java IO

java IO

主要內容

• java.io.File類的使用
• IO原理及流的分類
• 文件流
• FileInputStream / FileOutputStream / FileReader / FileWriter
• 緩沖流
  • BufferedInputStream / BufferedOutputStream /
  • BufferedReader / BufferedWriter
• 轉換流
• InputStreamReader / OutputStreamWriter
• 標准輸入/輸出流
• 打印流（了解）
• PrintStream / PrintWriter
• 數據流（了解）
• DataInputStream / DataOutputStream
• 對象流 ----涉及序列化、反序列化
• ObjectInputStream / ObjectOutputStream
• 隨機存取文件流
• RandomAccessFile

File類

• java.io.File類：文件和目錄路徑名的抽象表示形式，與平台無關
• File 能新建、刪除、重命名文件和目錄，但 File 不能訪問文件內容本身。如果需要訪問文件內容本身，則需要使用輸入/輸出流。
• File對象可以作為參數傳遞給流的構造函數
• File類的常見構造方法：
  • public File(String pathname)

以pathname為路徑創建File對象，可以是絕對路徑或者相對路徑，如果pathname是相對路徑，則默認的當前路徑在系統屬性user.dir中存儲。

• public File(String parent,String child)

以parent為父路徑，child為子路徑創建File對象。

• File的靜態屬性String separator存儲了當前系統的路徑分隔符。
• 在UNIX中，此字段為'/'，在Windows中，為'\\'

常見方法：

eg：

File dir1 = new File("D:/IOTest/dir1");

if (!dir1.exists()) { // 如果D:/IOTest/dir1不存在，就創建為目錄

    dir1.mkdir(); }

// 創建以dir1為父目錄,名為"dir2"的File對象

File dir2 = new File(dir1, "dir2");

if (!dir2.exists()) { // 如果還不存在，就創建為目錄

    dir2.mkdirs(); }

File dir4 = new File(dir1, "dir3/dir4");

if (!dir4.exists()) {

    dir4.mkdirs();

}

// 創建以dir2為父目錄,名為"test.txt"的File對象

File file = new File(dir2, "test.txt");     

if (!file.exists()) { // 如果還不存在，就創建為文件

    file.createNewFile();}

Java IO原理

• IO流用來處理設備之間的數據傳輸。
• Java程序中，對於數據的輸入/輸出操作以"流(stream)" 的方式進行。
• java.io包下提供了各種"流"類和接口，用以獲取不同種類的數據，並通過標准的 方法輸入或輸出數據。

流的分類

• 按操作 數據單位不同分為： 字節流(8 bit)，字符流(16 bit)
• 按數據流的 流向不同分為： 輸入流，輸出流
• 按流的 角色的不同分為： 節點流，處理流

(抽象基類)	字節流	字符流
輸入流	InputStream	Reader
輸出流	OutputStream	Writer

1. Java的IO流共涉及40多個類，實際上非常規則，都是從如上4個抽象基類派生的。
2. 由這四個類派生出來的子類名稱都是以其父類名作為子類名后綴。
3. 字節流：以byte為單位傳輸
4. 字符流：以char為單位傳輸

IO流體系

InputStream & Reader

• InputStream 和 Reader 是所有 輸入流的基類。
• InputStream（典型實現： FileInputStream）
  • int read()
  • int read(byte[] b)
  • int read(byte[] b, int off, int len)
• Reader（典型實現： FileReader）
  • int read()
  • int read(char [] c)
  • int read(char [] c, int off, int len)
• 程序中打開的文件 IO 資源不屬於內存里的資源，垃圾回收機制無法回收該資源，所以應該 顯式關閉文件 IO 資源。

OutputStream & Writer

• OutputStream 和 Writer 也非常相似：
  • void write(int b/int c);
  • void write(byte[] b/char[] cbuf);
  • void write(byte[] b/char[] buff, int off, int len);
  • void flush();
  • void close(); 需要先刷新，再關閉此流
• 因為字符流直接以字符作為操作單位，所以 Writer 可以用字符串來替換字符數組，即以 String 對象作為參數
  • void write(String str);
  • void write(String str, int off, int len);

文件流

讀取文件

1.建立一個流對象，將已存在的一個文件加載進流。

• FileReader fr = new FileReader("Test.txt");

2.創建一個臨時存放數據的數組。

• char[] ch = new char[1024];

3.調用流對象的讀取方法將流中的數據讀入到數組中。

• fr.read(ch);

FileReader fr = null;

    try{

        fr = new FileReader("c:\\test.txt");

        char[] buf = new char[1024];

        int len= 0;

        while((len=fr.read(buf))!=-1){

            System.out.println(new String(buf ,0,len));}

    }catch (IOException e){

        System.out.println("read-Exception :"+e.toString());}

    finally{

        if(fr!=null){

            try{

                fr.close();

