Java I/O流總結（一）

/**
@author StormWangxhu
@date    2017/10/31
*/

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面對壓力，我可以挑燈夜戰，不眠不休。面對挑戰，我願意迎難而上，永不退縮！

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在學習的這段時間裏，基礎知識學了很久，但卻總是記不住。在前兩天，自己找了一個qq項目，在這個小項目中，關於讀寫數據應用很頻繁。也就是I/O流的應用。今天想進行一下流的總結。

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在Java中，輸入和輸出多以流的方式進行，他的特點是數據的發送和獲取都是沿數據序列進行的，每個數據必須等待它前面的數據發送或讀入後才能被讀寫。
數據在兩設備間的傳輸稱爲流，流的本質是數據傳輸，根據數據傳輸特性將流抽象爲各種類，方便更直觀的進行數據操作。

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流的分類

• 根據輸入輸出的數據類型可分爲： 字節流、字符流
• 根據流的流向可分爲： 輸入流、輸出流
• 根據角色來分：節點流和處理流
  

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字符流和字節流

1、讀寫單位不同：字節流操作的數據單元一次讀取或寫入8位。字符流以字符爲單位，操作的數據單元是16位的字符，根據碼錶映射字符。
2、處理對象不同：字節流能夠處理所有的對象，而字符流只能處理字符。
3、字節流主要InputStream和OutputStream作爲基類，而字符流主要由Reader和Writer作爲基類

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輸入流和輸出流

輸入流： 只能從中讀取數據，不能寫入數據。
輸出流： 只能從中寫入數據，不能讀取數據。

注意：此處的輸入、輸出涉及一個方向問題，要更具具體的問題需求確定輸入和輸出流的方向問題。

節點流（低級流）和處理流（包裝流）

1、節點流： 可以從一個特定的IO設備（如磁盤、網絡）讀、寫數據的流，稱爲節點流。節點流也被稱爲低級流（Low Level Stream）。

特點： 程序直接連接到實際的數據源。

2、處理流：對一個已存在的節點流進行連接或封裝，通過封裝後的流試現數據讀寫功能。處理流也被稱爲高級流。

（1）特點：實際上，Java使用處理流來包裝節點流，是一種典型的裝飾設計模式，通過使用處理流來包裝不同的節點流，既可以消除不同節點流的實現差異，也可以提供更方便的方法來完成輸入/輸出功能。因此，處理流也被稱爲包裝流。處理流可以“嫁接”到任何已存在的流的基礎之上。通過使用處理流，Java程序無須理會輸入/輸出設備，程序只要將節點流包裝成處理流，就可以用形同的輸入/輸出操作代碼來完成不同的輸入/輸出設備的數據。

（2）處理流的功能主要體現在以下兩個方面：
—–性能的提高： 主要以增加緩衝的方式來提高輸入輸出的效率。
—–操作的便捷： 處理流可以提供一系列便捷的方法來一次輸入/輸出大批量的內容，而不是輸入/輸出一個或多個“水滴”。

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I/O流的基本概念就先介紹到這裏，下面來一起看看IO流的體系框架。

InputSream和Reader

inputStream和Reader是所有輸入流的抽象基類，本身並不能創建實例來執行輸入，但他們將成爲所有輸入流的模板，所以他們的以下方法是所有輸入流都可以使用的方法。

• 在inputStream裏包含得方法：
  （1）、int read()：
  從輸入流中讀取單個字節（相當於從水管 中讀取一個水滴），返回所讀取的字節數據。
  （2）、int read(byte[] b):
  從輸入流中最多讀取b.length個字節的數據，並將其存放在字節數組b中，返回實際讀取的字節數。
  （3）int read(byte[] , int off ,int len ):
  從輸入流中最多讀取len個字節的數據，並將其存放在字節數據組b中。比不是從數組起點開始，而是從off位置開始，返回實際讀取的字節數。

• Reader
  (1)、int read()
  (2)、int read(char[] cbuf )
  從輸入流中最多讀取cbuf.length長度個字符數據，並將其存放在char數組中。返回實際讀取的字符數。
  （3）、int read(char[] , int off ,int len )

• Writer

• OutputStream
  上述兩個基本流我們將在第（二）篇中講述。

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不難發現，inputStream和Reader兩個基類的功能基本一樣。但他們都有一個用於讀取文件的輸入流：
FileInputStream
FileReader  
下面我們通過程序是來示由Reader和Writer衍生出來的
FileReader
FileWriter
及其：
BufferedReader
BufferedWriter
的讀取功能：

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package com.stormwang.fileinputstream;

