徹底明白Java語言中的IO系統

Java的核心庫java.io提供了全面的IO接口，包括：文件讀寫，標準設備輸出等等。Java中IO是以流爲基礎進行輸入輸出的，所有數據被串行化寫入輸出流，或者從輸入流讀入。在具體使用中很多初學者對Java.io包的使用非常含糊，本文將詳細解說關於Java.io的使用。

　　一． Input和Output

　　1. stream代表的是任何有能力產出數據的數據源，或是任何有能力接收數據的接收源。在Java的IO系統中，所有的stream（包括Input和Out stream）都包括兩種類型：

　　1.1 以字節爲導向的stream

　　以字節爲導向的stream，表示以字節爲單位從stream中讀取或往stream中寫入信息。以字節爲導向的stream包括下面幾種類型：

　　input

　　stream：

　　1) ByteArrayInputStream：把內存中的一個緩衝區作爲InputStream使用

　　2) StringBufferInputStream：把一個String對象作爲InputStream

　　3) FileInputStream：把一個文件作爲InputStream，實現對文件的讀取操作

　　4) PipedInputStream：實現了pipe的概念，主要在線程中使用

　　5) SequenceInputStream：把多個InputStream合併爲一個InputStream

　　Out

　　stream

　　1) ByteArrayOutputStream：把信息存入內存中的一個緩衝區中

　　2) FileOutputStream：把信息存入文件中

　　3) PipedOutputStream：實現了pipe的概念，主要在線程中使用

　　4) SequenceOutputStream：把多個OutStream合併爲一個OutStream

　　1.2 以Unicode字符爲導向的stream

　　以Unicode字符爲導向的stream，表示以Unicode字符爲單位從stream中讀取或往stream中寫入信息。以Unicode字符爲導向的stream包括下面幾種類型：

　　Input

　　Stream

　　1) CharArrayReader：與ByteArrayInputStream對應

　　2) StringReader：與StringBufferInputStream對應

　　3) FileReader：與FileInputStream對應

　　4) PipedReader：與PipedInputStream對應

　　Out

　　Stream

　　1) CharArrayWrite：與ByteArrayOutputStream對應

　　2) StringWrite：無與之對應的以字節爲導向的stream

　　3) FileWrite：與FileOutputStream對應

　　4) PipedWrite：與PipedOutputStream對應

　　以字符爲導向的stream基本上對有與之相對應的以字節爲導向的stream。兩個對應類實現的功能相同，字是在操作時的導向不同。如 CharArrayReader：和ByteArrayInputStream的作用都是把內存中的一個緩衝區作爲InputStream使用，所不同的 是前者每次從內存中讀取一個字節的信息，而後者每次從內存中讀取一個字符。

　　1.3 兩種不現導向的stream之間的轉換

　　InputStreamReader和OutputStreamReader：把一個以字節爲導向的stream轉換成一個以字符爲導向的stream。

　　2. stream添加屬性

　　2.1 “爲stream添加屬性”的作用

　　運用上面介紹的Java中操作IO的API，我們就可完成我們想完成的任何操作了。但通過FilterInputStream和FilterOutStream的子類，我們可以爲stream添加屬性。下面以一個例子來說明這種功能的作用。

　　如果我們要往一個文件中寫入數據，我們可以這樣操作：

FileOutStream fs = new FileOutStream(“test.txt”);

　　然後就可以通過產生的fs對象調用write()函數來往test.txt文件中寫入數據了。但是，如果我們想實現“先把要寫入文件的數據先緩存到內存 中，再把緩存中的數據寫入文件中”的功能時，上面的API就沒有一個能滿足我們的需求了。但是通過FilterInputStream和 FilterOutStream的子類，爲FileOutStream添加我們所需要的功能。

　　2.2 FilterInputStream的各種類型

　　2.2.1 用於封裝以字節爲導向的InputStream

　　1) DataInputStream：從stream中讀取基本類型（int、char等）數據。

　　2) BufferedInputStream：使用緩衝區

　　3) LineNumberInputStream：會記錄input stream內的行數，然後可以調用getLineNumber()和setLineNumber(int)

