JAVA 中的 IO流、位元組流、字符流、緩沖流、轉換流、序列流、列印流

IO 概述

一切檔案資料(文本、圖片、視頻等)在存盤時，都是以二進制的形式保存，傳輸時同樣如此，所以位元組流可以傳輸任意資料，在操作流的時候，無論使用什么樣的流物件，底層傳輸的始終為二進制資料，

流的分類

根據資料的流向分為：輸入流 和 輸出流

輸入流：硬碟 --> 記憶體
輸出流：記憶體 --> 硬碟

根據資料的型別分為：位元組流 和 字符流，
另外還有：緩沖流、轉換流、序列流、列印流，

第一章：位元組流

1.1 位元組輸出流（OutputStream）

簡述：java.io.OutputStream 抽象類是表示位元組輸出流的所有類的父類（超類），將指定的位元組資訊寫到目的地，

位元組輸出流的基本共性功能方法：

public void close()  // 關閉此輸出流并釋放與此流相關聯的任何系統資源，
public void flush() // 重繪此輸出流并強制任何緩沖的輸出位元組被寫出，
public void write(byte[] b) // 將b.length位元組從指定的位元組陣列寫入此輸出流，
public void write(byte[] b, int off, int len) // 從指定的位元組陣列寫入 len位元組，從偏移量 off開始輸 出到此輸出流，
public abstract void write(int b) // 將指定的位元組輸出流，

FileOutputStream

簡述： java.io.FileOutputStream 類是檔案輸出流，用于將資料寫出到檔案，

public FileOutputStream(File file) // 創建檔案輸出流以寫入由指定的 File物件表示的檔案，
public FileOutputStream(String name) // 創建檔案輸出流以指定的名稱寫入檔案

使用步驟：

創建FileOutputStream物件，構造方法中傳遞檔案路徑
呼叫FileOutputStream物件中的方法write，把資料寫入到檔案中
釋放資源（關閉檔案）

練習：

public static void main(String[] args) throws IOException {
	FileOutputStream fos1 = new FileOutputStream("E:\\test\\abc.txt");
	FileOutputStream fos2 = new FileOutputStream(new File("E:\\test\\abc.txt"));
	// 寫入單個位元組
	fos1.write(97);

	// 寫入位元組陣列
	byte[] bytesArray = "你好".getBytes();
	System.out.println(Arrays.toString(bytesArray)); // [-28, -67, -96, -27, -91, -67]
	fos2.write(bytesArray);
	// 釋放資源
	fos1.close();
	fos2.close();
}

1.2 位元組輸入流（InputStream）

簡述：java.io.InputStream 抽象類是表示位元組輸入流的所有類的父類（超類），可以讀取位元組資訊到記憶體中，

位元組輸出流的基本共性功能方法：

public void close() // 關閉此輸入流并釋放與此流相關聯的任何系統資源，
public abstract int read() // 從輸入流讀取資料的下一個位元組，
public int read(byte[] b) // 從輸入流中讀取一些位元組數，并將它們存盤到位元組陣列 b中

FileIntputStream

簡述：java.io.FileInputStream類是檔案輸入流，從檔案中讀取位元組，

使用步驟：

創建FileInputStream物件，構造方法中傳入要讀取的資料源檔案
使用FileInputStream物件中的方法read，讀取檔案
釋放資源

練習：

# 檔案的復制
FileInputStream fis = new FileInputStream("E:\\test\\a\\1.jpg");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("E:\\test\\b\\1.jpg");

int len = 0;
byte[] bytes = new byte[1024]; 
while ((len = fis.read(bytes)) != -1) {
	fos.write(bytes, 0, len); 
}
// 釋放資源
fos.close();
fis.close();

