Java | IO流

概述

Java程序中，对于数据的输入/输出操作以“流（stream）”的方式进行。

流的分类

• 按操作数据单位的不同分为：字节流（8bit），字符流（16 bit）
• 按数据流的流向不同分为：输入流，输出流
• 按流的角色不同分为：节点流，处理流

关于字节流和字符流的区别：

• 读写单位不同：字节流以字节（8bit）为单位，字符流以字符为单位，根据码表映射字符，一次可能读多个字节。
• 处理对象不同：字节流能处理所有类型的数据（如图片、avi等），而字符流只能处理字符类型的数据。
• 字节流：一次读入或读出是8位二进制。
• 字符流：一次读入或读出是16位二进制。

输入流和输出流

• 输入流只能进行读操作
• 输出流只能进行写操作

节点流和处理流

节点流：直接从数据源或者目的地读写数据

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。

Java IO流体系

Java中IO流体系如下表所示，最基本的四个抽象基类分别是：InputStream、OutputStream、Reader、Writer。表格每一列的类都是继承与第一行的抽象基类的。

常用的字符流

FileReader

通常一个流的使用由以下4个步骤组成：

1. 提供File类的对象，指明要操作的文件
2. 提供具体的流
3. 根据不同流，进行不同的操作
4. 流的关闭操作

比如以FileReader流为例，那么它的使用步骤是：

1. 实例化File类的对象，指明要操作的文件
2. 提供具体的流，FileReader流的实例化
3. 进行数据的读入操作
4. 流的关闭操作

虽然Java IO流体系有众多的类，但是所有的流都基本按照这几个步骤来使用的。下面记录一下FileReader的使用，数据的读入操作。

    @Test
    public void testFileReader() throws IOException { // 抛出异常
        // 1. 实例化File类对象，指明要操作的文件
        File file = new File("Hello.txt");
        // 2. 提供具体的流
        FileReader fr = new FileReader(file);
        // 3. 数据的读入
        // read()：返回读入的一个字符，如果达到文件末尾，那么返回-1
        int data = fr.read();
        while(data != -1){
            System.out.print((char)data);
            data = fr.read();
        }
        // 4. 流的关闭操作
        fr.close();
    }

上面例子中，通过File类实例化了一个File对象，然后将其当做参数传入了FileReader类进行实例化，之后调用read()方法进行数据的读入，最后执行流的关闭。

关于上面代码有几个需要注意的点：

• File file = new File("Hello.txt");这段代码使用的是相对路径，如果是使用IDEA进行编写的，那么这个相对路径在单元测试方法和main方法中有所区别。在单元测试方法中使用相对路径，那么相对的是模块的路径，而在main方法中相对的是项目的路径。比如，这里模块名Day07,这个模块下有文件Hello.txt，而模块位于项目JavaSenior下,那么File类实例化后的实例文件路径如下代码所示：

public class FileReaderTest {
    // 在main方法中，输出：D:\code\Java\JavaSenior\Hello.txt
    public static void main(String[] args) {
        File file = new File("Hello.txt");
        System.out.println(file.getAbsolutePath());
    }
    
     // 在单元测试方法中，输出：D:\code\Java\JavaSenior\Day07\Hello.txt
    @Test
    public void test4(){
        File file = new File("Hello.txt");
        System.out.println(file.getAbsolutePath());
    }
}

• 由于创建流不能被Java垃圾回收机制所处理，所以需要手动进行流的关闭操作，但是由于异常，在步骤1,2,3可能出现异常导致第4步(流的关闭)不能被执行，导致资源不能及时回收，所以为了保证资源一定可以执行关闭操作，需要使用try-catch-finally进行处理，而不建议使用抛出的方式。所以，比较规范的流使用代码应该如下：

    @Test
    public void test2(){
        FileReader fr = null;
        try{
            File file = new File("Hello.txt");
            fr = new FileReader(file);
            int data;
            while ((data = fr.read()) != -1){
                System.out.println((char)data);
            }
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                if (fr != null){
                    fr.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }

• read()方法：读取单个字符。作为整数读取的字符，范围在0-65535之间（2个字节的Unicode码），如果已到达流的末尾，则返回-1。
• read(char cbuf[])：将字符存入数组，并且返回本次读取的字符数，如果到达流的末尾，则返回-1。

    @Test
    public void test3()  {
        FileReader fr = null;
        try {
            // 1. File类的实例化
            File file = new File("Hello.txt");

            // 2. FileReader流的实例化
            fr = new FileReader(file);

            // 3. 读入的操作
            char[] cbuf = new char[5];
            int len;
             /*
             假如Hello.txt里的文件内容是helloworld123，这里的read(cbuf)指的是读取5个字符，
             即第一次读取hello，返回5，第二次读取world，返回5，
             第三次读取123，因为只有123了，返回3，第四次返回-1。
             所以3次循环，len变量的值为5,5,3，最后一次为-1。
             */
            while ((len = fr.read(cbuf)) != -1) {
                // 遍历操作错误的写法
//                for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
//                    System.out.println(arr[i]);
//                }
                // 正确的遍历操作一：
//                for (int i = 0; i < len; i++) {
//                    System.out.print(arr[i]);
//                }

                // 错误的写法二：
//                String str = new String(arr);
//                System.out.println(str);

                // 正确的写法二：
                String str = new String(cbuf,0,len);
                System.out.print(str);
            }
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            // 4. 流资源的关闭
            try {
                if (fr != null) {
                    fr.close();
                }
            }catch (IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

未完待续...