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檔案IO流總結

檔案在網路上或不同裝置之間是怎麼傳輸的,在Java程式中又是怎麼來實現檔案的傳輸,帶著這兩個問題,來了解一下Java中的IO流相關類及操作。

一、什麼是流及流的用途

  流是一組有順序,有起點和終點的位元組的集合,是對資料傳輸的總稱和抽象。簡單說流就是在不同裝置之間進行資料傳輸。流的本質是資料傳輸,JDK為了方便開發者操作流,根據資料傳輸的各種特性,將流抽象為多種類,從而更加方便直觀的操作。

二、流的分類

  根據處理的資料型別的不同,可將IO流分為位元組流和字元流;根據IO流的流向又可將其分為輸入流和輸出流。一般來說,如果沒有指出按什麼分類,IO流的分類預設按處理資料的型別分為:字元輸入流、字元輸出流、位元組輸入流及位元組輸出流

三、字元流和位元組流的區別

  字元流的由來: 因為資料編碼不同,而有了對字元進行高效操作的流物件。字元流本質是基於位元組流讀取,並查詢指定的碼錶。

l  讀寫單位不同:位元組流以位元組(8bit)為單位,字元流以字元為單位,根據碼錶對映字元,一次可能讀多個位元組。

l  處理物件不同:位元組流能處理所有型別的資料(如圖片、avi等),而字元流只能處理字元型別的資料。

結論:只要是處理純文字資料,優先考慮使用字元流。 除此之外都使用位元組流。

四、 輸入流和輸出流

  輸入和輸出相對於記憶體而言,輸入讀入記憶體,輸出從記憶體輸出。對輸入流只能進行讀操作,對輸出流只能進行寫操作。

五、 流物件

 1) 字元輸入流   Reader

  1. Reader 是所有的輸入字元流的父類,它是一個抽象類;
  2. CharReader、StringReader 是兩種基本的介質流,它們分別將Char 陣列、String中讀取資料。PipedReader 是從與其它執行緒共用的管道中讀取資料;
  3. BufferedReader 很明顯就是一個裝飾器,它和其子類負責裝飾其它Reader 物件;
  4. FilterReader 是所有自定義具體裝飾流的父類,其子類PushbackReader 對Reader 物件進行裝飾,會增加一個行號;
  5. InputStreamReader 是一個連線位元組流和字元流的橋樑,它將位元組流轉變為字元流。FileReader 可以說是一個達到此功能、常用的工具類,在其原始碼中明顯使用了將FileInputStream 轉變為Reader 的方法。我們可以從這個類中得到一定的技巧。Reader 中各個類的用途和使用方法基本和InputStream 中的類使用一致。後面會有Reader 與InputStream 的對應關係。

 2)字元輸出流   Writer

  1. Writer 是所有的輸出字元流的父類,它是一個抽象類;
  2. CharArrayWriter、StringWriter 是兩種基本的介質流,它們分別向Char 陣列、String 中寫入資料。PipedWriter 是向與其它執行緒共用的管道中寫入資料;
  3. BufferedWriter 是一個裝飾器為Writer 提供緩衝功能;
  4. PrintWriter 和PrintStream 極其類似,功能和使用也非常相似;
  5. OutputStreamWriter 是OutputStream 到Writer 轉換的橋樑,它的子類FileWriter 其實就是一個實現此功能的具體類(具體可以研究一SourceCode)。功能和使用和OutputStream 極其類似,後面會有它們的對應圖。

 3)位元組輸入流   InputStream

  1. InputStream 是所有的輸入位元組流的父類,它是一個抽象類;
  2. ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream 是三種基本的介質流,它們分別從Byte 陣列、StringBuffer、和本地檔案中讀取資料。PipedInputStream 是從與其它執行緒共用的管道中讀取資料,與Piped 相關的知識後續單獨介紹;
  3. ObjectInputStream 和所有FilterInputStream 的子類都是裝飾流(裝飾器模式的主角)。

 4)位元組輸出流   OutputStream

  1. OutputStream 是所有的輸出位元組流的父類,它是一個抽象類;
  2. ByteArrayOutputStream、FileOutputStream 是兩種基本的介質流,它們分別向Byte 陣列、和本地檔案中寫入資料。PipedOutputStream 是向與其它執行緒共用的管道中寫入資料;
  3. ObjectOutputStream 和所有FilterOutputStream 的子類都是裝飾流。

六、轉換流

 


   1)具體實現物件類

  1. InputStreamReader        位元組到字元的橋樑
  2. OutputStreamWriter       字元到位元組的橋樑

注意:這兩個流物件是字元體系中的成員,本身是字元流,所以在構造的時候需要傳入位元組流物件。

 2)特點:

  1. 字元流和位元組流之間的橋樑
  2. 可對讀取到的位元組資料經過指定編碼轉換成字元
  3. 可對讀取到的字元資料經過指定編碼轉換成位元組

 3)什麼時候使用轉換流

  1. 當位元組和字元之間有轉換動作時;
  2. 流操作的資料需要編碼或解碼時。

七、File

  File類是對檔案系統中檔案以及資料夾進行封裝的物件,可以通過面向物件的思想來操作檔案和資料夾。 File類儲存檔案或目錄的各種元資料資訊,包括檔名、檔案長度、最後修改時間、是否可讀、獲取當前檔案的路徑名,判斷指定檔案是否存在、獲得當前目錄中的檔案列表,建立、刪除檔案和目錄等方法。

八、RandomAccessFile

  該物件並不是流體系中的一員,其封裝了位元組流,同時還封裝了一個緩衝區(字元陣列),通過內部的指標來操作字元陣列中的資料。 該物件特點:
 1)該物件只能操作檔案,所以建構函式接收兩種型別的引數:a.字串檔案路徑;b.File物件。
 2)該物件既可以對檔案進行讀操作,也能進行寫操作,在進行物件例項化時可指定操作模式(r,rw)
  注意:該物件在例項化時,如果要操作的檔案不存在,會自動建立;如果檔案存在,寫資料未指定位置,會從頭開始寫,即覆蓋原有的內容。 可以用於多執行緒下載或多個執行緒同時寫資料到檔案。
  看完了上面的總結,不知道親是否對IO流的操作有個整體的印象,接下來還是通過程式碼來體現一下面向物件的思想吧。

package cn.dolphin.io;

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintStream;
//import java.io.PrintWriter;

/**
 * Java中IO操作的演示
 * 
 * @author Cyanide
 * @version v1.0.0
 * @since v1.0.0
 * 
 */
public class FileDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // createFile();
        // copyText1();
        // copyText2();
        // copyText3();
        // copyText4();
        // copyText5();
        // copyBinary1();
        // copyBinary2();
        // copyBinary3();
        //copyBinary4();
        //codec();
        printFlow();
    }

    // -------------------------------------------------//
    //             基本類輸入輸出流物件及高效緩衝流物件            //
    // -------------------------------------------------//
    /**
     * File類的檔案目錄建立及刪除操作演示
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void createFile() throws IOException {
        File f1 = new File("file.txt");
        File f2 = new File("directory");
        // 在當前專案目錄中建立檔案,需要處理異常。
        f1.createNewFile();
        // 在當前專案目錄中建立目錄
        f2.mkdir();
        // 刪除建立的目錄的檔案
        f1.delete();
        f2.delete();
    }

    /**
     * 文字檔案的複製操作,基本實現,每讀一個字元寫一次。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyText1() throws IOException {
        // 建立FileReader物件,丟擲FileNotFoundException。
        FileReader fileReader = new FileReader("file.txt");
        // 建立FileWriter物件,丟擲IOException。
        FileWriter fileWriter = new FileWriter("copies.txt");
        int num = 0;// fileReader.read()讀到檔案末尾返回-1。
        while ((num = fileReader.read()) != -1) {
            fileWriter.write(num);
        }
        fileWriter.close();
        fileReader.close();
        // 點評:效率低下,因此會採用第二種方式進行拷皮。
    }

    /**
     * 文字檔案的複製操作,每讀1024個字元寫一次。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyText2() throws IOException {
        FileReader fileReader = new FileReader("file.txt");
        FileWriter fileWriter = new FileWriter("copies.txt");
        // length每次讀出字元的實際長度
        int length = 0;
        char[] chs = new char[1024];
        while ((length = fileReader.read(chs)) != -1) {
            // 注意:fileReader.read()將讀到的字元存入陣列,如果最後
            // 一次讀到字元長度不足字元陣列長度時,未覆蓋索引處字元也會
            // 讀出,因此指定 length,讀多少,寫多少。
            fileWriter.write(chs, 0, length);
        }
        fileWriter.close();
        fileWriter.close();
        // 點評:效率比copyText1()高出很多,但還有更好的。
    }

    /**
     * 文字檔案的複製操作,高效快取讀寫,每次一個字元。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyText3() throws IOException {
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader(
                "file.txt"));
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new FileWriter(
                "copies.txt"));
        int num = 0;
        while ((num = bufferedReader.read()) != -1) {
            bufferedWriter.write(num);
        }
        bufferedWriter.close();
        bufferedReader.close();
    }