第二章：字符流

簡述：當使用位元組流讀取文本檔案時，可能會有一個小問題，就是遇到中文字符時，可能不會顯示完整的字符，因為一個中文字符占用多個位元組存盤（GBK占用兩個位元組，UTF-8占用三個位元組），所以JAVA提供了字符流類，以字符為單位讀寫資料，專門用于處理文本檔案，

1.1 字符輸入流（Reader）

簡述：java.io.Reader抽象類是字符流最頂層的父類（超類），可以讀取字符資訊到記憶體中，

public void close() // 關閉此流并釋放與此流相關聯的任何系統資源，
public int read() //從輸入流讀取一個字符，
public int read(char[] cbuf) // 從輸入流中讀取一些字符，并將它們存盤到字符陣列 cbuf中 ，

FileReader 構造方法

FileReader(File file)
FileReader(String fileName)

練習

FileReader fr1 = new FileReader("E:\\test\\a.txt");
FileReader fr2 = new FileReader("E:\\test\\b.txt");
// 讀取一個字符
int len = 0;
while ((len = fr1.read()) != -1) {
	System.out.println(len);
}
// 讀取多個字符
int len =0;
char[] cs = new char[1024]; 
while ((len = fr1.read(cs)) != -1) {
	System.out.println("長度" + len);
	System.out.println(new String(cs, 0, len)); 
}
// 釋放資源
fr1.close();
fr2.close();

1.2 字符輸出流（Writer）

簡述：java.io.Writer 字符輸出流，是所有字符輸出流的父類，是一個抽象類，

FileWriter 構造方法

FileWriter(File file)
FileWriter(String fileName)

使用步驟

創建FileWriter物件，構造方法中傳入要寫入資料的目的地
使用FileWriter中的方法write，把資料寫入到記憶體緩沖區中（字符轉換成位元組的程序）
使用FileWriter中的flush，把緩沖區中的資料寫入到硬碟
釋放資源（會先把記憶體緩沖區中的資料重繪到硬碟中）

練習

FileWriter fw1 = new FileWriter("E:\\test\\c.txt"); 
FileWriter fw2 = new FileWriter("E:\\test\\c.txt", false); 

// 寫入資料
fw1.write(97);
char[] cs = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e' };
fw1.write(cs); 
fw1.write(cs, 1, 3); 

// 換行: windows:\r\n Linux:/n Unix: /r
for (int i = 0; i < 10; i++) {
	fw1.write("HelloWorld" + i + "\r\n"); // 換行寫入
}
// 將緩沖區的資料重繪到硬碟
fw1.flush();
// 釋放資源
fw1.close();

第三章：緩沖流

簡述: 功能更強大的流，能夠高效讀寫的緩沖流，能夠轉換編碼的轉換流，能夠持久化存盤物件的序列化流等等，這些都是在基本的流物件基礎之上創建而來的，是對基本流物件的一種增強

1.1 位元組緩沖流

繼承自父類的共性成員方法：

public void close()
public void flush()
public void write(byte[] b)
public void write(byte[] b, int off, int len)
public abstract void write(int b)

1.11 BufferedOutputStream

構造方法：

BufferedOutputStream(OutputStream out)
BufferedOutputStream(OutputStream out, int size)

使用步驟：

創建FileOutputStream物件，構造方法中系結要輸出的目的地
創建BufferedOutputStream物件，構造方法中傳遞FileOutputStream物件，提高FileOutputStream物件效率
使用BufferedOutputStream物件中的write方法，把資料寫入到內部緩沖區中
使用BufferedOutputStream物件中的flush方法,把內部緩沖區中的資料重繪到檔案中
釋放資源（會先呼叫flush方法重繪資料）

練習

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("E:\\test\\c.txt");
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);
bos.write("把資料寫到緩沖區中".getBytes());
bos.flush();
bos.close();

1.12 BufferedIntputStream

構造方法：

BufferedIntputStream(OutputStream out)
BufferedIntputStream(OutputStream out, int size)

