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Java —— IO流详解

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1. IO流概述

1.1 IO流与File类的区别

1.2 IO流的分类

  1. 按流的方向分：输入流（读取）和输出流（写出）
  2. 按操作文件类型分： 字节流（可操作所有类型文件）和字符流（只操作纯文本文件）

纯文本文件：Windows自带记事本打开能读懂的文件。

1.3 IO流体系

Java —— IO流详解 注：这里我们要明确一个概念，输入输出都是针对内存而言，输入代表本地（磁盘）输入到内存。输出代表从内存输出到本地。

2. 字节流

2.1 FileOutputStream

操作本地文件的字节输出流，可以把程序（内存）中的数据写到本地文件中。

2.1.1 使用步骤

FileOutputStream 的使用步骤：

  1. 创建字节输出流对象（创建通道）

    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("F:\\学习\\java 练习");

    参数是字符串路径，也可以是File对象。

    若文件不存在则会创建一个新的文件，但需要保证父级路径是存在的，如果文件已经存在，则会清空文件。

  2. 写数据

    fos.write(18);

    参数是整数，实际上写到本地文件中的是整数在ASCII上对应的字符

  3. 释放资源（关闭通道）

    fos.close();

    每次使用完之后都要释放资源，解除资源的占用。

    Q：为什么要自行关闭流呢？

    A：关闭流是一种资源释放机制，避免资源长时间占用。当我们用了虚拟机以外的资源时，比如端口、显存、文件的时候（访问本地资源），超出虚拟机能够释放资源的极限，这时虚拟机不能通过GC对占用资源进行释放。如果再次对未关闭流的文件进行读写，会报错，告诉你这个文件被占用。

    举例：如果你再堆区new一个对象的时候，如果等号左边是对端口、显存、文件进行操作的时候，虚拟机就无法利用垃圾回收机制对堆区占用的资源进行释放。

public void output() throws FileNotFoundException {
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("F:\学习\java 练习");
}
//FileOutputStream构造方法，抛出FileNotFoundException异常
public FileOutputStream(String name) throws FileNotFoundException {
    this(name != null ? new File(name) : null, false);
}

public void output() throws IOException {
    //第一步：创建字节输出流对象(创建通道)。
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("F:\学习\java 练习");
    //第二步：写数据。
    fos.write(18);
    //第三步：释放资源（关闭通道）。
    fos.close();
}

2.1.2 写数据的三种方式

FileOutputStream 写数据的三种方式：

方法名称说明
write(int b)一次写 一个字节 数据
write(byte[] b)一次写 一个字节数组 数据
write(byte[] b, int off, int len)一次写 一个字节数组的部分 数据
//byte[] bytes = {97, 98, 99};
String str = "abc";
byte[] bytes = str.getBytes();
fos.write(bytes);
//每次写出从off索引开始，len个字节
fos.write(bytes, 0, 1);

换行写

写出一个换行符就行。

Windows： \r\n（回车换行）

Linux： \n

Mac: \r

注： 在Windows中，Java对回车进行了优化，写\r和\n其中一个就可以了，Java在底层会补全。（最好不要省略）。

续写

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("F:\学习\java 练习", true);

2.2 FileInputStream

操作本地文件的字节输入流，可以把本地文件中的数据读取到程序中来。

2.2.1 使用步骤

FileInputStream 的使用步骤：

//ab
//如果文件不存在直接报错
FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\学习\java 练习\a.txt");
//一次读一个字节，读出来的是数据在ASCII上对应的数字。
//读到文件末尾返回-1
int b1 = fis.read();//97 -> a,如果想打印a，强转成char
int b2 = fis.read();//98 -> b
int b3 = fis.read();//-1
fis.close();

2.2.2 循环读取

FileInputStream 进行循环读取：

read() 方法读到文件末尾返回-1

FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\学习\java 练习\a.txt");
int a;
while (( a = fis.read()) != -1){
    System.out.println(a);
}
fis.close();

2.3 字节流应用 —— 文件拷贝

核心思想：边读边写

2.3.1 一次读一个字节

//数据源
FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\test.mp4");
//目的地
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test_copy.mp4");
//核心思想：边读边写
int b;
while ((b = fis.read()) != -1) {
    fos.write(b);
}
// 关闭资源,先开的后关闭
fos.close();
fis.close();

2.3.2 一次读多个字节


// 数据源路径
FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\test.jpg");
// 目的地路径
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test_copy.jpg");

// 定义数组
byte[] b = new byte[1024];
// 定义长度
int len;
// 进行循环读取，读取到的数据写入数组b中
while ((len = fis.read(b))!=-1) {
    // 写出数据
    fos.write(b, 0 , len);//改进，为了最后一次
}

// 关闭资源
fos.close();
fis.close();