　　4) PushbackInputStream：很少用到，一般用於編譯器開發

　　2.2.2 用於封裝以字符爲導向的InputStream

　　1) 沒有與DataInputStream對應的類。除非在要使用readLine()時改用BufferedReader，否則使用DataInputStream

　　2) BufferedReader：與BufferedInputStream對應

　　3) LineNumberReader：與LineNumberInputStream對應

　　4) PushBackReader：與PushbackInputStream對應

　　2.3 FilterOutStream的各種類型

　　2.2.3 用於封裝以字節爲導向的OutputStream

　　1) DataIOutStream：往stream中輸出基本類型（int、char等）數據。

　　2) BufferedOutStream：使用緩衝區

　　3) PrintStream：產生格式化輸出

　　2.2.4 用於封裝以字符爲導向的OutputStream

　　1) BufferedWrite：與對應

　　2) PrintWrite：與對應

　　3. RandomAccessFile

　　1) 可通過RandomAccessFile對象完成對文件的讀寫操作

　　2) 在產生一個對象時，可指明要打開的文件的性質：r，只讀；w，只寫；rw可讀寫

　　3) 可以直接跳到文件中指定的位置

　　4. I/O應用的一個例子

　　java 代碼

import java.io.*;
public class TestIO{
　public static void main(String[] args)
　throws IOException{
　//1.以行爲單位從一個文件讀取數據
　BufferedReader in = new BufferedReader(
　　new FileReader("F:\\nepalon\\TestIO.java"));
　String s, s2 = new String();
　while((s = in.readLine()) != null)
　s2 += s + "\n";
　in.close();
　//1b. 接收鍵盤的輸入
　BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
　System.out.println("Enter a line:");
　System.out.println(stdin.readLine());
　//2. 從一個String對象中讀取數據
　StringReader in2 = new StringReader(s2);
　int c;
　while((c = in2.read()) != -1)
　System.out.println((char)c);
　in2.close();
　//3. 從內存取出格式化輸入
　try{
　　DataInputStream in3 =new DataInputStream(new ByteArrayInputStream(s2.getBytes()));
　　while(true)
　　　System.out.println((char)in3.readByte());
　}
　catch(EOFException e){
　　System.out.println("End of stream");
　}
　//4. 輸出到文件
　try{
　　BufferedReader in4 =new BufferedReader(new StringReader(s2));
　　PrintWriter out1 =new PrintWriter(new BufferedWriter(new FileWriter("F:\\nepalon\\ TestIO.out")));
　　int lineCount = 1;
　　while((s = in4.readLine()) != null)
　　　out1.println(lineCount++ + "：" + s);
　　　out1.close();
　　　in4.close();
　}
　catch(EOFException ex){
　　System.out.println("End of stream");
　}
　//5. 數據的存儲和恢復
　try{
　　DataOutputStream out2 =new DataOutputStream(new BufferedOutputStream(
　　　new FileOutputStream("F:\\nepalon\\ Data.txt")));
　　out2.writeDouble(3.1415926);
　　out2.writeChars("\nThas was pi:writeChars\n");
　　out2.writeBytes("Thas was pi:writeByte\n");
　　out2.close();
　　DataInputStream in5 =new DataInputStream(
　　　new BufferedInputStream(new FileInputStream("F:\\nepalon\\ Data.txt")));
　　　BufferedReader in5br =new BufferedReader(new InputStreamReader(in5));
　　　System.out.println(in5.readDouble());
　　　System.out.println(in5br.readLine());
　　　System.out.println(in5br.readLine());
　}
　catch(EOFException e){
　　System.out.println("End of stream");
　}
　//6. 通過RandomAccessFile操作文件
　RandomAccessFile rf = new RandomAccessFile("F:\\nepalon\\ rtest.dat", "rw");
　for(int i=0; i <10; i++)
　　rf.writeDouble(i*1.414);
　　rf.close();
　　rf = new RandomAccessFile("F:\\nepalon\\ rtest.dat", "r");
　　for(int i=0; i <10; i++)
　　　System.out.println("Value " + i + "：" + rf.readDouble());
　　　rf.close();
　　　rf = new RandomAccessFile("F:\\nepalon\\ rtest.dat", "rw");
　　　rf.seek(5*8);
　　　rf.writeDouble(47.0001);
　　　rf.close();
　　　rf = new RandomAccessFile("F:\\nepalon\\ rtest.dat", "r");
　　　for(int i=0; i <10; i++)
　　　　System.out.println("Value " + i + "：" + rf.readDouble());
　　　　rf.close();
　　}
　}

　　關於代碼的解釋（以區爲單位）：

　　1區中，當讀取文件時，先把文件內容讀到緩存中，當調用in.readLine()時，再從緩存中以字符的方式讀取數據（以下簡稱“緩存字節讀取方式”）。

　　1b區中，由於想以緩存字節讀取方式從標準IO（鍵盤）中讀取數據，所以要先把標準IO（System.in）轉換成字符導向的stream，再進行BufferedReader封裝。
　2區中，要以字符的形式從一個String對象中讀取數據，所以要產生一個StringReader類型的stream。