Java基礎----【緩衝流、轉換流、序列化流】
阿新 • • 發佈：2019-01-31
緩衝流、轉換流、序列化流
主要內容
- Properties 屬性集
- 轉換流
- 緩衝流
- 序列化流
- 列印流
第一章 屬性集
1.1 概述
java.util.Properties 繼承於Hashtable ，來表示一個持久的屬性集。它使用鍵值結構儲存資料，每個鍵及其對應值都是一個字串。該類也被許多Java類使用，比如獲取系統屬性時，System.getProperties 方法就是返回一個Properties物件。
1.2 Properties類
構造方法
public Properties():建立一個空的屬性列表。
基本的儲存方法
public Object setProperty(String key, String value)： 儲存一對屬性。public String getProperty(String key)：使用此屬性列表中指定的鍵搜尋屬性值。public Set<String> stringPropertyNames()：所有鍵的名稱的集合。
import java.util.Properties;
import java.util.Set;
public class PropertiesTest1 {
public static void main(String[] args) {
// 1. 建立屬性集物件
Properties prop = 與流相關的方法
public void load(InputStream inStream)： 從位元組輸入流中讀取鍵值對。
引數中使用了位元組輸入流，通過流物件，可以關聯到某檔案上，這樣就能夠載入文字中的資料了。文字資料格式:
filename=a.txt
length=209385038
location=D:\\a.txt
載入程式碼演示：
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Properties;
import java.util.Set;
public class PropertiesTest2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 1. 建立一個屬性集物件
Properties prop = new Properties();
// 2. 載入資料到 prop 物件中
prop.load(new FileInputStream("a.txt"));
// 3. 獲取所有的 key, 然後實現遍歷
Set<String> keys = prop.stringPropertyNames();
for (String key : keys) {
String value = prop.getProperty(key);
System.out.println(key + " = " + value);
}
}
}
輸出結果：
filename = a.txt
length = 209385038
location = D:\a.txt
小貼士：文字中的資料，必須是鍵值對形式，可以使用空格、等號、冒號等符號分隔。
第二章 轉換流
2.1 字元編碼和字符集
字元編碼
計算機中儲存的資訊都是用二進位制數表示的，而我們在螢幕上看到的數字、英文、標點符號、漢字等字元是二進位制數轉換之後的結果。按照某種規則，將字元儲存到計算機中，稱為編碼 。反之，將儲存在計算機中的二進位制數按照某種規則解析顯示出來，稱為解碼 。比如說，按照A規則儲存，同樣按照A規則解析，那麼就能顯示正確的文字符號。反之，按照A規則儲存，再按照B規則解析，就會導致亂碼現象。
- 字元編碼
Character Encoding: 就是一套自然語言的字元與二進位制數之間的對應規則。
字符集
- 字符集
Charset：是一個系統支援的所有字元的集合，包括各國家文字、標點符號、圖形符號、數字等。
計算機要準確的儲存和識別各種字符集符號，需要進行字元編碼，一套字符集必然至少有一套字元編碼。常見字符集有ASCII字符集、GBK字符集、Unicode字符集等。
可見，當指定了編碼，它所對應的字符集自然就指定了，所以編碼才是我們最終要關心的。
- ASCII字符集 ：
- ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美國資訊交換標準程式碼）是基於拉丁字母的一套電腦編碼系統，用於顯示現代英語，主要包括控制字元（回車鍵、退格、換行鍵等）和可顯示字元（英文大小寫字元、阿拉伯數字和西文符號）。
- 基本的ASCII字符集，使用7位（bits）表示一個字元，共128字元。ASCII的擴充套件字符集使用8位（bits）表示一個字元，共256字元，方便支援歐洲常用字元。
- ISO-8859-1字符集：
- 拉丁碼錶，別名Latin-1，用於顯示歐洲使用的語言，包括荷蘭、丹麥、德語、義大利語、西班牙語等。
- ISO-8859-1使用單位元組編碼，相容ASCII編碼。
- GBxxx字符集：
- GB就是國標的意思，是為了顯示中文而設計的一套字符集。
- GB2312：簡體中文碼錶。一個小於127的字元的意義與原來相同。但兩個大於127的字元連在一起時，就表示一個漢字，這樣大約可以組合了包含7000多個簡體漢字，此外數學符號、羅馬希臘的字母、日文的假名們都編進去了，連在ASCII裡本來就有的數字、標點、字母都統統重新編了兩個位元組長的編碼，這就是常說的"全形"字元，而原來在127號以下的那些就叫"半形"字元了。
- GBK：最常用的中文碼錶。是在GB2312標準基礎上的擴充套件規範，使用了雙位元組編碼方案，共收錄了21003個漢字，完全相容GB2312標準，同時支援繁體漢字以及日韓漢字等。
- GB18030：最新的中文碼錶。收錄漢字70244個，採用多位元組編碼，每個字可以由1個、2個或4個位元組組成。支援中國國內少數民族的文字，同時支援繁體漢字以及日韓漢字等。
- Unicode字符集 ：
- Unicode編碼系統為表達任意語言的任意字元而設計，是業界的一種標準，也稱為統一碼、標準萬國碼。
- 它最多使用4個位元組的數字來表達每個字母、符號，或者文字。有三種編碼方案，UTF-8、UTF-16和UTF-32。最為常用的UTF-8編碼。
- UTF-8編碼，可以用來表示Unicode標準中任何字元，它是電子郵件、網頁及其他儲存或傳送文字的應用中，優先採用的編碼。網際網路工程工作小組（IETF）要求所有網際網路協議都必須支援UTF-8編碼。所以，我們開發Web應用，也要使用UTF-8編碼。它使用一至四個位元組為每個字元編碼，編碼規則：
- 128個US-ASCII字元，只需一個位元組編碼。
- 拉丁文等字元，需要二個位元組編碼。
- 大部分常用字（含中文），使用三個位元組編碼。
- 其他極少使用的Unicode輔助字元，使用四位元組編碼。
2.2 編碼引出的問題
在IDEA中，使用FileReader 讀取專案中的文字檔案。由於IDEA的設定，都是預設的UTF-8編碼，所以沒有任何問題。但是，當讀取Windows系統中建立的文字檔案時，由於Windows系統的預設是GBK編碼，就會出現亂碼。
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class Test1 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// FileReader reader = new FileReader("a.txt");
FileReader reader = new FileReader("D:/a.txt");
int read = -1;
while ((read = reader.read()) != -1) {
System.out.println((char) read);
}
reader.close();
}
}
輸出結果：
�
�
�
�
�
�
�
Ա
.