使用步驟：

創建FIleInputStream物件，構造方法中傳入讀取的資料源
創建BufferedInputStream物件，構造方法中傳入FIleInputStream
使用BufferedInputStream中的read方法，讀取檔案
釋放資源

練習

FileInputStream fis = new FileInputStream("E:\\test\\c.txt");
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
byte[] cs = new byte[1024];
int len = 0;
while ((len = bis.read(cs)) != -1) {
	System.out.println(new String(cs, 0, len));
}
bis.close();

1.2 字符緩沖流

1.21 BufferedWriter

構造方法：

BufferedWriter(Writer out)
BufferedWriter(Writer out, int sz)

特有的成員方法：

void newLine() 寫入一個行分隔符，會根據不同的作業系統，獲取不同的行分隔符

使用步驟：

創建BufferedWriter物件，構造方法中傳入寫入的資料源
呼叫BufferedWriter中的write方法，把資料寫入到記憶體緩沖區中
使用BufferedWriter中的flush方法，把記憶體緩沖區中的資料，重繪到檔案中
釋放資源

練習

BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("E:\\test\\b.txt"));
for (int i = 0; i < 10; i++) {
	bw.write("啦啦啦");
	bw.newLine();
}
bw.flush();
bw.close();

1.22 BufferedReader

構造方法：

BufferReader(Reader in)
BufferReader(Reader in, int sz)

特有的成員方法：

String readline() 讀取一行資料
回傳值：包含該行內容的字串，不包含任何行終止符，如果已到達流末尾，則回傳null

使用步驟：

創建緩沖字符輸入流物件，構造方法中傳入字符輸入流
使用緩沖字符輸入流物件中的read/readline讀取文本
釋放資源

練習

BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("E:\\test\\b.txt"));
String line; // 創建讀取的文本行，結尾回傳null
while ((line = br.readLine()) != null) {
	System.out.println(line);
}
br.close();

位元組流 VS 緩沖流

public static void main(String[] args) throws IOException {
	long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
	// FileOutputStream 
	FileInputStream fis1 = new FileInputStream("E:\\test\\a\\a.jpg");
	FileOutputStream fos1 = new FileOutputStream("E:\\test\\b\\a.jpg");
	byte[] bytes = new byte[1024];
	int len = 0; // 讀取到的有效位元組個數
	
	while ((len = fis1.read(bytes)) != -1) {
		fos1.write(bytes, 0, len);
	}

	fos1.close();
	fis1.close();

	long doneTimeMillis = System.currentTimeMillis();
	System.out.println("File 復制檔案使用了：" + (doneTimeMillis - currentTimeMillis) + "毫秒");

	// BufferedOutputStream
	long currentTimeMillis2 = System.currentTimeMillis();
	BufferedInputStream bis1 = new BufferedInputStream(new FileInputStream("E:\\test\\a\\b.jpg"));
	BufferedOutputStream bos1 = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("E:\\test\\b\\b.jpg"));
	byte[] bytes2 = new byte[1024];
	int len1 = 0;
	while ((len1 = bis1.read(bytes2)) != -1) {
		bos1.write(bytes2, 0, len1);
	}

	bos1.close();
	bis1.close();

	long doneTimeMillis2 = System.currentTimeMillis();
	System.out.println("Buffered 復制檔案使用了：" + (doneTimeMillis2 - currentTimeMillis2) + "毫秒");
}
# 輸出
File 復制檔案使用了：38毫秒
Buffered 復制檔案使用了：8毫秒

第四章：轉換流

簡述：在檔案的讀取和寫入中如果編碼不一致有可能導致亂碼的問題，轉換流中可以指定編碼，

1.1 OutputStreamWriter

構造方法：

OutputStreamWriter(OutputStream out) 創建使用默認字符編碼（UTF-8 ）的OutputStreamWriter物件
OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName) 創建使用指定字符集的OutputStreamWriter物件，

