Java IO(1)

參考:http://www.cnblogs.com/oubo/archive/2012/01/06/2394638.html

Java流操作有關的類或接口:

Java流類圖結構:

流的概念和作用
流是一組有順序的,有起點和終點的字節集合,是對數據傳輸的總稱或抽象。即數據在兩設備間的傳輸稱為流,流的本質是數據傳輸,根據數據傳輸特性將流抽象為各種類,方便更直觀的進行數據操作。

IO流的分類
根據處理數據類型的不同分為:字符流和字節流
根據數據流向不同分為:輸入流和輸出流

字符流和字節流
字符流的由來: 因為數據編碼的不同,而有了對字符進行高效操作的流對象。本質其實就是基于字節流讀取時,去查了指定的碼表。 字節流和字符流的區別:

讀寫單位不同:字節流以字節(8bit)為單位,字符流以字符為單位,根據碼表映射字符,一次可能讀多個字節。
處理對象不同:字節流能處理所有類型的數據(如圖片、avi等),而字符流只能處理字符類型的數據。
結論:只要是處理純文本數據,就優先考慮使用字符流。 除此之外都使用字節流。

輸入流和輸出流
對輸入流只能進行讀操作,對輸出流只能進行寫操作,程序中需要根據待傳輸數據的不同特性而使用不同的流。

Java IO流對象
1.輸入字節流InputStream
IO 中輸入字節流的繼承圖可見上圖,可以看出:
InputStream 是所有的輸入字節流的父類,它是一個抽象類。
ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream 是三種基本的介質流,它們分別從Byte 數組、StringBuffer、和本地文件中讀取數據。PipedInputStream 是從與其它線程共用的管道中讀取數據,與Piped 相關的知識后續單獨介紹。ObjectInputStream 和所有FilterInputStream 的子類都是裝飾流(裝飾器模式的主角)。

2.輸出字節流OutputStream
IO 中輸出字節流的繼承圖可見上圖,可以看出:
OutputStream 是所有的輸出字節流的父類,它是一個抽象類。
ByteArrayOutputStream、FileOutputStream 是兩種基本的介質流,它們分別向Byte 數組、和本地文件中寫入數據。PipedOutputStream 是向與其它線程共用的管道中寫入數據,
ObjectOutputStream 和所有FilterOutputStream 的子類都是裝飾流。

3.字節流的輸入與輸出的對應

圖中藍色的為主要的對應部分,紅色的部分就是不對應部分。紫色的虛線部分代表這些流一般要搭配使用。從上面的圖中可以看出Java IO 中的字節流是極其對稱的。“存在及合理”我們看看這些字節流中不太對稱的幾個類吧!

LineNumberInputStream 主要完成從流中讀取數據時,會得到相應的行號,至于什么時候分行、在哪里分行是由改類主動確定的,并不是在原始中有這樣一個行號。在輸出部分沒有對應的部分,我們完全可以自己建立一個LineNumberOutputStream,在最初寫入時會有一個基準的行號,以后每次遇到換行時會在下一行添加一個行號,看起來也是可以的。好像更不入流了。
PushbackInputStream 的功能是查看最后一個字節,不滿意就放入緩沖區。主要用在編譯器的語法、詞法分析部分。輸出部分的BufferedOutputStream 幾乎實現相近的功能。
StringBufferInputStream 已經被Deprecated,本身就不應該出現在InputStream 部分,主要因為String 應該屬于字符流的范圍。已經被廢棄了,當然輸出部分也沒有必要需要它了!還允許它存在只是為了保持版本的向下兼容而已。
SequenceInputStream 可以認為是一個工具類,將兩個或者多個輸入流當成一個輸入流依次讀取。完全可以從IO 包中去除,還完全不影響IO 包的結構,卻讓其更“純潔”――純潔的Decorator 模式。
PrintStream 也可以認為是一個輔助工具。主要可以向其他輸出流,或者FileInputStream 寫入數據,本身內部實現還是帶緩沖的。本質上是對其它流的綜合運用的一個工具而已。一樣可以踢出IO 包!System.out 和System.out 就是PrintStream 的實例!