那麼如何讀取GBK編碼的檔案呢？
2.3 InputStreamReader類
轉換流java.io.InputStreamReader，是Reader的子類，是從位元組流到字元流的橋樑。它讀取位元組，並使用指定的字符集將其解碼為字元。它的字符集可以由名稱指定，也可以接受平臺的預設字符集。
構造方法
InputStreamReader(InputStream in): 建立一個使用預設字符集的字元流。InputStreamReader(InputStream in, String charsetName): 建立一個指定字符集的字元流。
構造舉例，程式碼如下：
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt"));
InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt") , "GBK");
指定編碼讀取
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
public class Test3 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 1. 建立一個字元轉換流物件 (預設為專案編碼 UTF-8)
InputStreamReader reader1 = new InputStreamReader(new FileInputStream("D:/a.txt"));
// 2. 建立一個字元轉換流物件 (指定編碼為 GBK)
InputStreamReader reader2 = new InputStreamReader(new FileInputStream("D:/a.txt"), "GBK");
// 讀取資料
int read = -1;
while ((read = reader1.read()) != -1) {
System.out.print((char)read);
}
System.out.println();
System.out.println("-------------");
read = -1;
while ((read = reader2.read()) != -1) {
System.out.print((char) read);
}
// 關閉資源
reader2.close();
reader1.close();
}
}
輸出結果 :
�Ұ��Ϻ�������.
-------------
我愛上海明珠塔.
2.4 OutputStreamWriter類
轉換流java.io.OutputStreamWriter ，是Writer的子類，是從字元流到位元組流的橋樑。使用指定的字符集將字元編碼為位元組。它的字符集可以由名稱指定，也可以接受平臺的預設字符集。
構造方法
OutputStreamWriter(OutputStream in): 建立一個使用預設字符集的字元流。OutputStreamWriter(OutputStream in, String charsetName): 建立一個指定字符集的字元流。
構造舉例，程式碼如下：
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt"));
OutputStreamWriter osw2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt") , "GBK");
指定編碼寫出
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStreamWriter;
public class Test4 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 1. 建立一個字元轉換流物件 (預設編碼: UTF-8)
OutputStreamWriter writer1 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("D:/b.txt"));
// 2. 建立一個字元轉換流物件 (執行編碼: GBK)
OutputStreamWriter writer2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("D:/c.txt"), "GBK");
// 3. 寫入資料
writer1.write("我愛上海明珠塔."); // b.txt 22個位元組
writer2.write("我愛上海明珠塔."); // c.txt 15個位元組
// 4. 關閉資源
writer2.close();
writer1.close();
}
}
轉換流理解圖解
轉換流是位元組與字元間的橋樑！
2.5 練習：轉換檔案編碼
將GBK編碼的文字檔案，轉換為UTF-8編碼的文字檔案。
案例分析
- 指定GBK編碼的轉換流，讀取文字檔案。
- 使用UTF-8編碼的轉換流，寫出文字檔案。
案例實現
import java.io.*;
public class Test5 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 1. 使用 GBK 編碼讀取 Windows 系統上建立的檔案
InputStreamReader reader = new InputStreamReader(new FileInputStream("D:/a.txt"), "GBK");
// 2. 建立一個 UTF-8 編碼的寫入字元轉換流, 按照指定編碼格式將讀取的資料重新寫入到檔案中
OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("D:/aa.txt"), "UTF-8");
int read = -1;
while ((read = reader.read()) != -1) {
// 寫入
writer.write(read);
// System.out.println((char) read);
}
writer.close();
reader.close();
}
}
第三章 序列化
3.1 概述
Java 提供了一種物件序列化的機制。用一個位元組序列可以表示一個物件，該位元組序列包含該物件的資料、物件的型別和物件中儲存的資料等資訊。位元組序列寫出到檔案之後，相當於檔案中持久儲存了一個物件的資訊。
反之，該位元組序列還可以從檔案中讀取回來，重構物件，對它進行反序列化。物件的資料、物件的型別和物件中儲存的資料資訊，都可以用來在記憶體中建立物件。看圖理解序列化：
3.2 ObjectOutputStream類
java.io.ObjectOutputStream 類，將Java物件的原始資料型別寫出到檔案,實現物件的持久儲存。
構造方法
public ObjectOutputStream(OutputStream out)： 建立一個指定OutputStream的ObjectOutputStream。
構造舉例，程式碼如下：
FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream("employee.txt");
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fileOut);
序列化操作
- 一個物件要想序列化，必須滿足兩個條件:
條件一 : 序列化介面
- 該類必須實現
