IO流上：概述、字符流、緩衝區(java基礎)

一、IO流概述

概述：

         IO流簡單來說就是Input和Output流，IO流主要是用來處理設備之間的數據傳輸，Java對於數據的操作都是通過流實現，而java用於操作流的對象都在IO包中。

分類：

        按操作數據分爲：字節流和字符流。 如：Reader和InpurStream

        按流向分：輸入流和輸出流。如：InputStream和OutputStream

IO流常用的基類：

         * InputStream    ，    OutputStream

字符流的抽象基類：

         * Reader       ，         Writer

由上面四個類派生的子類名稱都是以其父類名作爲子類的後綴：

            如：FileReader和FileInputStream

二、字符流

1. 字符流簡介：

* 字符流中的對象融合了編碼表，也就是系統默認的編碼表。我們的系統一般都是GBK編碼。

* 字符流只用來處理文本數據，字節流用來處理媒體數據。

* 數據最常見的表現方式是文件，字符流用於操作文件的子類一般是FileReader和FileWriter。

2.字符流讀寫：

注意事項：

* 寫入文件後必須要用flush()刷新。

* 用完流後記得要關閉流

* 使用流對象要拋出IO異常

 

* 定義文件路徑時，可以用“/”或者“\\”。

* 在創建一個文件時，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

示例1：在硬盤上創建一個文件,並寫入一些文字數據

 

class FireWriterDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {             //需要對IO異常進行處理

        //創建一個FileWriter對象，該對象一被初始化就必須要明確被操作的文件。
        //而且該文件會被創建到指定目錄下。如果該目錄有同名文件，那麼該文件將被覆蓋。

        FileWriter fw = new FileWriter("F:\\1.txt");//目的是明確數據要存放的目的地。

        //調用write的方法將字符串寫到流中
        fw.write("hello world!");

        //刷新流對象緩衝中的數據，將數據刷到目的地中
        fw.flush();

        //關閉流資源，但是關閉之前會刷新一次內部緩衝中的數據。當我們結束輸入時候，必須close();
        fw.write("first_test");
        fw.close();
        //flush和close的區別：flush刷新後可以繼續輸入，close刷新後不能繼續輸入。

    }
}

 

示例2：FileReader的reade()方法.

要求：用單個字符和字符數組進行分別讀取

 

class FileReaderDemo {
    public static void main(String[] args) {
        characters();
    }


/*****************字符數組進行讀取*********************/
    private static void characters() {

        try {

            FileReader fr = new FileReader("Demo.txt");
            char []  buf = new char[6];
            //將Denmo中的文件讀取到buf數組中。
            int num = 0;
            while((num = fr.read(buf))!=-1) {

                //String(char[] value , int offest,int count) 分配一個新的String,包含從offest開始的count個字符
                sop(new String(buf,0,num));
            }
            sop('\n');
            fr.close();
        }
        catch (IOException e) {
            sop(e.toString());
        }
    }






/*****************單個字母讀取*************************/
    private static void singleReader() {

        try {

            //創建一個文件讀取流對象，和指定名稱的文件關聯。
            //要保證文件已經存在，否則會發生異常：FileNotFoundException
            FileReader fr = new FileReader("Demo.txt");


            //如何調用讀取流對象的read方法？
            //read()方法，一次讀取一個字符，並且自動往下讀。如果到達末尾則返回-1
            int ch = 0;
            while ((ch=fr.read())!=-1) {
                sop((char)ch);
            }
            sop('\n');
            fr.close();


            /*int ch = fr.read();
            sop("ch=" + (char)ch);

            int ch2 = fr.read();
            sop("ch2=" + (char)ch2);

            //使用結束注意關閉流
            fr.close(); */



        }
        catch (IOException e) {
            sop(e.toString());
        }

    }


/**********************Println************************/
    private static void sop(Object obj) {
        System.out.print(obj);
    }

}

 

示例3：對已有文件的數據進行續寫

 

 

import java.io.*;

class  FileWriterDemo3 {
    public static void main(String[] args) {

        try {
            //傳遞一個參數,代表不覆蓋已有的數據。並在已有數據的末尾進行數據續寫
            FileWriter fw = new FileWriter("F:\\java_Demo\\day9_24\\demo.txt",true);
            fw.write(" is charactor table?");
            fw.close();
        }
        catch (IOException e) {
            sop(e.toString());
        }