            }catch (IOException e){

        System.out.println("close-Exception :"+e.toString());

            } } }

 

寫入文件

1.創建流對象，建立數據存放文件

• FileWriter fw = new FileWriter("Test.txt");

2.調用流對象的寫入方法，將數據寫入流

• fw.write("text");

3.關閉流資源，並將流中的數據清空到文件中。

• fw.close();

FileWriter fw = null;

    try{

        fw = new FileWriter("Test.txt");

        fw.write("text");

    }

    catch (IOException e){

        System.out.println(e.toString());

    }

    finally{

        If(fw!=null)

        try{

         fw.close();

        }

        catch (IOException e){

            System.out.println(e.toString());

}    

}

 

注意點：

• 定義文件路徑時，注意：可以用"/"或者"\\"。File.separator()
• 在寫入一個文件時，如果目錄下有同名文件將被覆蓋。
• 在讀取文件時，必須保證該文件已存在，否則出異常。

 

處理流之一：緩沖流

• 為了提高數據讀寫的速度，J ava API提供了帶緩沖功能的流類，在使用這些流類時，會創建一個內部緩沖區數組
• 根據數據操作單位可以把緩沖流分為：
• BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream
• BufferedReader 和 BufferedWriter
• 緩沖流要"套接"在相應的節點流之上，對讀寫的數據提供了緩沖的功能，提高了讀寫的效率，同時增加了一些新的方法
• 對於輸出的緩沖流，寫出的數據會先在內存中緩存，使 用flush()將會使內存中的數據立刻寫出

   

BufferedReader br = null;

BufferedWriter bw = null;

try {

    //step1:創建緩沖流對象：它是過濾流，是對節點流的包裝

    br = new BufferedReader(new FileReader("d:\\IOTest\\source.txt"));

    bw = new BufferedWriter(new FileWriter("d:\\IOTest\\destBF.txt"));

    String str = null;

    while ((str = br.readLine()) != null) { //一次讀取字符文本文件的一行字符

        bw.write(str); //一次寫入一行字符串

        bw.newLine(); //寫入行分隔符

    }

    bw.flush(); //step2:刷新緩沖區

} catch (IOException e) {

    e.printStackTrace();

}

finally {

// step3: 關閉IO流對象

try {

    if (bw != null) {

        bw.close(); //關閉過濾流時,會自動關閉它所包裝的底層節點流

    }

} catch (IOException e) {

    e.printStackTrace();

}

try {

    if (br != null) {

        br.close();

    }

} catch (IOException e) {

    e.printStackTrace();

    }

}

處理流之二：轉換流

• 轉換流提供了在字節流和字符流之間的轉換
• Java API提供了兩個轉換流：
  • InputStreamReader和OutputStreamWriter
• 字節流中的數據都是字符時，轉成字符流操作更高效。

InputStreamReader

• 用於將字節流中讀取到的字節按指定字符集解碼成字符。需要和InputStream"套接"。
• 構造方法
• public InputStreamReader(InputStream in)
• public InputSreamReader(InputStream in,String charsetName)

如： Reader isr = new

InputStreamReader(System.in,"ISO5334_1");//指定字符集

OutputStreamWriter

• 用於將要寫入到字節流中的字符按指定字符集編碼成字節。需要和OutputStream"套接"。
• 構造方法
• public OutputStreamWriter(OutputStream out)
• public OutputStreamWriter(OutputStream out,String charsetName)

public void testMyInput() throws Exception{

FileInputStream fis = new FileInputStream("dbcp.txt");

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("dbcp5.txt");

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis,"GBK");

OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos,"GBK");

BufferedReader br = new BufferedReader(isr);

BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);

String str = null;

while((str = br.readLine()) != null){

bw.write(str);

bw.newLine();

bw.flush();

} bw.close(); br.close();}

補充：字符編碼

• 編碼表的由來

計算機只能識別二進制數據，早期由來是電信號。為了方便應用計算機，讓它可以識別各個國家的文字。就將各個國家的文字用數字來表示，並一一對應，形成一張表。這就是編碼表。

• 常見的編碼表
• ASCII：美國標准信息交換碼。
  • 用一個字節的7位可以表示。
• ISO8859-1：拉丁碼表。歐洲碼表
  • 用一個字節的8位表示。
• GB2312：中國的中文編碼表。
• GBK：中國的中文編碼表升級，融合了更多的中文文字符號。
• U nicode：國際標准碼，融合了多種文字。
  • 所有文字都用兩個字節來表示,Java語言使用的就是unicode
• UTF-8：最多用三個字節來表示一個字符。
• 編碼：字符串à字節數組
• 解碼：字節數組à字符串
• 轉換流的編碼應用
• 可以將字符按指定編碼格式存儲。
• 可以對文本數據按指定編碼格式來解讀。
• 指定編碼表的動作由構造器完成。