4.字符輸入流Reader

在上面的繼承關系圖中可以看出:
Reader 是所有的輸入字符流的父類,它是一個抽象類。
CharReader、StringReader 是兩種基本的介質流,它們分別將Char 數組、String中讀取數據。PipedReader 是從與其它線程共用的管道中讀取數據。
BufferedReader 很明顯就是一個裝飾器,它和其子類負責裝飾其它Reader 對象。
FilterReader 是所有自定義具體裝飾流的父類,其子類PushbackReader 對Reader 對象進行裝飾,會增加一個行號。
InputStreamReader 是一個連接字節流和字符流的橋梁,它將字節流轉變為字符流。FileReader 可以說是一個達到此功能、常用的工具類,在其源代碼中明顯使用了將FileInputStream 轉變為Reader 的方法。我們可以從這個類中得到一定的技巧。Reader 中各個類的用途和使用方法基本和InputStream 中的類使用一致。后面會有Reader 與InputStream 的對應關系。

5.字符輸出流Writer

在上面的關系圖中可以看出:
Writer 是所有的輸出字符流的父類,它是一個抽象類。
CharArrayWriter、StringWriter 是兩種基本的介質流,它們分別向Char 數組、String 中寫入數據。PipedWriter 是向與其它線程共用的管道中寫入數據,
BufferedWriter 是一個裝飾器為Writer 提供緩沖功能。
PrintWriter 和PrintStream 極其類似,功能和使用也非常相似。
OutputStreamWriter 是OutputStream 到Writer 轉換的橋梁,它的子類FileWriter 其實就是一個實現此功能的具體類(具體可以研究一SourceCode)。功能和使用和OutputStream 極其類似,后面會有它們的對應圖。

6.字符流的輸入與輸出的對應

7.字符流與字節流轉換

轉換流的特點:
其是字符流和字節流之間的橋梁
可對讀取到的字節數據經過指定編碼轉換成字符
可對讀取到的字符數據經過指定編碼轉換成字節
何時使用轉換流?

當字節和字符之間有轉換動作時;
流操作的數據需要編碼或解碼時。
具體的對象體現:

InputStreamReader:字節到字符的橋梁
OutputStreamWriter:字符到字節的橋梁
這兩個流對象是字符體系中的成員,它們有轉換作用,本身又是字符流,所以在構造的時候需要傳入字節流對象進來。

8.File類

File類是對文件系統中文件以及文件夾進行封裝的對象,可以通過對象的思想來操作文件和文件夾。 File類保存文件或目錄的各種元數據信息,包括文件名、文件長度、最后修改時間、是否可讀、獲取當前文件的路徑名,判斷指定文件是否存在、獲得當前目錄中的文件列表,創建、刪除文件和目錄等方法。

9.RandomAccessFile類

該對象并不是流體系中的一員,其封裝了字節流,同時還封裝了一個緩沖區(字符數組),通過內部的指針來操作字符數組中的數據。 該對象特點:

該對象只能操作文件,所以構造函數接收兩種類型的參數:a.字符串文件路徑;b.File對象。
該對象既可以對文件進行讀操作,也能進行寫操作,在進行對象實例化時可指定操作模式(r,rw)
注意:該對象在實例化時,如果要操作的文件不存在,會自動創建;如果文件存在,寫數據未指定位置,會從頭開始寫,即覆蓋原有的內容。 可以用于多線程下載或多個線程同時寫數據到文件。

節點流
節點流:直接與數據源相連,讀入或讀出。
直接使用節點流,讀寫不方便,為了更快的讀寫文件,才有了處理流。

常用的節點流
父 類 :InputStream 、OutputStream、 Reader、 Writer
文 件 :FileInputStream 、 FileOutputStrean 、FileReader 、FileWriter 文件進行處理的節點流
數 組 :ByteArrayInputStream、 ByteArrayOutputStream、 CharArrayReader 、CharArrayWriter 對數組進行處理的節點流(對應的不再是文件,而是內存中的一個數組)
字符串 :StringReader、 StringWriter 對字符串進行處理的節點流
管 道 :PipedInputStream 、PipedOutputStream 、PipedReader 、PipedWriter 對管道進行處理的節點流

處理流
處理流和節點流一塊使用,在節點流的基礎上,再套接一層,套接在節點流上的就是處理流。如BufferedReader.處理流的構造方法總是要帶一個其他的流對象做參數。一個流對象經過其他流的多次包裝,稱為流的鏈接。

常用的處理流
緩沖流:BufferedInputStrean 、BufferedOutputStream、 BufferedReader、 BufferedWriter 增加緩沖功能,避免頻繁讀寫硬盤。
轉換流:InputStreamReader 、OutputStreamReader實現字節流和字符流之間的轉換。
數據流: DataInputStream 、DataOutputStream 等-提供將基礎數據類型寫入到文件中,或者讀取出來。

轉換流
InputStreamReader 、OutputStreamWriter 要InputStream或OutputStream作為參數,實現從字節流到字符流的轉換。

構造函數

InputStreamReader(InputStream);        //通過構造函數初始化,使用的是本系統默認的編碼表GBK。
InputStreamWriter(InputStream,String charSet);   //通過該構造函數初始化,可以指定編碼表。
OutputStreamWriter(OutputStream);      //通過該構造函數初始化,使用的是本系統默認的編碼表GBK。
OutputStreamwriter(OutputStream,String charSet);   //通過該構造函數初始化,可以指定編碼表。
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