[Java知识库]让你的数据和对象有源有出路，一文打尽，Java常用IO流处理流（处理字节流文件流）缓冲流、转换流、对象流等

缓冲流

为了提高数据读写的速度，Java API提供了带缓冲功能的流类，在使用这些流类时，会创建一个内部缓冲区数组，缺省使用8192个字节(8Kb)的缓冲区。

缓冲流要“套接”在相应的节点流之上，根据数据操作单位可以把缓冲流分为：
BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream
BufferedReader 和 BufferedWriter

当读取数据时，数据按块读入缓冲区，其后的读操作则直接访问缓冲区。当使用BufferedInputStream读取字节文件时，BufferedInputStream会一次性从文件中读取8192个(8Kb)，存在缓冲区中，直到缓冲区装满了，才重新从文件中读取下一个8192个字节数组。

向流中写入字节时，不会直接写到文件，先写到缓冲区中直到缓冲区写满，
BufferedOutputStream才会把缓冲区中的数据一次性写到文件里。使用方法
flush()可以强制将缓冲区的内容全部写入输出流。

关闭流的顺序和打开流的顺序相反。只要关闭最外层流即可，关闭最外层流也
会相应关闭内层节点流。

flush()方法的使用：手动将buffer中内容写入文件。使用带缓冲区的流对象的close()方法，不但会关闭流，还会在关闭流之前刷新缓冲区，相当于自动调用了flush()方法，关闭后不能再写出。

以字节流BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream示例具体操作：

import java.io.*;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-25-22:36
 * @Description:
 */
public class BufferedTest {
    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        BufferedInputStream bfi = null;
        BufferedOutputStream bfo = null;
        try {
            //1、实例化File对象，指定文件
            File inFile = new File("IO\\input.jpg");
            File outFile = new File("IO\\output.jpg");
            //2、创建节点流（文件流）对象
            fis = new FileInputStream(inFile);
            fos = new FileOutputStream(outFile);
            //3、创建处理节点流的缓冲流对象
            bfi = new BufferedInputStream(fis);
            bfo = new BufferedOutputStream(fos);
            //4、通过缓冲流进行读写操作
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int length = bfi.read(bytes);
            while (length != -1){
                bfo.write(bytes,0,length);
                length = bfi.read(bytes);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //5、关闭外层流，内存流便自动关闭
            try {
                if (bfi != null) bfi.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if (bfo != null) bfo.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

转换流

转换流提供了在字节流和字符流之间的转换。

InputStreamReader：将InputStream转换为Reader（字节转为字符输入）
OutputStreamWriter：将Writer转换为OutputStream（字节转为字符输出）

字节流中的数据都是字符时，转成字符流操作更高效。使用转换流来处理文件乱码问题，实现编码和解码的功能。

InputStreamReader：
实现将字节的输入流按指定字符集转换为字符的输入流。需要和InputStream“套接”。
构造器：
public InputStreamReader(InputStream in)
public InputSreamReader(InputStream in,String charsetName)
OutputStreamWriter：
实现将字符的输出流按指定字符集转换为字节的输出流。需要和OutputStream“套接”。
构造器：
public OutputStreamWriter(OutputStream out)
public OutputSreamWriter(OutputStream out,String charsetName)

import java.io.*;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-26-20:13
 * @Description:
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        InputStreamReader isr = null;
        OutputStreamWriter osw = null;
        try {
            //1、指明输入输出文件
            File inFile = new File("IO\\hi.txt");
            File outFile = new File("IO\\hello.txt");
            //2、提供字节节点流
            FileInputStream fis = new FileInputStream(inFile);
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(outFile);
            //3、提供转换流
            isr = new InputStreamReader(fis,"gbk");
            osw = new OutputStreamWriter(fos,"utf-8");
            //4、读写操作
            char[] chars = new char[10];
            int len = isr.read(chars);
            while (len != -1){
                osw.write(chars,0,len);
                len = isr.read(chars);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //5、关闭外层流
            try {
                if (osw != null) osw.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if (isr != null) isr.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