處理流之三：標准輸入輸出流

• System.in和System.out分別代表了系統標准的輸入和輸出設備
• 默認輸入設備是鍵盤，輸出設備是顯示器
• System.in的類型是InputStream
• System.out的類型是PrintStream，其是OutputStream的子類FilterOutputStream 的子類
• 通過System類的setIn，setOut方法對默認設備進行改變。
  • public static void setIn( InputStream in)
  • public static void setOut( PrintStream out)

 

System.out.println("請輸入信息(退出輸入e或exit):");

//把"標准"輸入流(鍵盤輸入)這個字節流包裝成字符流,再包裝成緩沖流

BufferedReader br = new BufferedReader(

    new InputStreamReader(System.in));

String s = null;

try {

    while ((s = br.readLine()) != null) { //讀取用戶輸入的一行數據 --> 阻塞程序

        if (s.equalsIgnoreCase("e") || s.equalsIgnoreCase("exit")) {

            System.out.println("安全退出!!");

            break;

        }

        //將讀取到的整行字符串轉成大寫輸出

        System.out.println("-->:"+s.toUpperCase());

        System.out.println("繼續輸入信息");

    }    

} catch (IOException e) {

        e.printStackTrace();

} finally {

    try {

        if (br != null) {

            br.close(); //關閉過濾流時,會自動關閉它包裝的底層節點流

        }    

    } catch (IOException e) {

        e.printStackTrace();

    }    

}

 

        

處理流之四：打印流（了解）

• 在整個IO包中，打印流是輸出信息最方便的類。
• PrintStream(字節打印流)和 PrintWriter(字符打印流)
  • 提供了一系列重載的print和println方法，用於多種數據類型的輸出
  • PrintStream和PrintWriter的輸出不會拋出異常
  • PrintStream和PrintWriter有自動flush功能
  • System.out返回的是PrintStream的實例

 

FileOutputStream fos = null;

    try {

        fos = new FileOutputStream(new File("D:\\IO\\text.txt"));

    } catch (FileNotFoundException e) {

        e.printStackTrace();

    }//創建打印輸出流,設置為自動刷新模式(寫入換行符或字節 '\n' 時都會刷新輸出緩沖區)

    PrintStream ps = new PrintStream(fos,true);

    if (ps != null) {    // 把標准輸出流(控制台輸出)改成文件

        System.setOut(ps);}

    for (int i = 0; i <= 255; i++) { //輸出ASCII字符

        System.out.print((char)i);

        if (i % 50 == 0) { //每50個數據一行

            System.out.println(); // 換行

        }

    }

    ps.close();

}

 

處理流之五：數據流（了解）

• 為了方便地操作Java語言的基本數據類型的數據，可以使用數據流。
• 數據流有兩個類：(用於讀取和寫出基本數據類型的數據）
  • DataInputStream 和 DataOutputStream
  • 分別"套接"在 InputStream 和 OutputStream 節點流上
• DataInputStream中的方法

boolean readBoolean()        byte readByte()

char readChar()            float readFloat()

double readDouble()        short readShort()

long readLong()            int readInt()

String readUTF() void readFully(byte[] b)

• DataOutputStream中的方法
• 將上述的方法的read改為相應的write即可。

 

DataOutputStream dos = null;

    try {    //創建連接到指定文件的數據輸出流對象

        dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream(

                    "d:\\IOTest\\destData.dat"));

            dos.writeUTF("ab中國"); //寫UTF字符串

            dos.writeBoolean(false); //寫入布爾值

            dos.writeLong(1234567890L); //寫入長整數

            System.out.println("寫文件成功!");

        } catch (IOException e) {

            e.printStackTrace();

        } finally {    //關閉流對象

            try {

            if (dos != null) {

            // 關閉過濾流時,會自動關閉它包裝的底層節點流

            dos.close();

            }

        } catch (IOException e) {

            e.printStackTrace();

        }    }

處理流之六：對象流

• ObjectInputStream和OjbectOutputSteam
• 用於存儲和讀取 對象的處理流。它的強大之處就是可以把Java中的對象寫入到數據源中，也能把對象從數據源中還原回來。
• 序列化(Serialize)：用ObjectOutputStream類將一個Java對象寫入IO流中
• 反序列化(Deserialize)：用ObjectInputStream類從IO流中恢復該Java對象
• ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修飾的成員變量