    }

/**********************Println************************/
    private static void sop(Object obj)
    {
        System.out.println(obj);
    }
}

 

練習：

將F盤的一個文件複製到E盤。 

思考：

其實就是將F盤下的文件數據存儲到D盤的一個文件中。

步驟：

1.在D盤創建一個文件，存儲F盤中文件的數據。
2.定義讀取流和F：盤文件關聯。
3.通過不斷讀寫完成數據存儲。
4.關閉資源。

源碼：

 

import java.io.*;
import java.util.Scanner;

class CopyText {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        sop("請輸入要拷貝的文件的路徑:");
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        String source = in.next();
        sop("請輸入需要拷貝到那個位置的路徑以及生成的文件名:");
        String destination = in.next();
        in.close();
        CopyTextDemo(source,destination);

    }

/*****************文件Copy*********************/
    private static void CopyTextDemo(String source,String destination) {

        try {
            FileWriter fw = new FileWriter(destination);
            FileReader fr = new FileReader(source);
            char []  buf = new char[1024];
            //將Denmo中的文件讀取到buf數組中。
            int num = 0;
            while((num = fr.read(buf))!=-1) {
                               //String(char[] value , int offest,int count) 分配一個新的String,包含從offest開始的count個字符
                fw.write(new String(buf,0,num));
            }
            fr.close();
            fw.close();
        }
        catch (IOException e) {
            sop(e.toString());
        }
    }



/**********************Println************************/
    private static void sop(Object obj) {
        System.out.println(obj);
    }
}

 

三、緩衝區

1. 字符流的緩衝區：BufferedReader和BufferedWreiter

* 緩衝區的出現時爲了提高流的操作效率而出現的.

* 需要被提高效率的流作爲參數傳遞給緩衝區的構造函數

* 在緩衝區中封裝了一個數組，存入數據後一次取出

BufferedReader示例：

讀取流緩衝區提供了一個一次讀一行的方法readline，方便對文本數據的獲取。
readline()只返回回車符前面的字符，不返回回車符。如果是複製的話，必須加入newLine()，寫入回車符

newLine()是java提供的多平臺換行符寫入方法。

 

import java.io.*;


class BufferedReaderDemo {
    public static void main(String[] args)  throws IOException {

        //創建一個字符讀取流流對象，和文件關聯
        FileReader rw = new FileReader("buf.txt");

        //只要將需要被提高效率的流作爲參數傳遞給緩衝區的構造函數即可
        BufferedReader brw = new BufferedReader(rw);


        for(;;) {
            String s = brw.readLine();
            if(s==null) break;
            System.out.println(s);
        }

        brw.close();//關閉輸入流對象

    }
}

 

BufferedWriter示例：

 

import java.io.*;


class BufferedWriterDemo {
    public static void main(String[] args)  throws IOException {

        //創建一個字符寫入流對象
        FileWriter fw = new FileWriter("buf.txt");

        //爲了提高字符寫入效率，加入了緩衝技術。
        //只要將需要被提高效率的流作爲參數傳遞給緩衝區的構造函數即可
        BufferedWriter bfw = new BufferedWriter(fw);

        //bfw.write("abc\r\nde");
        //bfw.newLine();               這行代碼等價於bfw.write("\r\n"),相當於一個跨平臺的換行符
        //用到緩衝區就必須要刷新
        for(int x = 1; x < 5; x++) {
            bfw.write("abc");
            bfw.newLine();                  //java提供了一個跨平臺的換行符newLine();
            bfw.flush();
        }



        bfw.flush();                                                //刷新緩衝區
        bfw.close();                                                //關閉緩衝區，但是必須要先刷新

        //注意，關閉緩衝區就是在關閉緩衝中的流對象
        fw.close();                                                 //關閉輸入流對象

    }
}

 

2.裝飾設計模式

裝飾設計模式：：：：

要求：自定義一些Reader類，讀取不同的數據(裝飾和繼承的區別)
MyReader //專門用於讀取數據的類
    |--MyTextReader
        |--MyBufferTextReader
    |--MyMediaReader
        |--MyBufferMediaReader
    |--MyDataReader
        |--MyBufferDataReader

如果將他們抽取出來，設計一個MyBufferReader，可以根據傳入的類型進行增強
class MyBufferReader {

    MyBufferReader (MyTextReader text) {}
    MyBufferReader (MyMediaReader media) {}
    MyBufferReader (MyDataReader data) {}
}