标准输入输出流

System.in和System.out分别代表了系统标准的输入和输出设备
默认输入设备是：键盘，输出设备是：显示器（控制台）

System.in的类型是InputStream
System.out的类型是PrintStream，其是OutputStream的子类

重定向：通过System类的setIn()，setOut()方法对默认设备进行改变：
public static void setIn(InputStream in)
public static void setOut(PrintStream out)

import java.io.*;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-26-20:13
 * @Description:
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        BufferedReader bis = null;
        try {
            //1、提供转换流（System.in是字节流，将其转换为字符流）
            System.out.println("请输入信息(退出输入e或exit):");
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
            //2、提供缓冲流将输入的一行读取
            bis = new BufferedReader(isr);
            //3、读操作
            String s = null;
            while ((s = bis.readLine()) != null){
                if ("e".equalsIgnoreCase(s) || "exit".equalsIgnoreCase(s)){
                    System.out.println("程序结束，退出程序！");
                    break;
                }
                System.out.println("==" + s.toUpperCase());
                System.out.println("继续输入(退出输入e或exit):");
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4、关闭外层流
            try {
                if (bis != null) bis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

打印流

实现将基本数据类型的数据格式转化为字符串输出。

打印流：PrintStream和PrintWriter
提供了一系列重载的print()和println()方法，用于多种数据类型的输出：
PrintStream和PrintWriter的输出不会抛出IOException异常，
PrintStream和PrintWriter有自动flush功能，
PrintStream打印的所有字符都使用平台的默认字符编码转换为字节
在需要写入字符而不是写入字节的情况下，应该使用PrintWriter类。

System.out返回的是PrintStream的实例。

常与System.out搭配使用，可以不在控制台输出，而是输出到指定位置：

import java.io.*;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-26-20:13
 * @Description:
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        PrintStream ps = null;
        try {
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("IO\\text.txt"));
// 创建打印输出流,设置为自动刷新模式(写入换行符或字节 '\n' 时都会刷新输出缓冲区)
            ps = new PrintStream(fos, true);
            if (ps != null) {// 把标准输出流(控制台输出)改成文件
                System.setOut(ps);
            }
            for (int i = 0; i <= 255; i++) { // 输出ASCII字符
                System.out.print((char) i);
                if (i % 50 == 0) { // 每50个数据一行
                    System.out.println(); // 换行
                }
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (ps != null) {
                ps.close();
            }
        }

    }
}

数据流

为了方便地操作Java语言的基本数据类型和String的数据，可以使用数据流。

数据流有两个类：(用于读取和写出基本数据类型、String类的数据）
DataInputStream 和 DataOutputStream
分别“套接”在 InputStream 和 OutputStream 子类的流上。

import java.io.*;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-26-20:13
 * @Description:
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        //写
        DataOutputStream dos = null;
        try {
            dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("IO\\test.txt"));
            dos.writeUTF("叶绿体");
            dos.writeInt(22);
            dos.writeBoolean(true);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (dos != null) dos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //读
        DataInputStream dis = null;
        try {
            dis = new DataInputStream(new FileInputStream("IO\\test.txt"));
            //注意读的顺序要和写的顺序一样
            String name = dis.readUTF();
            int age = dis.readInt();
            boolean isMan = dis.readBoolean();
            System.out.println(name + age + isMan);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (dis != null) dis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

对象流

ObjectInputStream和OjbectOutputSteam

用于存储和读取基本数据类型数据或对象的处理流。它的强大之处就是可以把Java中的对象写入到数据源中，也能把对象从数据源中还原回来。

序列化：用ObjectOutputStream类保存基本类型数据或对象的机制
反序列化：用ObjectInputStream类读取基本类型数据或对象的机制

ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修饰的成员变量。

实现Serializable或者Externalizable两个接口之一的类的对象才可序列化，关于对象序列化详见：

可序列化对象：

import java.io.Serializable;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-27-8:27
 * @Description:
 */

class pet implements Serializable {
    public static final long serialVersionUID = 999794470754667999L;
    private String name;

    public pet(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "pet{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

public class Person implements Serializable {
    public static final long serialVersionUID = 6849794470754667999L;
    private String name;
    private int age;
    private pet pet;

    public Person(String name, int age, pet pet) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.pet = pet;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", pet=" + pet +
                '}';
    }
}

