I/O输入/输出

引言

对程序语言设计者来说，设计一个令人满意的I/O(输入输出)系统，是件极艰巨的任务，摘自《Thinking in Java 》

概述

JAVA程序通过流来完成输入/输出。流是生产或消费信息的抽象，流通过Java的输入/输出系统与物理设备连接。JAVA的I/O通过java.io包下的类和接口来支持，主要是5个类和一个接口。

• File：用于文件或目录的描述信息，例如生成新目录，修改文件名，删除文件，判断文件路径等
• InputStream：抽象类，所有输入流的父类，定义了所有输入流具有的共同特征。
• OutputStream：抽象类，基于字节的输出操作，所有输出流的父类，定义了输出流具有的共同特征。
• Reader：抽象类，基于字符的输入类。
• Writer：抽象类，基于字符的输出类。
• Serializable：将Java对象转换成平台无关的二进制数据
• RandomAccessFile:包装了一个随机访问的文件，实现了DataInput/DataOutput接口。

File类

一个File类的对象，表示了磁盘上的文件或目录，提供了与平台无关的方法来对磁盘上的文件或者目录进行操作，直接处理文件或目录，但是不能访问文件本身。

在java.io包中提供了60多了类流：

从功能上分为：

• 输入流：从外部流向内存
• 输出流：从内存流向外部

从流的角色上分为：

• 节点流：可以从/向一个特定的IO设备（磁盘，网络）读/写数据的流，直接连接物理设备或socket
• 处理流：对一个已经存在的流（节点流）进行连接或者封装。

从流的结构上分为：

• 字节流 ：InputStream OutputStream
• 字符流 ： Reader Writer

在最底层，所有的输入输出都是以字节为单位的，基于字符的流只是为处理字符提供方便有效的方法。它们的操作方式几乎完全一样，只是操作的数据单元不同，字节流操作的数据单元是字符，字符流操作的数据单元是字符。

类流全家福

I/O流类.png

从上面的图片中，可以看出无论是字节流和字符流都提供了对文件，数组，字符串，管道，对象，音频等内容的输入/输出流支持。

对输入/输出流基类的简单介绍

InputSteam 三个基本的读方法：
abstract int read(): 读取一个字节数据，并返回读到数据的末尾，如果返回-1 ， 表示都到了输入流的末尾。

int read(byte[] b ): 将数据读入一个字节数组，同时返回实际读取的字节数，如果返回-1 ，表示读到了输入流的末尾。

int read(byte[] b , int off , int len):将数据读入一个字节数组，同时返回实际读取的字节数，如果返回-1 ，表示读到了输入流的末尾，off指定在数组b中存放数据的起始位置，len指定读取的最大字节数。

可能会有一个疑问，为什么上面的第一个方法是抽象，而其余两个read方法是具体的? 通过源码找到了想要的答案。第二个方法依靠了第三个方法，而第三个方法依靠了第一个方法实现，换句话说只有第一个read方法是与具体的I/O设备相关的，需要InputStream的子类来实现。源码如下：

public abstract int read() throws IOException;

public int read(byte b[]) throws IOException {
        return read(b, 0, b.length);  //调用第三个方法实现
    }

public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
        //判断参数的合法性
        if (b == null) {
            throw new NullPointerException();
        } else if (off < 0 || len < 0 || len > b.length - off) {
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        } else if (len == 0) {
            return 0;
        }
        
        int c = read();   //调用第一个方法，读取一个字节
        if (c == -1) {
            return -1;   //没有字节返回-1 ，读取结束
        }
        b[off] = (byte)c;  //将读取到的字节放入数组中

        int i = 1;
        try {
            for (; i < len ; i++) {
                c = read();
                if (c == -1) {
                    break;
                }
                b[off + i] = (byte)c;  //将读取到的字节放入数组中，读取的长度大于数据长度，循环读取结束
            }
        } catch (IOException ee) {
        }
        return i;  //返回读取的字节数组长度
    }

其它方法
long skip(long n ):输入流中跳过n个字节，并返回实际跳过的字节数
void close():关闭流
。。。

OutputStream 主要方法
void write(byte[]] b ):将参数b中的字节写到输出流
void write(byte[] b , int off ,int len):将参数b的从偏移量off开始len个字节写到输出流
abstract viud write(int b ):先将int转换成byte类型，把低字节写入到输出流中
void flush():将缓冲区中的字节全部输出，并清空缓存区
void close():关闭输出流并释放与流相关的系统资源

Reader里包含的3个读取方法:
int read():
int read(char[] c):
int read(char[] c ,int off , int len) :

Write包含的方法
void write(char[] c)
void write(String str)
void write(String str, int off, int len)
abstract flush()
void close()

根据上面图片做一个简单的总结：

• FileInputStream和FileOutputStream 节点流，用于对文件读取或往文件中写入字节流。如果在构造FileOutputStream时，文件已经存在，则覆盖整个文件。
• BufferedInputStream和BufferedOutputStream过滤流，需要使用已经存在的节点流来构造，提供了读写的效率。
• DataInputStream和DataOutputStream 过滤流，需要使用已经存在的节点流来构造，提供了读写Java中基本数据类型的功能。
• PipedInputStream和PipedOutputStream 管道流，用于线程间的通信，一个线程的PipedInputStream对象从另一个线程的PipedOutputStream 对象读取输入，只要管道流有用，必须提供同时构造管道输入流和管道输出流。
• InputStreamReader和OutputStreamWriter类，用于处理字符流的基本类，用来在字节流和字符流之间搭一座桥。将字节流和字符流进行转换。
• FileReader和FileWriter 可以创建一个可以读/写文件的类。
• BufferedReader:通过缓冲输入提高性能。
• SequenceInputStream：把多个InputStream合并为一个InputStream

I/O流的链接示意图：

流的链接示意图.png

常用类
FileInputStream , FileOutputStream , ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream ，BufferedReader,BufferedWriter, ,InputStreamReader ,InputStreamWriter，FileReader ,FileWriter

如何选择I/O流

确定是输入还是输出

输入:输入流 InputStream Reader
输出:输出流 OutputStream Writer

明确操作的数据对象是否是纯文本

是:字符流 Reader，Writer
否:字节流 InputStream，OutputStream

明确具体的设备。

文件：
读：FileInputStream,, FileReader,
写：FileOutputStream，FileWriter

数组：
byte[ ]：ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream
char[ ]：CharArrayReader, CharArrayWriter

String：
StringBufferInputStream(已过时，因为其只能用于String的每个字符都是8位的字符串), StringReader, StringWriter

Socket流
键盘：用System.in（是一个InputStream对象）读取，用System.out（是一个OutoutStream对象）打印

是否需要转换流

是，就使用转换流，从Stream转化为Reader、Writer：InputStreamReader，OutputStreamWriter

是否需要缓冲提高效率

是就加上Buffered：BufferedInputStream, BufferedOuputStream, BufferedReader, BufferedWrite

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少年听雨歌楼上，红烛昏罗帐。  
壮年听雨客舟中，江阔云低，断雁叫西风。
感谢支持！
                                        ---起个名忒难

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