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Java高级 (8) IO流

发表于 更新于 分类于

File 类

java.io.File 类：文件和文件目录路径的抽象表示形式，与平台无关。

File 能新建、删除、重命名文件和目录，但 File 不能访问文件内容本身。如果需要访问文件内容本身，则需要使用输入/输出流。

Java File 类提供一个常量，表示路径分隔符：separator。

IO 流

Java程序中，对于数据的输入/输出（IO）操作以流（stream）的方式进行。

  • 输入 input：读取外部数据（磁盘等）到程序（内存）中。
  • 输出 output：将程序（内存）数据输出到磁盘等外部设备中。

流的分类：

  • 按操作数据单位不同分为：字节流（8 bit）、字符流（16 bit）。
  • 按数据流的流向不同分为：输入流、输出流。
  • 按流的角色的不同分为：节点流、处理流。
    • 节点流：直接从数据源或目的地读写数据。
    • 处理流：不直接连接到数据源或目的地，而是“连接”在已存在的流（节点流或处理流）之上，通过对数据的处理为程序提供更为强大的读写功能。

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节点流（文件流）

文件流用于读取和写入文件，Java 提供 FileInputStream、FileOutputStream、FileReader 和 FileWriter 四种文件流。

处理流

缓冲流

为了提高数据读写的速度，Java API 提供了带缓冲功能的流类，在使用这些流类时，会创建一个内部缓冲区数组，缺省使用 8192 个字节（8KB）的缓冲区。

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缓冲流要套接在相应的节点流之上，根据数据操作单位可以把缓冲流分为：

  • BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream
  • BufferedReader 和 BufferedWriter

当使用BufferedInputStream 读取字节文件时，BufferedInputStream会一次性从文件中读取 8192 个字节，存在缓冲区中。直到缓冲区装满了，才重新从文件中读取下一个 8192 个字节数组。

向流中写入字节时，不会直接写到文件，先写到缓冲区中直到缓冲区写满，BufferedOutputStream 才会把缓冲区中的数据一次性写到文件里。使用方法 flush() 可以强制将缓冲区的内容全部写入输出流。

关闭流的顺序和打开流的顺序相反。只要关闭最外层流即可，关闭最外层流也会相应关闭内层节点流。close 方法不但会关闭流，而且会在关闭流之前刷新缓冲区。

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BufferedReader br = null;
BufferedWriter bw = null;
try {
	// 创建缓冲流对象：它是处理流，是对节点流的包装
    br = new BufferedReader(new FileReader("d:\\IOTest\\source.txt"));
    bw = new BufferedWriter(new FileWriter("d:\\IOTest\\dest.txt"));
    String str;
    while ((str = br.readLine()) != null) { // 一次读取字符文本文件的一行字符
        bw.write(str); // 一次写入一行字符串
        bw.newLine(); // 写入行分隔符
    }
    bw.flush(); // 刷新缓冲区
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    // 关闭IO流对象
    try {
        if (bw != null) {
        	bw.close(); // 关闭过滤流时,会自动关闭它所包装的底层节点流
        }
    } catch (IOException e) {
    	e.printStackTrace();
    }
    try {
        if (br != null) {
        	br.close();
    	}
    } catch (IOException e) {
    	e.printStackTrace();
    }
}

转换流

转换流提供了在字节流和字符流之间的转换，Java API 提供了两个转换流：

  • InputStreamReader：将 InputStream 转换为 Reader（解码）。

    • 构造器：public InputStreamReader(InputStream in)、public InputSreamReader(InputStream in,String charsetName)

  • OutputStreamWriter：将 Writer 转换为 OutputStream（编码）。

    • 构造器：public OutputStreamWriter(OutputStream out)、public OutputSreamWriter(OutputStream out,String charsetName)

字节流中的数据都是字符时，转成字符流操作更高效。

很多时候使用转换流来处理文件乱码问题，实现编码和解码的功能。

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对象流

用于存储和读取基本数据类型数据或对象的处理流。它的强大之处就是可以把 Java 中的对象写入到数据源中，也能把对象从数据源中还原回来。

  • 序列化：用 ObjectOutputStream 类保存基本类型数据或对象的机制。
  • 反序列化：用 ObjectInputStream 类读取基本类型数据或对象的机制。

ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 不能序列化 static 和 transient 修饰的成员变量。

对象序列化

序列化的好处在于可将任何实现了 Serializable 接口的对象转化为字节数据，使其在保存和传输时可被还原。序列化的要求：

  • 实现了 Serializable 接口。
  • 类内部定义了 serialVersionUID 常量。

凡是实现 Serializable 接口的类都有一个表示序列化版本标识符的静态变量：private static final long serialVersionUID;

如果类没有显示定义这个静态常量，其值是 Java 运行时环境根据类的内部细节自动生成的。若类的实例变量做了修改，serialVersionUID 可能发生变化（建议显式的声明）。

Java 的序列化机制是通过在运行时判断类的 serialVersionUID 来验证版本一致性的。在进行反序列化时，JVM 会把传来的字节流中的 serialVersionUID 与本地相应实体类的 serialVersionUID 进行比较，如果相同就认为是一致的，可以进行反序列化，否则就会出现序列化版本不一致的异常（InvalidCastException）。

随机读取文件流

RandomAccessFile 声明在 java.io 包下，但直接继承于 java.lang.Object 类。并且它实现了 DataInput、DataOutput 这两个接口，也就意味着这个类既可以读也可以写。

RandomAccessFile 类支持随机访问的方式，程序可以直接跳到文件的任意地方来读、写文件：

  • 支持只访问文件的部分内容。
  • 可以向已存在的文件后追加内容。

RandomAccessFile 对象包含一个记录指针，用以标示当前读写处的位置。RandomAccessFile 类对象可以自由移动记录指针：

  • long getFilePointer()：获取文件记录指针的当前位置。
  • void seek(long pos)：将文件记录指针定位到 pos 位置。

RandomAccessFile 类的构造器：

  • **public RandomAccessFile(File file, String mode)**。
  • **public RandomAccessFile(String name, String mode)**。

其中，mode 指定文件的访问模式：

  • r：只读。
  • rw：读取和写入。
  • rwd：读取和写入，同步文件内容的更新（立即写入到磁盘中）。
  • rws：读取和写入，同步文件内容和元数据的更新。