为什么第15行要使用write(byte[] b, int off, int len) 这个方法，而不使用fos.write(b)方法呢？

让我们通过下面这张图看一下究竟是为什么：

Java —— IO流详解 为了防止写入之前残留的数据，因此使用了write(byte[] b, int off, int len) 。

3. 字符流

字符流： 字符流的底层就是字节流。

字符流 = 字节流 + 字符集

字符流特点：

  1. 输入流： 一次读一个字节，遇到中文时，一次读多个字节（与字符集有关）。
  2. 输出流： 底层会把数据按照指定的编码方式进行编码，变成字节再写到文件中。

使用场景： 对于纯文本文件进行读写操作。

3.1 FileReader

3.1.1 构造方法

创建字符输入流 FileReader 对象

构造方法说明
FileReader(File file)创建字符输入流关联本地文件
FileReader(String fileName)创建字符输入流关联本地文件

若读取文件不存在，直接报错。

3.1.2 成员方法

FileReader 读取数据方法

成员方法说明
public int read()读取数据，读取到末尾，返回-1
public int read(char[] cbuf)读取多个数据，读取到末尾，返回-1

注：按字节进行读取，遇到中文，一次读取多个字节。

FileReader 释放资源方法

成员方法说明
Public int close()释放资源/关流

3.1.3 使用步骤

FileReader 的使用步骤：

// 创建字符输入流对象
FileReader fr = new FileReader("read.txt");
// 定义变量，保存数据
int b ；
// 进行循环读取
// 在读取之后，方法的底层会进行解码并转成十进制，将十进制数据作为返回值。
// 如果想看到汉字，进行强转就可以了。
while ((b = fr.read())!=-1) {
    System.out.println((char)b);
}
// 关闭资源
fr.close();

// 创建字符输入流对象
FileReader fr = new FileReader("read.txt");
// 定义变量，保存有效字符个数
int len ；
// 定义字符数组，作为装字符数据的容器
char[] cbuf = new char[2];
// 进行循环读取
// 读取数据，解码，强转三步合并了，把强转之后的字符放到数组当中。
while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {
     System.out.println(new String(cbuf,0,len));
}
// 关闭资源
fr.close();

3.1.4 字符输入流原理

创建字符输入流对象时，关联文件，并创建缓冲区（长度为8192的字节数组）。

Java —— IO流详解

读取数据时：

  1. 判断缓冲区是否有数据可以读取。
  2. 若缓冲区有数据：从缓冲区中读取。
  3. 若缓冲区没有数据：就从文件中获取数据，装到缓冲区中，每次尽可能装满缓冲区，如果文件中没有数据了，就返回 -1。

3.2 FileWriter

3.2.1 构造方法

FileWriter 的构造方法：

构造方法说明
FileWriter(File file)创建字符输出流关联本地文件
FileWriter(String fileName)创建字符输出流关联本地文件
FileWriter(File file, boolean append)创建字符输出流关联本地文件，续写
FileWriter(String fileName, boolean append)创建字符输出流关联本地文件，续写

3.2.2 成员方法

FileWriter 的成员方法：

成员方法说明
void write(int c)写出一个字符
void write(char[] cbuf)写出一个字符串
abstract void write(char[] cbuf, int off, int len)写出一个字符串的一部分
void write(String str)写出一个字符数组
void write(String str, int off, int len)写出字符数组的一部分

3.2.3 使用步骤

FileWriter 的使用步骤：

// 创建字符输出流对象
FileWriter fw = new FileWriter("a.txt");     
// 写出数据
fw.write(25105);// 我
fw.write("你好");// 你好

fw.write(97); // 写出第1个字符
fw.write('b'); // 写出第2个字符
fw.write('C'); // 写出第3个字符
fw.write(30000); // 写出第4个字符，中文编码表中30000对应一个汉字。

fw.close();

注：关闭资源时，与 FileOutputStream 不同。如果不关闭，数据只是保存到缓冲区，并未保存到文件。

3.2.4 字符输出流原理

创建字符输出流对象时，关联文件，并创建缓冲区（长度为8192的字节数组）。

Java —— IO流详解 写数据先写到缓冲区。

从缓冲区写到文件中的几种情况：

  1. 缓冲区装满了，直接写出到文件。
  2. 手动刷新。flush()方法，刷新之后，还可以继续往文件里写出数据。
  3. 释放资源，关流。close()方法。断开通道，无法继续写出。

4. 缓冲流

Java —— IO流详解 缓冲流提高了性能：缓冲区自带长度8192的缓冲区。

由于字符流自带缓冲区，所以对于字符流提升不明显。

对于字符流而言关键点是：字符缓冲流中有两个特有的方法，这是字符流不具有的。

4.1 字节缓冲流

原理：底层自带了长度为8192的缓冲区提高性能。

字节缓冲流提高效率的原理：节省与硬盘打交道的时间，内存操作比磁盘操作快很多。

Java —— IO流详解

构造方法：

方法名称说明
public BufferedInputStream(InputStream in)把基本流包装成高级流，提高读取数据的性能。
public BufferedOutputStream(OutputStream out)把基本流包装成高级流，提高写出数据的性能。

