这是执行写操作的常见方式，例如保存文件内容到磁盘。
  4. 资源管理 ：与所有的IO操作一样，使用完字节输出流后，需要关闭流资源以释放系统资源。这通常通过调用close()方法来完成。
  5. 异常处理：在使用字节输出流进行写操作时，可能会遇到IOException，因此需要进行适当的异常处理。
  6. 标准步骤 ：使用字节输出流的标准步骤包括创建源（如文件），选择流（如FileOutputStream），进行写操作，最后释放资源（关闭流）。
代码示例

以下是一个简单的Java字节输出流代码示例，用于将字符串写入到文件中：

java 复制代码 
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class ByteOutputExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建FileOutputStream对象
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("C:\\Users\\Administrator\\Desktop\id.txt");
            
            // 定义要写入的字符串
            String str = "Hello, world!";
            
            // 将字符串转换为字节数组
            byte[] bytes = str.getBytes();
            
            // 将字节数组写入到文件中
            fos.write(bytes);
            
            // 关闭流资源
            fos.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个例子中，我们首先创建了一个FileOutputStream对象，指定要写入的文件路径。然后定义一个字符串，并将其转换为字节数组。接着使用write()方法将字节数组写入到文件中。最后，在程序结束时需要调用close()方法关闭流资源。

案例：使用字节流进行文件复制

java 复制代码 
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class ByteStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建FileInputStream对象
            FileInputStream fis = new FileInputStream("source.txt");
            
            // 创建FileOutputStream对象
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("target.txt");
            
            // 定义缓冲区
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int length;
            
            // 读取数据到缓冲区，并写入到目标文件
            while ((length = fis.read(buffer)) != -1) {
                fos.write(buffer, 0, length);
            }
            
            // 关闭流资源
            fis.close();
            fos.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

字符流

概述

Java字符流主要用于处理文本数据，它以字符为单位进行读写。以下是关于Java字符流的详细介绍：

  1. 基本概念 ：字符流在Java中是通过Reader和Writer类及其子类来实现的，它们专门用于处理文本数据。与字节流不同，字符流可以更好地处理不同的字符集和编码，如UTF-8、UTF-16等。
  2. 编码处理：字符流在内部使用特定的编码方式来处理字符数据，这使得它们能够正确地读取和写入各种语言的文本，包括那些具有特殊字符集的文本。
  3. 适用场景：由于字符流能够正确处理字符编码，它们特别适合用于处理文本文件，如HTML、XML、JSON以及包含自然语言的任何文档。
  4. 常用类 ：Java提供了多种字符流类，包括FileReader、FileWriter、BufferedReader、BufferedWriter和PrintWriter等。这些类提供了丰富的方法来读取和写入字符数据。
  5. 转换流 ：转换流如InputStreamReader和OutputStreamWriter允许将字节流转换为字符流，这样可以使用字符流的方式处理原本只能使用字节流处理的数据。
  6. 性能考虑：虽然字符流在处理文本文件时更加方便和高效，但它们的性能可能不如字节流，因此在处理大量非文本数据或对性能要求极高的场景下，可能不适合使用字符流。

字符输入流

概述

Java字符输入流主要用于从源头读取文本数据到程序中，它针对字符数据进行了优化，并提供了处理字符编码的功能。以下是对Java字符输入流的详细阐述：

  1. 字符数据处理 ：字符输入流在Java中通过Reader类及其子类实现，它们专门用于处理文本数据。与字节流不同，字符流能够更好地处理不同的字符集和编码，如UTF-8、UTF-16等。
  2. 适用场景：由于字符流能够正确处理字符编码，它们特别适合用于处理文本文件，如TXT、JAVA、HTML等，这些文件通常包含自然语言或编程语句，需要按字符而不是原始字节来处理。
  3. 常用类 ：Java提供了多种字符流类，包括FileReader、BufferedReader等。这些类提供了丰富的方法来读取字符数据，并且通常与InputStreamReader配合使用，将字节流转换为字符流，以便使用字符流的方式处理原本只能使用字节流处理的数据。
  4. 性能考虑：虽然字符流在处理文本文件时更加方便和高效，但它们的性能可能不如字节流，因此在处理大量非文本数据或对性能要求极高的场景下，可能不适合使用字符流。
  5. 资源管理 ：在使用字符输入流进行文件操作后，应确保关闭流资源以释放系统资源，这通常通过调用close()方法来完成。如果使用了包装流如BufferedReader，关闭外层流通常也会关闭内层的流。
代码示例

以下是一个简单的Java字符输入流代码示例，用于从文件中读取文本数据并输出到控制台：

java 复制代码 
import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class CharInputExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建FileReader对象
            FileReader fr = new FileReader("C:\\Users\\Administrator\\Desktop\id.txt");
            
            // 创建BufferedReader对象
            BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
            
            // 定义存储读取数据的变量
            String line;
            
            // 循环读取数据
            while ((line = br.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
            
            // 关闭流资源
            br.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个例子中，我们首先创建了一个FileReader对象，指定要读取的文件路径。然后使用BufferedReader包装FileReader对象，以便能够按行读取文件内容。接着定义一个字符串变量line，用于存储每次读取的一行数据。最后通过循环调用readLine()方法来逐行读取文件内容，并将每行数据输出到控制台。在程序结束时需要调用close()方法关闭流资源。

字符输出流

概述

Java字符输出流主要用于将指定的字符信息写出到目的地，如文件等。以下是关于Java字符输出流的详细说明：

  1. 基本概念 ：Java的Writer抽象类是所有字符输出流类的父类，它定义了字符输出流的基本功能性方法，如write()方法，用于将数据写入到目的地。
  2. 操作过程：在程序中，当我们需要将数据写入到外部设备或文件中时，会使用字符输出流。这个过程可以看作是程序通过输出流向外部传输数据。
  3. 常用实现 ：FileWriter是Writer的一个常用实现，它用于向文件中写入字符数据。这是执行写操作的常见方式，例如保存文件内容到磁盘。
  4. 资源管理 ：与所有的IO操作一样，使用完字符输出流后，需要关闭流资源以释放系统资源。这通常通过调用close()方法来完成。
  5. 异常处理：在使用字符输出流进行写操作时，可能会遇到IOException，因此需要进行适当的异常处理。
  6. 标准步骤 ：使用字符输出流的标准步骤包括创建源（如文件），选择流（如FileWriter），进行写操作，最后释放资源（关闭流）。
代码示例

以下是一个简单的Java字符输出流代码示例，用于将字符串写入到文件中：

java 复制代码 
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class CharOutputExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建FileWriter对象
            FileWriter fw = new FileWriter("C:\\Users\\Administrator\\Desktop\id.txt");
            
            // 定义要写入的字符串
            String str = "Hello, world!";
            
            // 将字符串写入到文件中
            fw.write(str);
            
            // 关闭流资源
            fw.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个例子中，我们首先创建了一个FileWriter对象，指定要写入的文件路径。然后定义一个字符串，并将其写入到文件中。最后在程序结束时需要调用close()方法关闭流资源。

案例：使用字符流进行文件复制

java 复制代码 
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class CharStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建FileReader对象
            FileReader fr = new FileReader("source.txt");
            
            // 创建FileWriter对象
            FileWriter fw = new FileWriter("target.txt");
            
            // 定义缓冲区
            char[] buffer = new char[1024];
            int length;
            
            // 读取数据到缓冲区，并写入到目标文件
            while ((length = fr.read(buffer)) != -1) {
                fw.write(buffer, 0, length);
            }
            
            // 关闭流资源
            fr.close();
            fw.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
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