但是上面的類拓展性很差。找到其參數的共同類型，通過多態的形式，可以提高拓展性

class MyBufferReader  extends MyReader{
    private MyReader r;                        //從繼承變爲了組成模式  裝飾設計模式
    MyBufferReader(MyReader r) {}
}

優化後的體系：
    |--MyTextReader
    |--MyMediaReader
    |--MyDataReader
    |--MyBufferReader        //增強上面三個。裝飾模式比繼承靈活，
                              避免繼承體系的臃腫。降低類與類之間的耦合性

裝飾類只能增強已有的對象，具備的功能是相同的。所以裝飾類和被裝飾類屬於同一個體系

 

 

 

MyBuffereReader類：  自己寫一個MyBuffereReader類，功能與BuffereReader相同

 

class MyBufferedReader1  extends Reader{
    private Reader r;
    MyBufferedReader1(Reader r){
        this.r  = r;
    }

    //一次讀一行數據的方法
    public String myReaderline()  throws IOException {
        //定義一個臨時容器，原BufferReader封裝的是字符數組。
        //爲了演示方便。定義一個StringBuilder容器。最終要將數據變成字符串
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        int ch = 0;
        while((ch = r.read()) != -1)
        {
            if(ch == '\r')
                continue;
            if(ch == '\n')                    //遇到換行符\n,返回字符串
                return sb.toString();
            else
            sb.append((char)ch);
        }
        if(sb.length()!=0)                    //當最後一行不是以\n結束時候，這裏需要判斷
            return sb.toString();
        return null;
    }
    /*
    需要覆蓋Reader中的抽象方法close()，read();
    */
    public void close()throws IOException {
        r.close();
    }

    public int read(char[] cbuf,int off, int len)throws IOException {   //覆蓋read方法
        return r.read(cbuf,off,len);
    }

    public void myClose() throws IOException{
        r.close();
    }


}

 

 

 

 

一、字節流

1.概述：

 

1、字節流和字符流的基本操作是相同的，但是要想操作媒體流就需要用到字節流。

2、字節流因爲操作的是字節，所以可以用來操作媒體文件。（媒體文件也是以字節存儲的）

3、讀寫字節流：InputStream   輸入流（讀）和OutputStream  輸出流（寫）

4、字節流操作可以不用刷新流操作。

5、InputStream特有方法：

        int available();//返回文件中的字節個數

注：可以利用此方法來指定讀取方式中傳入數組的長度，從而省去循環判斷。但是如果文件較大，而虛擬機啓動分配的默認內存一般爲64M。當文件過大時，此數組長度所佔內存空間就會溢出。所以，此方法慎用，當文件不大時，可以使用。

練習：

需求：複製一張圖片F:\java_Demo\day9_28\1.BMP到F:\java_Demo\day9_28\2.bmp

 

import java.io.*;


class CopyPic {
    public static void main(String[] args){
        copyBmp();
        System.out.println("複製完成");
    }

    public static void copyBmp() {

        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            fis = new FileInputStream("F:\\java_Demo\\day9_28\\1.bmp");             //寫入流關聯文件
            fos = new FileOutputStream("F:\\java_Demo\\day9_28\\2.bmp");            //讀取流關聯文件
            byte[] copy = new byte[1024];
            int len = 0;
            while((len=fis.read(copy))!=-1) {
            fos.write(copy,0,len);
            }
        }
        catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            throw new RuntimeException("複製文件異常");
        }
        finally {
            try {
                if(fis!=null) fis.close();
            }
            catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
                throw new RuntimeException("讀取流");
            }
        }

    }

}

 

2. 字節流緩衝區

* 字節流緩衝區跟字符流緩衝區一樣，也是爲了提高效率。

注意事項：

1. read()：會將字節byte()提升爲int型值

2. write()：會將int類型轉換爲byte()類型，保留最後的8位。

練習：

1.複製MP3文件   1.MP3 -->  2.MP3

2.自己寫一個MyBufferedInputStream緩衝類，提升複製速度

代碼：

 

import java.io.*;


