輸入輸出流的分類

在 java.io 包中，包含了輸入輸出操作所需的類。

I/O 流可以安裝不同的標準分類：

• 按照流的方向分類：
  • 輸入流：將資訊從程式碼外部輸入程式碼
  • 輸出流：將程式碼得到的資料輸出到檔案、網路、記憶體等地方
• 按照流的分工分類：
  • 節點流：訪問磁碟、網路等獲取資料的流，可以直接例項化
  • 處理流：對資訊進行加工轉換的流，需要基於節點流例項化
• 按處理資料的型別分類：
  • 面向字元的流：處理字元資料，自動實現 Java 內部格式（16 bit char 型別）與外部格式（UTF-8 等）的轉換。基類是 Reader 和 Writer
  • 面向位元組的流：處理一般資料，基類是 InputStream 和 OutputStream

輸入輸出流

字元流

字元輸入流 Reader

所有的字元輸入流都繼承自 Reader 類。

常用的字元輸入流有：BufferedReader、InputStreamReader、FilterReader、StringReader、PipedReader、CharArrayReader。

字元輸出流 Writer

所有的字元輸出流都繼承自 Writer 類。

常用的字元輸出流有：BufferedWriter、OutputStreamWriter、FilterWriter、StringWriter、PipedWriter、CharArrayWriter。

位元組流

位元組輸入流 InputStream

所有的位元組輸入流都繼承自 Writer 類。

常用的位元組輸入流有：FileInputStream、FilterInputStream（子類 BufferedInputStream）、ByteArrayInputStream。

位元組輸出流 OutputStream

所有的位元組輸出流都繼承自 Writer 類。

常用的位元組輸出流有：FileOutputStream、FilterOutputStream（子類 BufferedOutputStream）、ByteArrayOutputStream。

常用的輸入輸出流

FileInputStream 和 FileOutputStream

這兩個類用於按位元組讀寫檔案。

FileInputStream 從檔案讀取位元組資料

可以用用字串型別的檔名或檔案物件建立 FileInputStream 類的物件。

• 使用字串型別的檔名建立輸入流物件讀取檔案：

InputStream f = new FileInputStream("C:/java/hello");

• 使用檔案物件來建立輸入流物件讀取檔案。首先得使用 File() 方法來建立一個檔案物件：

File f = new File("C:/java/hello");
InputStream out = new FileInputStream(f);

FileInputStream 物件的常用方法：

FileOutputStream 向檔案寫位元組資料

如果檔案不存在，FileOutputStream 會先建立檔案。

• 使用字串型別的檔名來建立一個輸出流物件：

OutputStream f = new FileOutputStream("C:/java/hello")

• 使用一個檔案物件來建立一個輸出流來寫檔案。我們首先得使用File()方法來建立一個檔案物件：

File f = new File("C:/java/hello");
OutputStream f = new FileOutputStream(f);

FileOutputStream 物件的常用方法：

示例

import java.io.*;

public class StreamTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            byte [] arr = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o', ' ', 'w', 'o', 'r'};
            OutputStream os = new FileOutputStream("test.txt");
            for (byte i : arr) {
                os.write(i); // 寫一個位元組到檔案
            }
            os.write(arr); // 寫位元組陣列到檔案
            os.close();

            File f = new File("test.txt");
            InputStream is = new FileInputStream(f);
            System.out.println(is.read()); // 顯示 104
            byte [] arr2 = new byte[10];
            is.read(arr2);
            for (byte i : arr2) {
                System.out.print((char)i);
            }
            is.close();
            is = new FileInputStream(f);
            int size = is.available();

            for (int i = 0; i < size; i++) {
                System.out.print((char)(is.read()));
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println(e);
        }
    }
}

上面程式的輸出為：

104
ello worhehello worhello wor

檔案 test.txt 內容為：

hello worhello wor

OutputStreamWriter 和 InputStreamReader

這兩個類用於轉換位元組流和字元流。

OutputStreamWriter

OutputStreamWriter 是將字元流轉為位元組流的橋樑，可以用指定的編碼將字元編碼為位元組。可以在構造方法中指定字符集，或者預設用作業系統字符集。

使用字串型別的檔名來建立一個輸出流物件：

OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(OutputStream out, CharsetEncoder enc)