    /**
     * 文字檔案的複製操作,高效快取讀寫,每次讀1024個字元。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyText4() throws IOException {
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader(
                "file.txt"));
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new FileWriter(
                "copies.txt"));
        int length = 0;
        char[] chs = new char[1024];
        while ((length = bufferedReader.read(chs)) != -1) {
            bufferedWriter.write(chs, 0, length);
        }
        bufferedWriter.close();
        bufferedReader.close();
    }

    /**
     * 文字檔案的複製操作,高效快取讀寫,每次讀一行,特有方法讀寫。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyText5() throws IOException {
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader(
                "file.txt"));
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new FileWriter(
                "copies.txt"));
        String str = null;
        while ((str = bufferedReader.readLine()) != null) {
            bufferedWriter.write(str);
            // readLine()方法讀取不帶換行,所以需要寫入換行。
            bufferedWriter.newLine();
            bufferedWriter.flush();
        }
        bufferedWriter.close();
        bufferedReader.close();
    }

    /**
     * 二進位制檔案的複製操作,基本實現,每讀一個位元組寫一次。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyBinary1() throws IOException {
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("file.bmp");
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("copies.bmp");
        int num = 0;
        while ((num = fileInputStream.read()) != -1) {
            fileOutputStream.write(num);
        }
        fileInputStream.close();
        fileOutputStream.close();
    }

    /**
     * 二進位制檔案的複製操作,每讀1024個位元組寫一次。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyBinary2() throws IOException {
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("file.bmp");
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("copies.bmp");
        int length = 0;
        byte[] bytes = new byte[1024];
        while ((length = fileInputStream.read(bytes)) != -1) {
            fileOutputStream.write(bytes, 0, length);
        }
        fileInputStream.close();
        fileOutputStream.close();
    }

    /**
     * 二進位制檔案的複製操作,高效快取讀寫,每次一個位元組。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyBinary3() throws IOException {
        BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(
                new FileInputStream("file.bmp"));
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(
                new FileOutputStream("copies.bmp"));
        int num = 0;
        while ((num = bufferedInputStream.read()) != -1) {
            bufferedOutputStream.write(num);
        }
        bufferedOutputStream.close();
        bufferedInputStream.close();
    }

    /**
     * 二進位制檔案的複製操作,高效快取讀寫,每次讀1024個位元組。
     * 
     * @throws IOException
     */
    static void copyBinary4() throws IOException {
        BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(
                new FileInputStream("file.bmp"));
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(
                new FileOutputStream("copies.bmp"));
        int length = 0;
        byte[] bytes = new byte[1024];
        while ((length = bufferedInputStream.read(bytes)) != -1) {
            bufferedOutputStream.write(bytes, 0, length);
        }
        bufferedInputStream.close();
        bufferedOutputStream.close();
    }

    // -------------------------------------------------//
    //                 緩衝高效轉換流物件                        //
    // -------------------------------------------------//
    /**
     * 高效緩衝流結合轉換流對文字進行復制編碼及解碼過程。
     * @throws IOException
     */
    static void codec() throws IOException {
        //編碼過程,將文字檔案中編碼。
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(new FileInputStream("file.txt"), "gb2312"));
        //解碼過程,將解碼後的流寫入文字檔案。
        //BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(
                //new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("copies.txt"),"gb2312"));
        //將鍵盤錄入內容編碼
        //System.out.print("輸入測試文字內容:");
        //BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in,"gb2312"));
        //將解碼後的流直接輸出到Console。
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out,"utf-8"));
        int length = 0;
        char[] chs = new char[1024];
        while ((length = bufferedReader.read(chs))!=-1) {
            bufferedWriter.write(chs,0,length);
        }
        bufferedWriter.close();
        bufferedReader.close();
        //總結:用什麼編碼,就用什麼解碼。 如果編碼和解碼不一致,如果上例就會出現亂碼顯示。
    }
    
    static void printFlow() throws IOException{
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader("file.txt"));
        //將流寫入文字。
        //PrintWriter printWriter = new PrintWriter(new FileWriter("copies.txt"),true);
        //將流輸出到Console。
        PrintStream printStream = new PrintStream(System.out);
        char[] chs = new char[1024];
        while (bufferedReader.read(chs)!=-1) {
            printStream.println(chs);
            //printWriter.println(chs);
            bufferedReader.read(chs);
        }
        bufferedReader.close();
        printStream.close();
    }
}

  最後PrintStream及PrintWriter只是輸出,沒有相應的輸入。想想Java開始的第一天那個HelloWorld就用到了PrintStream只是剛開始不明白罷了。或許現在了還有不明白的地方,但隨著知識的積累,相信學習Java會是件很快樂的事。