使用步驟：

創建OutputStreamWriter物件，構造方法中傳入位元組輸出流和指定的編碼
使用OutputStreamWriter物件中的write方法，把字符轉換成位元組存盤到緩沖區中
使用OutputStreamWriter中的flush方法，把緩沖區中的位元組重繪到檔案中
釋放資源

練習

OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("E:\\test\\utf-8.txt"), "UTF-8");
osw.write("你好");
osw.flush();
osw.close();

1.2 InputStreamReader

是位元組流通向字符流的橋梁，它使用指定的charset讀取位元組將其解碼為字符

構造方法：

InputStreamReader(InputStream in)
InputStreamReader(InputStream in, String charsetName)

使用步驟：

創建InputStreamReader物件
呼叫read方法
釋放資源

練習

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("E:\\test\\utf-8.txt"), "UTF-8");
String line;
int len=0;
while ((len = isr.read()) != -1) {
	System.out.print((char) len);
}
isr.close();
PS：編碼換成“GBK”則會亂碼

第五章：序列流

1.1 ObjectOutputStream

把物件以流的方式寫入到檔案中

構造方法：

ObjectOutputStream(OutputStream out)

特有的成員方法：

void writeObject(Object obj) 將指定物件寫入ObjectOutputStream

使用步驟：

創建ObjectOutputStream物件，傳入位元組輸出流
使用ObjectOutputStream中的writeObject方法，把物件寫入檔案中
釋放資源

# Person類
public class Person implements Serializable {
	private String name;
	private int age;
	public Person() {
		super();
	}
	public Person(String name, int age) {
		super();
		this.name = name;
		this.age = age;
	}
	public String getName() {
		return name;
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	public int getAge() {
		return age;
	}
	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
	}
}

# main
public static void main(String[] args) throws IOException {
	ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("E:\\test\\obj.txt"));
	oos.writeObject(new Person("趙麗穎", 18));
	oos.close();
}
注意：Person類需要implements Serializable 類才能序列和反序列化

1.2 ObjectInputStream

簡述：把檔案中保存的物件以流的方式讀取出來

構造方法：

ObjectInputStream(InputStream in)

特有的成員方法：

Object readObject()

使用步驟：

創建ObjectInputStream物件，傳入位元組輸入流
使用ObjectInputStream中的readObject方法讀取保存物件的檔案
釋放資源
使用讀取出來的物件

練習

// 讀取上個練習存入的物件（重寫了toString方法）
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("E:\\test\\obj.txt"));
Object readObject = ois.readObject();
ois.close();
System.out.println(readObject);

// 將讀取出來的物件強轉成Person型別，然后進行使用
Person p = (Person) readObject;
System.out.println(p.getName() + ", " + p.getAge());

# 輸出
Person [name=趙麗穎, age=18]
趙麗穎, 18

第六章：列印流

簡述：平時我們呼叫 print 和 println 方法完成的，這兩個方法都來自于 java.io.PrintStream 該類能夠方便地列印各種資料型別的值，是一種便捷的輸出方式，

1.1 PrintStream

構造方法：

PrintStream(File file) 		// 輸出的目的地是一個檔案
PrintStream(OutputStream out)	// 輸出的目的地是一個位元組輸出流
PrintStream(String fileName)	// 輸出的目的地是一個檔案路徑

練習

public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
	PrintStream ps = new PrintStream("E:\\test\\p.txt");
	ps.write(97);// 使用繼承的write方法寫入，結果：a

	ps.println(97); // 97
	ps.println("HelloWorld");
	ps.println(8.8);
	ps.println(true);
	// 釋放資源
	ps.close();
}

改變列印流向：

PrintStream p2 = new PrintStream("E:\\test\\p.txt");
System.out.println("在控制臺輸出");
System.setOut(p2); // 把輸出陳述句的目的地改變為列印流的目的地
System.out.println("在列印流的目的地輸出");
// 釋放資源
p2.close();

總結

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