對象的序列化

• 對象序列化機制允許把內存中的Java對象轉換成平台無關的二進制流，從而允許把這種二進制流持久地保存在磁盤上，或通過網絡將這種二進制流傳輸到另一個網絡節點。當其它程序獲取了這種二進制流，就可以恢復成原來的Java對象
• 序列化的好處在於可將任 何實現了Serializable接口的對象轉化為 字節數據，使其在保存和傳輸時可被還原
• 序列化是 RMI（Remote Method Invoke – 遠程方法調用）過程的參數和返回值都必須實現的機制，而 RMI 是 JavaEE 的基礎。因此序列化機制是 JavaEE 平台的基礎
• 如果需要讓某個對象支持序列化機制，則必須讓其類是可序列化的，為了讓某個類是可序列化的，該類必須實現如下兩個接口之一：
  • Serializable
  • Externalizable
• 凡是實現Serializable接口的類都有一個表示序列化版本標識符的靜態變量：
  • private static final long serialVersionUID;
  • serialVersionUID用來表明類的不同版本間的兼容性
  • 如果類沒有顯示定義這個靜態變量，它的值是Java運行時環境根據類的內部細節自動生成的。若類的源代碼作了修改，serialVersionUID 可能發生變化。故建議，顯示聲明
• 顯示定義serialVersionUID的用途
  • 希望類的不同版本對序列化兼容，因此需確保類的不同版本具有相同的serialVersionUID
  • 不希望類的不同版本對序列化兼容，因此需確保類的不同版本具有不同的serialVersionUID

使用對象流序列化對象

• 若某個類實現了 Serializable 接口，該類的對象就是可序列化的：
  • 創建一個 ObjectOutputStream
  • 調用 ObjectOutputStream 對象的 writeObject(對象) 方法輸出可序列化對象。注意寫出一次，操作flush()
• 反序列化
  • 創建一個 ObjectInputStream
  • 調用 readObject() 方法讀取流中的對象
• 強調：如果某個類的字段不是基本數據類型或 String 類型，而是另一個引用類型，那么這個引用類型必須是可序列化的，否則擁有該類型的 Field 的類也不能序列化

 

序列化:將對象寫入到磁盤或者進行網絡傳輸。

要求對象必須實現序列化

ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("test3.txt"));

Person p = new Person("韓梅梅",18,"中華大街",new Pet());

oos.writeObject(p);

oos.flush();

oos.close();

//反序列化：將磁盤中的對象數據源讀出。

ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("test3.txt"));

Person p1 = (Person)ois.readObject();

System.out.println(p1.toString());

ois.close();

 

RandomAccessFile 類

• RandomAccessFile 類支持 "隨機訪問" 的方式，程序可以直接跳到文件的任意地方來 讀、寫文件
  • 支持只訪問文件的部分內容
  • 可以向已存在的文件后追加內容
• RandomAccessFile 對象包含一個記錄指針，用以標示當前讀寫處的位置。RandomAccessFile 類對象可以自由移動記錄指針：
  • long getFilePointer()：獲取文件記錄指針的當前位置
  • void seek(long pos)：將文件記錄指針定位到 pos 位置
• 構造器
  • public RandomAccessFile( File file, String mode)
  • public RandomAccessFile( String name, String mode)
• 創建 RandomAccessFile 類實例需要指定一個 mode 參數，該參數指定 RandomAccessFile 的訪問模式：
  • r: 以只讀方式打開
  • rw：打開以便讀取和寫入
  • rwd:打開以便讀取和寫入；同步文件內容的更新
  • rws:打開以便讀取和寫入；同步文件內容和元數據的更新

 

讀取文件內容

RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("test.txt", "rw"）;    

raf.seek(5);

    byte [] b = new byte[1024];

    int off = 0;

    int len = 5;

    raf.read(b, off, len);

        

    String str = new String(b, 0, len);

    System.out.println(str);

        

    raf.close();

寫入文件內容

 

RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("test.txt", "rw");

    raf.seek(5);

        

    //先讀出來

    String temp = raf.readLine();

        

    raf.seek(5);

    raf.write("xyz".getBytes());

    raf.write(temp.getBytes());

        

    raf.close();

流的基本應用小節

• 流是用來處理數據的。
• 處理數據時，一定要先明確數據源，與數據目的地
  • 數據源可以是文件，可以是鍵盤。
  • 數據目的地可以是文件、顯示器或者其他設備。
• 而流只是在幫助數據進行傳輸 , 並對傳輸的數據進行處理，比如過濾處理、轉換處理等。

 

 

• 字節流-緩沖流（重點）
• 輸入流 InputStream-FileInputStream-BufferedInputStream
• 輸出流 OutputStream-FileOutputStream-BufferedOutputStream
• 字符流-緩沖流（重點）
• 輸入流 Reader-FileReader-BufferedReader
• 輸出流 Writer-FileWriter-BufferedWriter
• 轉換流
• InputSteamReader 和 OutputStreamWriter
• 對象流 ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream （難點）
• 序列化
• 反序列化
• 隨機存取流 RandomAccessFile （掌握讀取、寫入）