使用步骤：以拷贝文件为例

一次一个字节：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 创建缓冲流对象
    BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("src\a.txt"));
    BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.txt"));
    int b;
    while ((b = bis.read()) != -1){
        bos.write(b);
    }
    // 释放资源，直接调用缓冲流close()，会先关闭基本流。
    bos.close();
    bis.close();
}

一次多个字节：

// 创建缓冲流对象
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("src\a.txt"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.txt"));
byte[] bytes = new byte[1024];
int len;
while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {
    bos.write(bytes, 0, len);
}
// 释放资源，直接调用缓冲流close()，会先关闭基本流。
bos.close();
bis.close();

4.2 字符缓冲流

原理：底层自带缓冲区提高性能

构造方法：

方法名称说明
public BufferedReader(Reader in)把基本流变成高级流
public BufferedWriter(Writer out)把基本流变成高级流

字符缓冲流的特有方法（字符流不具有）：

方法名称说明
public String readLine()输入流方法，读取一行数据，如果没有数据可读了，会返回null
public void newLine()输出流方法，跨平台换行

5. 转换流

转换流：字符流和字节流之间的桥梁。

使用场景：字节流想使用字符流中的方法。

Java —— IO流详解

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6. 序列化流

Java —— IO流详解

6.1 序列化流

序列化流/对象操作输出流：可以把Java中的对象写到本地文件中。

构造方法：public ObjectOutputStream(OutputStream out)，把基本流包装成高级流。

成员方法：public final void writeObject (Object obj)，把对象序列化（写出）到文件中去。

public static void test() throws IOException {

    Student student = new Student("zhang", 18);
    
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("b.txt"));
    
    oos.writeObject(student);
    
    oos.close();
}

使用对象输出流将对象保存到文件时可能会出现java.io.NotSerializableException异常，需要实现序列化接口：

//让对象实现接口，使其可以序列化
public class Student implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;//版本号
    private String name;
    private int age;

    public Student(String name, int age) {
        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;
    }
}

瞬态关键字 transient：private transient String name;，不会将当前属性序列化到本地文件中

6.2 反序列化流

反序列化流/对象操作输入流：可以把序列化到本地文件中的对象，读取到程序中来。

构造方法：public ObjectInputStream(InputStream in)，把基本流包装成高级流

成员方法：public final Object readObject ()，将之前使用 ObjectOutputStream 序列化的原始数据恢复为对象。

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

Object o = ois.readObject();

System.out.println(o);//Student{name='zhang', age=18}

ois.close();

6.3 序列化流可能发生的问题

序列化/反序列化版本号问题：对象类实现序列化接口，这个对象可以被序列化，根据这个类中的内容计算出一个序列号（可以理解为版本号），创建对象时会将版本号一同写入本地文件中，若此时修改类中代码，会重新计算版本号。

这时，反序列化将对象读取到内存中，两个版本号不同，代码报错。文件中版本号和javabean的版本号不匹配。

解决方法：在类中添加版本号 serialVersionUID，这样编译器就不会自动为其设置版本号，而是在编译时直接写入指定的序列化版本号。

7. 打印流

打印流：不能输入，只能写出。 Java —— IO流详解

打印流的几个特点：

  1. 打印流只能操作文件目的地，不能操作数据源。

  2. 特有的写出方法可以实现数据原样写出。（98 -> 98）

  3. 特有的写出方法，可以实现自动刷新，自动换行。

    打印一次数据 = 写出 + 换行 + 刷新

7.1 字节打印流

7.1.1 构造方法

构造方法说明
public PrintStream（OutputStream/File/String）关联字节输出流/文件/文件路径（底层都实现字节流）
public PrintStream（String fileName, CharSet charSet）指定字符编码
public PrintStream（OutputStream out, boolean autoFlush）自动刷新（字节流底层无缓存区，开不开都一样）
public PrintStream（OutputStream out, boolean autoFlush, String encoding）指定字符编码且自动刷新

7.1.2 成员方法

成员方法说明
public void write（int b）常规方法：规则跟之前一样，将指定的字节读出。（97 -> a）
public void println（XXX xx）特有方法：打印任意数据，自动刷新，自动换行。(原样输出)
public void print（XXX xx）特有方法：打印任意数据，不换行。(原样输出)
public void print（String format, Object...args）特有方法：带有占位符的打印语句，不换行。(原样输出)