//自己的BufferedInputStream
class MyBufferedInputStream  {
    private InputStream in;                         //定義一個流對象
    private byte [] buf = new byte[1024*4];
    private int count = 0,pos = 0;
    public MyBufferedInputStream(InputStream in){
        this.in = in;
    }

    public  int MyRead() throws IOException{
        if(count==0) {              //當數組裏的數據爲空時候，讀入數據
            count = in.read(buf);
            pos = 0;
            byte b = buf[pos];
            count--;
            pos++;
            return b&255;       //提升爲int類型，在前面三個字節補充0。避免1111 1111 1111 1111
        }
        else if(count > 0) {
            byte b = buf[pos];
            pos++;
            count--;
            return b&0xff;      //提升爲int類型，在前面三個字節補充0。避免1111 1111 1111 1111
        }
        return -1;
    }

    public void myClose() throws IOException{
        in.close();
    }

}




class BufferedCopyDemo {
    public static void main(String[] args) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        copy();
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("時間:"+(end-start)+"ms");


        start = System.currentTimeMillis();
        copy1();
        end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("時間:"+(end-start)+"ms");
    }

public static void copy1() {                //    應用自己的緩衝區緩衝數據

        MyBufferedInputStream bis = null;
        BufferedOutputStream  bos = null;
        try {
            bis = new MyBufferedInputStream(new FileInputStream("馬旭東-入戲太深.mp3"));//匿名類，傳入一個InputStream流對象
            bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("3.mp3"));
            int buf = 0;
            while((buf=bis.MyRead())!=-1) {
                bos.write(buf);
            }
        }
        catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            throw new RuntimeException("複製失敗");
        }
        finally {
            try {
                if(bis!=null)  {
                    bis.myClose();
                    bos.close();
                }
            }
            catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }

    }
}

 

二、流操作規律

1. 鍵盤讀取，控制檯打印。

System.out: 對應的標準輸出設備：控制檯  //它是PrintStream對象，（PrintStream：打印流。OutputStream的子類）

System.in: 對應的標準輸入設備：鍵盤     //它是InputStream對象

示例：

 

/*================從鍵盤錄入流，打印到控制檯上================*/
    public static void InOutDemo(){
        //鍵盤的最常見的寫法
        BufferedReader bufr = null;
        BufferedWriter bufw = null;
        try {

            /*InputStream ips = System.in;        //從鍵盤讀入輸入字節流
            InputStreamReader fr = new InputStreamReader(ips);             //將字節流轉成字符流
            bufr = new BufferedReader(fr);  */                 //將字符流加強，提升效率


            bufr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));            //匿名類。InputSteamReader:讀取字節並將其解碼爲字符
            bufw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));      //OutputStreamWriter:要寫入流中的字符編碼成字節
            String line = null;
            while((line = bufr.readLine())!=null){
                if("over".equals(line)) break;
                bufw.write(line.toUpperCase());                     //打印
                bufw.newLine();                                     //爲了兼容，使用newLine()寫入換行符
                bufw.flush();                                       //必須要刷新。不然不會顯示
            }
            if(bufw!=null) {
                bufr.close();
                bufw.close();
            }
        }
        catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }


    }
}

 

2. 整行錄入

1.從鍵盤錄入數據，並存儲到文件中。

2. 我們在鍵盤錄入的是時候，read()方法是一個一個錄入的，能不能整行的錄入呢？這時候我們想到了BufferedReader中ReadLine()方法。

3. 轉換流

爲了讓字節流可以使用字符流中的方法，我們需要轉換流。

 1. InputStreamReader:字節流轉向字符流；

  a、獲取鍵盤錄入對象。

              InputStream in=System.in;

  b、將字節流對象轉成字符流對象，使用轉換流。

              InputStreamReaderisr=new InputStreamReader(in);

  c、爲了提高效率，將字符串進行緩衝區技術高效操作。使用BufferedReader

              BufferedReaderbr=new BufferedReader(isr);

//鍵盤錄入最常見寫法

              BufferedReaderin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

2.OutputStreamWriter:字符流通向字節流

示例：

 

/*================把鍵盤錄入的數據存到一個文件中==============*/
    public static void inToFile() {
            //鍵盤的最常見的寫法
        BufferedReader bufr = null;
        BufferedWriter bufw = null;
        try {

            /*InputStream ips = System.in;        //從鍵盤讀入輸入字節流
            InputStreamReader fr = new InputStreamReader(ips);             //將字節流轉成字符流
            bufr = new BufferedReader(fr);  */                 //將字符流加強，提升效率


            bufr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));            //匿名類。InputSteamReader:讀取字節並將其解碼爲字符
            bufw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt")));     //OutputStreamWriter:要寫入流中的字符編碼成字節
            String line = null;
            while((line = bufr.readLine())!=null){
                if("over".equals(line)) break;
                bufw.write(line.toUpperCase());                     //打印
                bufw.newLine();                                     //爲了兼容，使用newLine()寫入換行符
                bufw.flush();                                       //必須要刷新。不然不會顯示
            }
            if(bufw!=null) {
                bufr.close();
                bufw.close();
            }
        }
        catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }


    }

 

4. 流操作基本規律

爲了控制格式我將其寫入了Java代碼段中，如下：

示例1：文本 ~ 文本

 

 

/*
流操作的基本規律。
一、兩個明確：(明確體系)
1. 明確源和目的
    源：輸入流  InputStream  Reader
    目的：輸出流  OutputStream Writer

2. 操作的數據是否是純文本
    是： 字符流
    否： 字節流
二、明確體系後要明確具體使用的對象
    通過設備區分：內存，硬盤，鍵盤
    目的設備：內存，硬盤，控制檯


示例1：將一個文本文件中的數據存儲到另一個文件中: 複製文件
    一、明確體系
        源：文件-->讀取流-->(InputStream和Reader)
        是否是文本：是-->Reader


        目的：文件-->寫入流-->(OutputStream Writer)
        是否純文本：是-->Writer

    二、 明確設備
        源：Reader
            設備：硬盤上一個文本文件 --> 子類對象爲：FileReader
                FileReader fr = new FileReader("Goods.txt");

            是否提高效率：是-->加入Reader中的緩衝區：BufferedReader
                BufferedReader bufr = new BufferedReader(fr);

        目的：Writer
            設備：鍵盤上一個文本文件 --> 子類對象：FileWriter
                FileWriter fw = new FileWriter("goods1.txt");
            是否提高效率：是-->加入Writer的緩衝區：BufferedWriter
                BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(fw);



示例2：將一個圖片文件數據複製到另一個文件中：複製文件
    一、明確體系
        源：文件-->讀取流-->(InputStream和Reader)
        是否是文本：否-->InputStream


        目的：文件-->寫入流-->(OutputStream Writer)
        是否純文本：否-->OutputStream

    二、 明確設備
        源：InputStream
            設備：硬盤上一個媒體文件 --> 子類對象爲：FileInputStream
                FileInputStream fis = new FileInputStream("Goods.txt");

            是否提高效率：是-->加入InputStream中的緩衝區：BufferedInputStream
                BufferedInputStream bufi = new BufferedInputStream(fis);

        目的：OutputStream
            設備：鍵盤上一個媒體文件 --> 子類對象：FileOutputStream
                FileOutputStream fos = new FileOutputStream("goods1.txt");
            是否提高效率：是-->加入OutputStream的緩衝區：BufferedOutputStream
                BufferedOutputStream bufo = new BufferedOutputStream(fw);

示例3：將鍵盤錄入的數據保存到一個文本文件中
    一、明確體系
        源：鍵盤-->讀取流-->(InputStream和Reader)
        是否是文本：是-->Reader


        目的：文件-->寫入流-->(OutputStream Writer)
        是否純文本：是-->Writer

    二、 明確設備
        源：InputStream
            設備：鍵盤 --> 對用對象爲：System.in --> InputStream
                爲了操作方便，轉成字符流Reader --> 使用Reader中的轉換流：InputStreamReader
                InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);

            是否提高效率：是-->加入Reader中的緩衝區：BufferedReader
                BufferedReader bufr = new BufferedReader(isr);

        目的：Writer
            設備：鍵盤上一個文本文件 --> 子類對象：FileWriter
                FileWriter fw = new FileWriter("goods1.txt");
            是否提高效率：是-->加入Writer的緩衝區：BufferedWriter
                BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(fw);

5.指定編碼表(轉換流可以指定編碼表)

要求：用UTF-8編碼存儲一個文本文件

 

import java.io.*;
public class IOStreamLaw {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) throws IOException {
                //鍵盤的最常見寫法
                BufferedReader bufr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
                BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("goods1.txt"),"UTF-8"));
                String line = null;
                while((line=bufr.readLine())!=null){
                    if("over".equals(line)) break;
                    bufw.write(line.toUpperCase());
                    bufw.newLine();
                    bufw.flush();
                }
                bufr.close();
    }


}