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

/**
* @author StormWangxhu
* @version 創建時間：2017年10月31日 下午4:36:55
*
*/
/*
創建文件，通過流實現數據的寫入
*/
public class FileWriterDemo {

    public static void main(String[] args) {

        //讀取文件中的內容，首先我們來創建一個文件
        File file = new File("wang.txt");
        FileWriter fileWriter = null ;
        try {
            fileWriter = new FileWriter(file);
             fileWriter.write("abcdefg");
        } catch (FileNotFoundException  e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            if (fileWriter != null) {
                try {
                    fileWriter.close();
                } catch (Exception e2) {
                    e2.printStackTrace();
                }
            }
        }
}

我們會看到，文件創建並寫入成功！結果如下所示：

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接下來我們就來讀取文件裏的內容！

package com.stormwang.fileinputstream;
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

/**
* @author StormWangxhu
* @version 創建時間：2017年10月31日 下午5:05:24
*
*/
public class FileReaderDemo {

    public static void main(String[] args) {
        FileReader fileReader= null ;
        /*
         * 關於流：
         * 我們發現，流在try外面申明，在try裏面初始化，在finally中關閉。
         * */
        try {
            fileReader = new FileReader("wang.txt");
            char[] buf = new char[1024];
            int hasRead = 0 ;
            /*
             * 
             * 循環讀取
            while ((hasRead = fileReader.read(buf))>0) {
                fileReader.read(buf);
            }*/
            hasRead = fileReader.read(buf);//將輸入流中的數據讀取到char數組中。
            System.out.println("讀取字符數爲："+hasRead);
            System.out.println("讀取字符數如下："+new String(buf));
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            /*
             * 在finally中關閉流時，要在try...catch中
                 錯誤關閉流資源方法：
                 finally{
                    if(fileReader != null ){
                        fileReader.close();
                    }
                 }
                 爲什麼這種方法是錯誤的呢？
                 理由如下：  待補！
             */
            if (fileReader!=null) {
                try {
                    //關閉流之前會自動刷新
                    fileReader.close();
                } catch (Exception e2) {
                    e2.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }
}

我們看到，讀取成功了。
但是很明顯，由於上面的操作是流直接從數據源或目的地進行操作，效率不高。對應的緩衝技術的出現大大減少了流和數據源之間的直接操作。通過API查看，可知BuffererReader裝飾了Reader.從而演變出了裝飾設計模式，這種模式很好的降低了類與類之間的耦合性。

BufferedReader演示代碼：

package FileReaderWriter;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

/**
* @author StormWangxhu
* @version 創建時間：2017年10月31日 下午8:18:00
*
*/
public class BufferedReaderDemo {

    public static void main(String[] args) {
        String lines = null;
        //首先我們爲了繼續複習向文件裏寫入東西。進行創建、寫入！
        FileWriter fileWriter = null ;
        FileReader fileReader = null;
        BufferedReader bufferedReader = null  ;
        try {
            //創建文件並寫入數據
            fileWriter = new FileWriter("buf2.txt");
            fileWriter.write("bufferedReader,successful!");
            /*
             * 此處我在運行過程中出現了問題：
             * 在finally中忘記了關閉fileWriter流，從而數據一直停留在緩衝區，無法寫入到文件中。
             * close（）方法自帶刷新技術。
             * 則要想寫入數據：
             *（1） 要麼在寫後進行flush();
             * （2）要麼在finally中進行關閉流資源，從而實現先刷新，再關閉。
             * */
            //fileWriter.flush();
            System.out.println("測試：已運行");
            //利用緩衝技術進行讀取
            fileReader = new FileReader("buf2.txt");
            bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);
            while ((lines=bufferedReader.readLine())!=null) {
                System.out.println(lines);
            }

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
        //進行流資源的關閉
            if (bufferedReader!=null) {
                try {
                    bufferedReader.close();
                } catch (Exception e2) {
                    e2.printStackTrace();
                }
            }
            if (fileWriter!= null) {
                try {
                    fileWriter.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
                    }
    }

}

讀取成功！

讀取和寫入是一樣的，寫入操作BufferesWriter.