java.io.Serializable介面，Serializable是一個標記介面，不實現此介面的類將不會使任何狀態序列化或反序列化，會丟擲NotSerializableException。 - 該類的所有屬性必須是可序列化的。如果有一個屬性不需要可序列化的，則該屬性必須註明是瞬態的，使用
transient關鍵字修飾。
條件二 : 序列版本號
- 格式 : private static final long serialVersionUID = 1L;
Serializable 介面給需要序列化的類，提供了一個序列版本號。serialVersionUID 該版本號的目的在於驗證序列化的物件和對應類是否版本匹配。
如此，當JVM反序列化物件時，能找到class檔案，如果class檔案在序列化物件之後發生了修改，那麼反序列化操作也不會失敗，如果沒有序列化版本號, 則反序列化會丟擲一個InvalidClassException異常。
Employee 類定義 :
import java.io.Serializable;
public class Employee implements Serializable {
// 需要為序列化的類新增一個 `序列版本號` 屬性
private static final long serialVersionUID = 1L;
// 屬性
private String name;
private String address;
private transient int age; // 被 transient 修飾的屬性不參與序列化
@Override
public String toString() {
return "Employee{" +
"name='" + name + '\'' +
", address='" + address + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
// 行為
public void checkAddress() {
System.out.println(name + " = " + address);
}
public Employee(String name, String address, int age) {
this.name = name;
this.address = address;
this.age = age;
}
public Employee() {
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getAddress() {
return address;
}
public void setAddress(String address) {
this.address = address;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
2.寫出物件方法
public final void writeObject (Object obj): 將指定的物件寫出。
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectOutputStream;
public class ObjectOutputStreamTest {
public static void main(String[] args) {
// 序列化 : 將一個Java物件儲存到檔案中.
// 1. 建立一個 Employee 物件, 並初始化數值
Employee emp = new Employee("張三", "上海南京西路100號", 30);
// 2. 建立一個物件輸出流
try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("D:/emp.txt"))) {
oos.writeObject(emp);
} catch (IOException e) {
// e.printStackTrace();
// 將一個編譯時期的異常轉換為執行時期的異常丟擲.
throw new RuntimeException("序列化物件失敗.");
}
System.out.println("序列化成功!");
}
}
輸出結果：
序列化成功!
3.3 ObjectInputStream類
ObjectInputStream反序列化流，將之前使用ObjectOutputStream序列化的原始資料恢復為物件。
構造方法
public ObjectInputStream(InputStream in)： 建立一個指定InputStream的ObjectInputStream。
反序列化操作1
如果能找到一個物件的class檔案，我們可以進行反序列化操作，呼叫ObjectInputStream讀取物件的方法：
public final Object readObject (): 讀取一個物件。
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
public class ObjectInputStreamTest {
public static void main(String[] args) {
// 反序列化 : 將檔案中的資料讀取為一個 Java 物件
// 1. 建立一個物件讀取流
try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("D:/emp.txt"))) {
// 2. 讀取檔案中的資料為 Java 物件
Object obj = ois.readObject();
System.out.println(obj);
// 3. 將 obj 型別強轉為 Employee 型別, 並實現方法的呼叫
Employee emp = (Employee) obj;
emp.checkAddress();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
輸出結果 :
Employee{name='張三', address='上海南京西路100號', age=0}
張三 = 上海南京西路100號
對於JVM可以反序列化物件，它必須是能夠找到class檔案的類。如果找不到該類的class檔案，則丟擲一個 ClassNotFoundException 異常。
3.4 練習：序列化集合(使用try-catch)
- 將存有多個自定義物件的集合序列化操作，儲存到
list.txt檔案中。 - 反序列化
list.txt，並遍歷集合，列印物件資訊。
案例分析
- 把若干學習物件 ，儲存到集合中。
- 把集合序列化。
- 反序列化讀取時，只需要讀取一次，轉換為集合型別。
- 遍歷集合，可以列印所有的學生資訊
案例實現
Student 類
import java.io.Serializable;
/*
1. 實現 `序列化` 介面
2. 提供 `序列化版本號屬性`
*/
public class Student implements Serializable {
// 屬性
private static final long serialVersionUID = 1L;
private String name;
private int age;
public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public Student() {
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {