io詳解

一、什麼是流

       首先什麼是流：流（Stream）的概念來源於UNIX中的管道（pipe）概念，在unix中，管道是一條不間斷的字節流，用來實現程序和進程間的通信，或者讀寫外圍設備、外部文件等。流，必須有源端和目的端，可以是文件，內存或者網絡等。流的創建是爲了更方便的處理數據的輸入輸出。

       其次，對於輸入流輸出流如何區分，相信有很多人鬧不清楚，本人也是很長時間弄不太明白，簡單的來說，輸入輸出均是相對於內存來說，這樣就比較好理解了，簡單的來說：輸入流就是從外部文件輸入到內存，輸出流主要是從內存輸出到文件。

        第三，類別，流可以分爲字節流和字符流。字節流爲原始數據，需要用戶讀入後進行相應的編碼轉換，而字符流的實現是居於自動轉換的，讀取數據時會把數據按照JVM的默認編碼自動轉換成字符。字節流由inputStream和outputStream處理（注意，這個類均是抽象類，實現的是他們的子類），爲了讓數據處理的更方便，java在後期版本中加上了字符流的Reader和Writer類。

二、字節流：InputStream和OutputStream

        程序可以從中連續讀取字節的對象叫輸入流，用InputStream類完成，程序能向其中連續寫入字節的對象叫輸出流，用OutputStream類完成。InputStream與OutputStream對象是兩個抽象類，還不能表明具體對應哪種IO設備。它們下面有許多子類，包括網絡，管道，內存，文件等具體的IO設備，如FileInputStream類對應的就是文件輸入流，是一個節點流類，我們將這些節點流類所對應的IO源和目標稱爲流節點(Node)。

        

        InputStream定義了Java的輸入流模型。該類中的所有方法在遇到錯誤的時候都會引發IOException異常，下面是InputStream類中方法的一個簡要說明：

     

int read()返回下一個輸入字節的整型表示,，如果返回-1表示遇到流的末尾，結束。
      int read(byte[]b)讀入b.length個字節放到b中並返回實際讀入的字節數。
     int read(byte[]b,int off,int len) 這個方法表示把流中的數據讀到,數組b中,第off個開始的len個數組元素中.
     long skip(long n) 跳過輸入流上的n個字節並返回實際跳過的字節數。
      int availabale() 返回當前輸入流中可讀的字節數。
     void mark(int readlimit)在輸入流的當前位置處放上一個標誌，允許最多再讀入readlimit個字節。
        void reset() 把輸入指針返回到以前所做的標誌處。
      boolean markSupported() 如果當前流支持mark/reset操作就返回true。
     void close()  在操作完一個流後要使用此方法將其關閉，系統就會釋放與這個流相關的資源。

InputStream是一個抽象類，程序中實際使用的是它的各種子類對象。不是所有的子類都會支持InputStream中定義的某些方法的，如skip,mark,reset等，這些方法只對某些子類有用。

        注意點：

        一個對象在沒有引用變量指向它時會變成垃圾，最終會被垃圾回收器從內存中清除。對於我們創建的流對象，幹嘛還要“調用close方法將它關閉，以釋放與其相關的資源”呢？這相關的資源到底是些什麼呢？我們在程序中創建的對象都是對應現實世界中有形或無形的事物，計算機操作系統所產生的東西當然也是現實世界中的事物，也就是說，程序中的對象也可以對應計算機操作系統所產生的一個其他東西，專業地說，這些東西叫資源，流就是操作系統產生的一種資源。當我們在程序中創建了一個IO流對象，同時系統內也會創建了一個叫流的東西，在這種情況下，計算機內存中實際上產生了兩個事物，一個是Java程序中的類的實例對象，一個是系統本身產生的某種資源，我們以後講到的窗口，Socket等都是這樣的情況。Java垃圾回收器只能管理程序中的類的實例對象，沒法去管理系統產生的資源，所以程序需要調用close方法，去通知系統釋放其自身產生的資源。

          OutputStream是一個定義了輸出流的抽象類，這個類中的所有方法均返回void，並在遇到錯誤時引發IOException異常。下面是OutputStream的方法：

        

void write(int b) 將一個字節寫到輸出流。注意，這裏的參數是int型，它允許write使用表達式而不用強制轉換成byte型。
        void write(byte[] b) 將整個字節數組寫到輸出流中。
        void write(byte [] b,int off,int len) 將字節數組b中的從off開始的len個字節寫到輸出流。
        void flush徹底完成輸出並清空緩衝區。
        void close關閉輸出流。

       下面是從網上找到的它們的結構圖：

三、字符流Reader和write

       

        Java中的字符是unicode編碼，是雙字節的，而InputStream與OutputStream是用來處理字節的，在處理字符文本時不太方便，需要編寫額外的程序代碼。Java爲字符文本的輸入輸出專門提供了一套單獨的類，Reader、Writer兩個抽象類與InputStream、OutputStream兩個類相對應，同樣，Reader、Writer下面也有許多子類，對具體IO設備進行字符輸入輸出，如FileReader就是用來讀取文件流中的字符。

對於Reader和Writer，我們就不過多的說明了，大體的功能和InputStream、OutputStream兩個類相同，但並不是它們的代替者，只是在處理字符串時簡化了我們的編程。

       簡單例子：

       

import java.io.*;
public class FileStream
{
    public static void main(String[] args)
    {
        File f = new File("hello.txt");
        try
        {
            FileWriter out = new FileWriter(f);
            out.write("www.it315.org");
            out.close();
        }
        catch(Exception e)
        {
            System.out.println(e.getMessage());
        }

        try
        {
            FileReader in = new FileReader(f);
            char [] buf = new char[1024];
            int len = in.read(buf);
            System.out.println(new String(buf,0,len));
        }
        catch(Exception e)
        {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
}

四、字節流與字符流的轉換

前面我們講過，Java支持字節流和字符流，我們有時需要字節流和字符流之間的轉換。

InputStreamReader 和OutputStreamWriter

這兩個類是字節流和字符流之間轉換的類，InputStreamReader可以將一個字節流中的字節解碼成字符，OuputStreamWriter將寫入的字符編碼成字節後寫入一個字節流。其中InputStreamReader有兩個主要的構造函數：

InputStreamReader(InputStream in) //用默認字符集創建一個InputStreamReader對象
InputStreamReader(InputStreamin,String CharsetName) //接受以指定字符集名的字符串，並用//該字符集創建對象
OutputStreamWriter也有對應的兩個主要的構造函數：
OutputStreamWriter(OutputStream in) //用默認字符集創建一個OutputStreamWriter對象
OutputStreamWriter(OutputStream in,StringCharsetName) //接受以指定字符集名的字符串，
//並用該字符集創建OutputStreamWriter對象

爲了達到最好的效率，避免頻繁的字符與字節間的相互轉換，我們最好不要直接使用這兩個類來進行讀寫，應儘量使用BufferedWriter類包裝OutputStreamWriter類，用BufferedReader類包裝InputStreamReader。例如：

BufferedWriter out=new BufferedWriter(newOutputStreamWriter(System.out));
BufferedReader in=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

我們接着從一個更實際的應用中來熟悉InputStreamReader的作用，怎樣用一種簡單的方式一下就讀取到鍵盤上輸入的一整行字符？只要用下面的兩行程序代碼就可以解決這個問題：

BufferedReader in=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String strLine = in.readLine();