序列化（ObjectOutputStream）：

import java.io.*;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-26-20:13
 * @Description:
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ObjectOutputStream oos = null;
        try {
            oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("IO\\test.txt"));
            oos.writeUTF(new String("你好世界！"));
            oos.flush();
            oos.writeObject(new Person("Lily",20,new pet("Xinxin")));
            oos.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (oos != null) oos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

反序列化（ObjectInputStream）：

import java.io.*;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-26-20:13
 * @Description:
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ObjectInputStream ois = null;
        try {
            ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("IO\\test.txt"));
            String s = ois.readUTF();
            Person o = (Person) ois.readObject();
            System.out.println(o.toString());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (ois != null) {
                try {
                    ois.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

随机存取文件流

RandomAccessFile声明在java.io包下，但直接继承于java.lang.Object类。并且它实现了DataInput、DataOutput这两个接口，也就意味着这个类既可以读也可以写。

RandomAccessFile类支持 “随机访问” 的方式，程序可以直接跳到文件的任意地方来读写文件：①支持只访问文件的部分内容②可以向已存在的文件后追加内容③若文件不存在，则创建④若文件存在，则从指针位置开始覆盖内容，而不是覆盖文件。

RandomAccessFile对象包含一个记录指针，用以标示当前读写处的位置，RandomAccessFile类对象可以自由移动记录指针：
long getFilePointer()：获取文件记录指针的当前位置
void seek(long pos)：将文件记录指针定位到 pos 位置

构造器：
public RandomAccessFile(File file, String mode)
public RandomAccessFile(String name, String mode)
创建 RandomAccessFile 类实例需要指定一个 mode 参数，该参数指定 RandomAccessFile 的访问模式：
如果模式为只读r。则不会创建文件，而是会去读取一个已经存在的文件，如果读取的文件不存在则会出现异常。 如果模式为rw读写。如果文件不存在则会去创建文件，如果存在则不会创建。

import java.io.*;

/**
 * @Author: Yeman
 * @Date: 2021-09-26-20:13
 * @Description:
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        RandomAccessFile r1 = null;
        RandomAccessFile rw = null;
        try {
            r1 = new RandomAccessFile("IO\\input.jpg", "r");
            rw = new RandomAccessFile("IO\\output.jpg", "rw");

            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len = r1.read(bytes);
            while (len != -1){
                rw.write(bytes,0,len);
                len = r1.read(bytes);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (rw != null) rw.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if (r1 != null) r1.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }
}

Java NIO

Java NIO (New IO，Non-Blocking IO)是从Java 1.4版本开始引入的一套新的IO API，可以替代标准的Java IO API。NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同，NIO支持面向缓冲区的(IO是面向流的)、基于通道的IO操作，NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作。

Java API中提供了两套NIO，一套是针对标准输入输出NIO，另一套就是网络编程NIO。

随着 JDK 7 的发布，Java对NIO进行了极大的扩展，增强了对文件处理和文件系统特性的支持，以至于我们称他们为 NIO.2。因为 NIO 提供的一些功能，NIO已经成为文件处理中越来越重要的部分。

早期的Java只提供了一个File类来访问文件系统，但File类的功能比较有限，所提供的方法性能也不高。而且，大多数方法在出错时仅返回失败，并不会提供异常信息。
NIO. 2为了弥补这种不足，引入了Path接口，代表一个平台无关的平台路径，描述了目录结构中文件的位置。Path可以看成是File类的升级版本，实际引用的资源也可以不存在。

在以前IO操作都是这样写的：

import java.io.File;
File file = new File("index.html");

但在Java7 中，可以这样写：

import java.nio.file.Path; 
import java.nio.file.Paths; 
Path path = Paths.get("index.html");

同时，NIO.2在java.nio.file包下还提供了Files、Paths工具类，Files包含了大量静态的工具方法来操作文件；Paths则包含了两个返回Path的静态工厂方法。

Paths 类提供的静态 get() 方法用来获取 Path 对象：
static Path get(String first, String … more) : 用于将多个字符串串连成路径
static Path get(URI uri): 返回指定uri对应的Path路径