我們仔細觀察上面的代碼，不難發現經過BufferedReader的裝飾之後，讀取數據可以一次讀取一行，這樣很好的提高了流的操作效率，但是readLine()方法是怎麼實現的呢？我們可不可以自己定義一個BufferReader類來實現這些功能呢？答案是肯定的!
實現一下吧！

package FileReaderWriter;
/**
* @author StormWangxhu
* @version 創建時間：2017年10月31日 下午9:06:14
*
*/
/*
 * 自定義BufferedReader
 * 實現readLine()方法
 * 實現close()方法
 * */

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class MyBufferesReader {
    private FileReader fReader ;
    /*BuffedReader的初始化參數是流對象
     * 所以這裏的構造函數應該是帶有流參數的構造函數
     * */
    public MyBufferesReader(FileReader fReader) {
        this.fReader = fReader ;
    }
    public String myReadLine() throws IOException {
        /***
         * BuferedReader的readLine方法
         * 內部調用的是FileReader的read方法
         * 並且內部封裝了一個字符數組，來存取讀取的字符。
         * 這裏爲了方便，創建一個StringBuilder來存取字符。
         * 
         * */
        StringBuilder sBuilder = new  StringBuilder();
        int ch=0 ;
        /**
         * 因爲這裏的read（）方法有可能拋出異常
         * 再次申明此函數拋出異常
         * */
        while ((ch=fReader.read())!=-1) {
            if (ch == '\r') {
                continue;
            }else if (ch=='\n') {
                return sBuilder.toString();
            }else {
                sBuilder.append((char)ch);
            }
            //避免丟失最後一行
            if (sBuilder.length() != 0) {
                return sBuilder.toString();//toString()方法將對象轉化爲字符串對象。
            }
        }
        return null;
    }
    /**
     * myClose方法
     * 實現關閉流功能
     * @throws IOException 
     *
     * */
    public void myClose() throws IOException {
    //可以看到，其實緩衝流的關閉，實際上是在關閉字符流。
    //因此，在其他緩衝流關閉資源時，可以直接關閉字符流。
        fReader.close();
    }
}

我們新建一個類來測試myBufferedReader

package FileReaderWriter;
/**
* @author StormWangxhu
* @version 創建時間：2017年10月31日 下午9:06:14
*
*/
/*
 * 自定義BufferedReader
 * 實現readLine()方法
 * 
 * */

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class MyBufferesReader {
    private FileReader fReader ;
    /*BuffedReader的初始化參數是流對象
     * 所以這裏的構造函數應該是帶有流參數的構造函數
     * */
    public MyBufferesReader(FileReader fReader) {
        this.fReader = fReader ;
    }
    public String myReadLine() throws IOException {
        /***
         * BuferedReader的readLine方法
         * 內部調用的是FileReader的read方法
         * 並且內部封裝了一個字符數組，來存取讀取的字符。
         * 這裏爲了方便，創建一個StringBuilder來存取字符。
         * 因爲最終還是要將數據變成字符串
         * 
         * */
        StringBuilder sBuilder = new  StringBuilder();
        int ch=0 ;
        /**
         * 因爲這裏的read（）方法有可能拋出異常
         * 再次申明此函數拋出異常
         * */
        while ((ch=fReader.read())!=-1) {
            if (ch == '\r') {
                continue;
            }else if (ch=='\n') {
                return sBuilder.toString();
            }else {
                sBuilder.append((char)ch);
            }
            //避免丟失最後一行
            if (sBuilder.length() != 0) {
                return sBuilder.toString();
            }
        }
        return null;
    }
    /**
     * myClose方法
     * 實現關閉流功能
     * @throws IOException 
     *
     * */
    public void myClose() throws IOException {
        fReader.close();
    }
}

最後，我們看到實現了緩衝技術讀取文本數據。

但此時問題出現了，每讀取一個就換行一次，和原BufferedReader功能不符合，我查看了半天，好可惜，沒有看出來是爲什麼？此處望路過的大佬指點迷津！

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補充修改說明： 2017/11/1  
昨晚上寫的時候還不知道爲什麼會出現這樣的情況，輸出一個就換一次行，和原BufferedReader輸出形式不符合。今天就發現了，原來是使用了System.out.println(),換行打印，導致如是結果，現在回頭看，昨晚估計是在睡夢中寫的。。。哈哈哈
修改代碼後，我們再來看看輸出情況：

輸出正常，自定義BufferedReader複寫成功。

緩衝解釋：

爲什麼需要緩衝呢？原因很簡單，效率問題！緩衝中的數據實際上是保存在內存中，而原始數據可能是保存在硬盤或NandFlash中；而我們知道，從內存中讀取數據的速度比從硬盤讀取數據的速度至少快10倍以上。
那幹嘛不乾脆一次性將全部數據都讀取到緩衝中呢？第一，讀取全部的數據所需要的時間可能會很長。第二，內存價格很貴，容量不想硬盤那麼大。

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我們再來看看這個流

LineNumberReader

首先看看這個類的API

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下面我們簡單的演示一下這個類，再自定義一個myLineNumberReader

這個類好像過時了。。。。。。。

今天就寫到這裏吧，再把上述講的總結一下：
字符流：
基類：
    Reader

    FileReader
    FileWriter

    BufferReader
    BufferedWriter