Java IO（五）——字符流進階及BufferedWriter、BufferedReader

一、字符流和字節流的區別

拿一下上一篇文章的例子：

package com.demo.io;

import java.io.File;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.Reader;
import java.io.Writer;

public class FileReaderWriterTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        File file = new File("D:/Files/writer.txt");
        Writer out = new FileWriter(file);
        // 聲明一個String類型對象
        String str = "Hello World!!!";
        out.write(str);
        out.close();
        
        //讀文件操作
        Reader in = new FileReader(file);
        // 開辟一個空間用於接收文件讀進來的數據
        char c0[] = new char[1024];
        int i = 0;
        // 將c0的引用傳遞到read()方法之中，同時此方法返回讀入數據的個數
        i = in.read(c0);
        in.close();
        if(i==-1){
            System.out.println("文件中無數據");
        }else{
            System.out.println(new String(c0,0,i));
        }
    }
}

第17行"out.close()"注釋掉可以看一下效果，"writer.txt"一定是空的，控制台上輸出的是"文件中無數據"，說明一下原因。

字符流和字節流非常相似，但也有區別，從網上找了一張圖：

從圖上看，字符流和字節流最大的區別在於，字節流在操作時本身不會用到緩沖區（內存），是文件本身直接操作的，而字符流操作時使用了緩沖區，通過緩沖區再操作文件。這也解釋了上面程序的那個問題，為什么不對資源進行close()就無法寫入文件的原因。因為在關閉字符流時會強制性地將緩沖區中的內容進行輸出，但是如果沒有關閉，緩沖區中的內容是無法輸出的。

什么是緩沖區？簡單理解，緩沖區就是一塊特殊的內存區域。為什么要使用緩沖區？因為如果一個程序頻繁操作一個資源（文件或數據庫），則性能會很低，為了提升性能，就可以將一部分數據暫時讀入到內存的一塊區域之中，以后直接從此區域讀取數據即可，因為讀取內存的速度要快於讀取磁盤中文件內容的速度。

在字符流的操作中，所有的字符都是在內存中形成的，在輸出前會將所有的內容暫時保存在內存之中，所以使用了緩沖區。

如果不想在關閉時再輸出字符流的內容也行，使用Writer的flush()方法就可以了。

二、字符流的原理

Java支持字符流和字節流，字符流本身就是一種特殊的字節流，之所以要專門有字符流，是因為Java中有大量對於字符的操作，所以專門有字符流。字節流和字符流的轉換是以InputStreamReader和OutputStreamWriter為媒介的，InputStreamReader可以將一個字節流中的字節解碼成字符，OutputStreamWriter可以將寫入的字符編碼成自節后寫入一個字節流。

InputStreamReader中的解碼字節，是由StreamDecoder完成的，StreamDecoder是Reader的實現類，定義在InputStreamReader的開頭：

public class InputStreamReader extends Reader {

    private final StreamDecoder sd;

同樣，OutputStreadWriter中的編碼字節，是由StreamEncoder完成的，StreamEncoder是Writer的實現類，定義在OutputStreamWriter的開頭：

public class OutputStreamWriter extends Writer {

    private final StreamEncoder se;

假如不對StreamDecoder和StreamEncoder指定Charset編碼格式，將使用本地環境中的默認字符集，例如中文環境中將使用GBK編碼。

InputStreamReader有兩個主要的構造函數：

1、InputStreamReader(InputStream in)

2、InputStreamReader(InputStream in, String charsetName)

OutputStreamWriter也有兩個主要的構造函數：

1、OutputStreamWriter(OutputStream out)

2、OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName)

從構造函數就可以看出，字符流是利用字節流實現的。InputStreamReader和OutputStreamWriter的兩個構造函數的區別在於，一個是使用的默認字符集，一個可以指定字符集名稱。其實FileReader和FileWriter可以看一下源碼，很簡單，只有構造函數，里面都是分別根據傳入的文件絕對路徑或者傳入的File實例，new出FileInputStream和FileOutputStream，在調用InputStreamReader和OutputStreamWriter的構造方法。這么做，幫助開發者省去了實例化FileInputStream和FileOutputStream的過程，讓開發者可以直接以fileName或file作為構造函數的參數。

三、BufferedWriter、BufferedReader

為了達到最高的效率，避免頻繁地進行字符與字節之間的相互轉換，最好不要直接使用FileReader和FileWriter這兩個類進行讀寫，而使用BufferedWriter包裝OutputStreamWriter，使用BufferedReader包裝InputStreamReader。同樣，在D盤Files文件夾下沒有"buffered"這個文件，代碼示例為：

package com.demo.io;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.File;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.Reader;
import java.io.Writer;

public class BufferedWriterReaderTest {
    
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        File file = new File("D:/Files/buffered.txt");
        Writer writer = new FileWriter(file);
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(writer);
        bw.write("1234\n");
        bw.write("2345\n");
        bw.write("3456\n");
        bw.write("\n");
        bw.write("4567\n");
        bw.close();
        writer.close();
            
        if (file.exists() && file.getName().endsWith(".txt")){
            Reader reader = new FileReader(file);
            BufferedReader br = new BufferedReader(reader);
            String str = null;
            while ((str = br.readLine())!= null){
                System.out.println(str);
            }
            reader.close();
            br.close();
        }    
    }
}

運行一下，首先D盤Files文件夾下多出了"buffered.txt"這個文件，文件中的內容為：

然后看一下控制台的輸出結果：

1234
2345
3456

4567

沒什么問題，輸出了文件中的內容。注意兩點：

1、利用BufferedWriter進行寫操作，寫入的內容會放在緩沖區內，直到遇到close()、flush()的時候才會將內容一次性寫入文件。另外注意close()的順序，一定要先關閉BufferedWriter，再關閉Writer，不可以倒過來，因為BufferedWriter的寫操作是通過Writer的write方法寫的，如果先關閉Writer的話，就無法將緩沖區內的數據寫入文件了，會拋出異常。

2、利用BufferedReader進行讀操作，不可以用父類Reader指向它，因為readLine()這個方法是BufferedReader獨有的，readLine()的作用是逐行讀取文件中的內容。