OutputStreamWriter 物件的常用方法：

InputStreamReader

將位元組流轉為字元流。讀取位元組並按照指定的字符集解碼為字元。

InputStreamReader(InputStream in, Charset cs)

FileOutputStream 物件的常用方法：

示例

import java.io.*;

public class StreamTrans {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        InputStream is = new FileInputStream("test.txt");
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
        char[] arr = new char[10];
        isr.read(arr);
        System.out.println(arr);
        isr.close();
    }
}

FileReader 和 FileWriter

用於按字元讀寫檔案。跟 FileInputStream 和 FileOutputStream 類似。

BufferedReader 和 BufferedWriter

這兩個類可以為 I/O 操作提供緩衝區，實現單個字元、陣列和字串的讀寫。

BufferedReader

繼承自 Reader。

比 FileReader 類多了個 readLine() 方法，可以一次讀取完整的一行（跨平臺）。

BufferedWriter

BufferedWriter 有個跨平臺的 newLine() 方法，可以在各個平臺實現統一的換行效果。

示例

import java.io.*;

public class BufferedTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("test.txt"));
            bw.newLine();
            bw.write("hehe");
            bw.newLine();
            bw.write("hehe");
            bw.flush();
            BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"));
            String line = br.readLine();
            while (line != null) {
                System.out.println(line);
                line = br.readLine();
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println(e);
        }
    }
}

輸出：

hehe
hehe

DataOutputStream 和 DataInputStream

這兩個類具有寫各種基本資料型別的方法，且各種型別可以跨平臺。另外，可以用 size() 方法統計寫入的位元組數。

DataOutputStream

常用方法：

DataInputStream

可以按照指定的型別讀取資料。

示例

import java.io.*;

public class DataStream {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DataOutputStream dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("test.txt"));
        dos.writeInt(666);
        dos.writeBoolean(false);
        dos.writeChars("hello world");
        dos.flush();
        System.out.println(dos.size()); // 總位元組數
        DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream("test.txt"));
        System.out.println(dis.readInt()); // 讀整型資料
        System.out.println(dis.readBoolean());
        System.out.println(dis.readByte());
    }
}

標準輸入輸出流

System 類的靜態成員變數，包括：

• System.in：InputStream 型別的標準輸入流，預設是鍵盤
• System.out：PrintStream 型別的標準輸出流，預設是顯示器
• System.err：PrintStream 型別的標準錯誤輸出流，預設也是輸出到顯示器

按型別輸入輸出資料

• printf 方法格式化輸出，其中多了 %n 這個平臺無關的換行標誌
• Scanner 類從標準輸入流獲取指定型別的輸入，支援 nextLine()、nextByte() 等方法：

Scanner s = new Scanner(System.in);
int i = s.nextInt();

標準輸入輸出流重定向

可以將標準流重定向到檔案，這樣在使用標準輸出流時，實際使用的就是檔案了。

InputStream in = new BufferedInputStream(new FileInputStream("test.txt"));
OutputStream out = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("out.txt"));
System.setIn(in);
System.setOut(out);
System.setErr(out);

File 類

File 類提供了檔案的相關操作，包括：

• 建立、刪除、重新命名檔案
• 判斷檔案是否存在
• 判斷檔案的讀寫許可權
• 設定和查詢檔案的最新修改時間

import java.io.*;

public class FileTest {
    public static void main(String[] args) {
        File f = new File("test.txt");
        if (f.exists()) { // 判斷檔案或目錄是否存在
            f.delete(); // 刪除檔案或目錄
        } else {
            try {
                f.createNewFile(); // 建立檔案
            } catch (Exception e) {
                System.out.println(e);
            }
        }
    }
}

物件序列化

如果需要在程式結束時儲存物件的資訊，可以將物件序列化後儲存到磁碟上。前提是物件已經實現了 Serializable 介面：

• ObjectOutputStream 可以用 writeObject 方法把物件寫入磁碟
• ObjectInputStream 可以用 readObject 方法把物件讀入程式

對於序列化時不想儲存的屬性，可以加 transient 修飾。另外 static 型別的變數，不屬於任何一個物件，所以也不會序列化。

RandomAccessFile 類

Java 把輸入輸出都當做位元組流處理，所以對隨機的檔案讀寫支援的不太好。

• 可跳轉到檔案的任意位置讀寫
• RandomAccessFile 類實現了 DataInput 和 DataOutput 介面，可以使用普通讀寫方法