7.2 字符打印流

字符流，底层有缓冲区，想要自动刷新需要开启。

7.2.1 构造方法

构造方法说明
public PrintWriter（Writer/File/String）关联字节输出流/文件/文件路径
public PrintWriter（String fileName, CharSet charSet）指定字符编码
public PrintWriter（Writer out, boolean autoFlush）自动刷新
public PrintWriter（Writer out, boolean autoFlush, String encoding）指定字符编码且自动刷新

7.2.2 成员方法

成员方法说明
public void write（int b）常规方法：规则跟之前一样，将指定的字节读出。（97 -> a）
public void println（XXX xx）特有方法：打印任意数据，自动刷新，自动换行。(原样输出)
public void print（XXX xx）特有方法：打印任意数据，不换行。(原样输出)
public void print（String format, Object...args）特有方法：带有占位符的打印语句，不换行。(原样输出)

获取打印流对象，此打印流在虚拟机启动时，由虚拟机创建，默认指向控制台。

特殊的打印流，系统中的标准输出流，是不能关闭的，在系统中是唯一的：

PrintStream ps = System.out;
ps.println("123");

8. 压缩流/解压缩流

Java —— IO流详解

压缩包里面每一个文件都是一个ZipEntry。

8.1 解压缩流

解压本质：把每一个ZipEntry按照层级拷贝到本地另一个文件夹中。

直接上代码：

获取解压的源路径和目标路径：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    //待解压的压缩包路径
    File src = new File("C:\Users\Administrator\Desktop\a.zip");
    //解压目的地
    File dest = new File("C:\Users\Administrator\Desktop\");
    unzip(src, dest);

}

传入地址，进行解压：

public static void unzip(File src, File dest) throws IOException {
    //创建一个解压缩流。
    ZipInputStream zis = new ZipInputStream(new FileInputStream(src));
    //获取压缩包中每一个zipEntry对象
    ZipEntry entry;
    while((entry = zis.getNextEntry()) != null){
        //打印测试
        System.out.println(entry);
        if(entry.isDirectory()){
            //文件夹，在目的地dest处创建一个同样的文件夹
            File file = new File(dest, entry.toString());
            file.mkdirs();
        }else {
            //文件，读取压缩包中的文件，并把它存到目的地dest文件夹中
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(dest, entry.toString()));
            int b;
            while ((b = zis.read()) != -1){
                fos.write(b);
            }
            fos.close();
            //表示在压缩包中的一个文件处理完了
            zis.closeEntry();
        }
    }
    zis.close();
}

8.2 压缩流

  1. 将文件D:\a.txt压缩成一个压缩包：
public static void main(String[] args) throws IOException {
    //需压缩文件的路径
    File src = new File("D:\a.txt");
    //压缩包的路径
    File dest = new File("D:\ ");
    //压缩
    toZip(src,dest);
}


public static void toZip(File src, File dest) throws IOException {
    // 创建压缩流关联压缩包
    ZipOutputStream zos = new ZipOutputStream(new FileOutputStream(new File(dest,"a.zip")));
    // 创建ZipEntry对象，表示压缩包里面的每一个文件和文件夹
    // 压缩包里面的路径
    ZipEntry entry = new ZipEntry("aaa\bbb\a.txt");
    // 把ZipEntry对象放到压缩包当中
    zos.putNextEntry(entry);
    // 把src文件中的数据写到压缩包当中
    FileInputStream fis = new FileInputStream(src);
    int b;
    while((b = fis.read()) != -1){
        zos.write(b);
    }
    zos.closeEntry();
    zos.close();
}
  1. 将 D:\aaa文件夹 压缩成一个压缩包：
public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 要压缩的文件夹路径
    File src = new File("D:\aaa");
    // 压缩包的父级路径
    File destParent = src.getParentFile();//D:\
    // 压缩包的路径
    File dest = new File(destParent, src.getName() + ".zip");
    // 创建压缩流关联压缩包
    ZipOutputStream zos = new ZipOutputStream(new FileOutputStream(dest));
    // 获取src里面的每一个文件，变成ZipEntry对象，放入到压缩包当中
    toZip(src, zos, src.getName());//aaa
    // 释放资源
    zos.close();
}


public static void toZip(File src, ZipOutputStream zos, String name) throws IOException {
    // 进入src文件夹
    File[] files = src.listFiles();
    // 遍历
    for (File file : files) {
        if(file.isFile()){
            // 文件，变成ZipEntry对象，放入到压缩包当中
            ZipEntry entry = new ZipEntry(name + "\ " + file.getName());//aaa\a\a.txt
            zos.putNextEntry(entry);
            //读取文件中的数据，写到压缩包
            FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
            int b;
            while((b = fis.read()) != -1){
                zos.write(b);
            }
            fis.close();
            zos.closeEntry();
        }else{
            // 文件夹，递归
            toZip(file, zos, name + "\ " + file.getName());
            //     a         aaa     \       a
        }
    }
}
转载自:https://juejin.cn/post/7313758022485065767
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