Java中的IO（面試有時會問java io的問題）
深入分析Java I/O 工作機制
作者：egg
IO是Java及眾多程式語言很重要的一塊，同時很多程式的瓶頸和耗時操作也都在IO這塊。所以能夠很好的解決IO問題對提高程式效能有很大的幫助！本章我們將要系統的對Java IO做個分析，通過理論加實踐，希望讀者朋友們能真正徹底的理解並且掌握了它。本章系Java之美[從菜鳥到高手演變]系列之Java IO，通過本章的學習，讀者朋友們能基本瞭解到關於IO的很多知識。日後加以理解、分析、在專案中實踐，定能靈活運用！
一、簡介
IO操作面臨很多問題，資訊量的巨大，網路的環境等等，因為IO不僅僅是對本地檔案、目錄的操作，有時對二進位制流、還有一部分是網路方面的資源，所以多種原因直接造成
1、基於位元組操作的I/O介面：InputStream和OutputStream
2、基於字元操作的I/O介面：Writer和Reader
3、基於磁碟操作的I/O介面：File
4、基於網路操作的
影響IO效能的無非就是兩大因素：資料的格式及儲存的方式，前兩類主要是資料格式方面的，後兩個類是儲存方式方面的：本地和網路。所以策劃好這兩個方面的活動，有助於我們合理使用IO。
二、基於位元組的I/O操作(InputStream和OutputStream)
我們先來看看類圖：
圖1
圖2
二者類似，我只詳細講解InputStream類，OutputStream留給大家自己去學習。InputStream類是個抽象類，裡面核心的方法就是read()、read(byte b[])、read(byte b[], int off, int len)，這三個方法是用於讀取資料的底層的方法，他們可以用來讀取一下這些型別的資料：
A. 位元組陣列
B. String物件
C. 檔案
D. 管道，從一端進入，從另一端輸出
E. 流
F. internet資源
每一種資料來源都有相應的InputStream子類，因為InputStream是個處於頂層的類，用來處理各種資料來源的類都繼承了InputStream類，我們來看看這些類：
ByteArrayInputStream：處理位元組陣列的類，允許將記憶體的緩衝區當做InputStream使用。
StringBufferInputStream：將String轉換成InputStream，內部實現用的是StringBuffer。
FileInputStream：從檔案中讀取資料。
PipedInputStream：用於從管道中讀取資料。
SequenceInputStream：將多個流物件轉化成一個InputStream。
FilterInputStream：裝飾器類，為其它InputStream類提供功能。
做過關於IO操作的讀者知道，我們很少單獨使用哪個類來實現IO操作，平時都是幾個類合起來使用，這其實體現了一種裝飾器模式（詳見：http://blog.csdn.net/zhangerqing）的思想，在後面的分析中我們會詳細的分析。從上面的圖1中我們可以看出，FilterInputStream雖說是Inputstream的子類，但它依然是BufferedInputStream、DataInputStream、LineNumberInputStream、PushbackInputStream類的父類，這四個類分別提供了最貼近我們程式設計師使用的方法，如：readInt() 、readInt()、readInt()等等。對於IO操作，不管是磁碟還是網路，最終都是對位元組的操作，而我們平時寫的程式都是字元形式的，所以在傳輸的過程中需要進行轉換。在字元到位元組的轉換過程中，我們需要用到一個類：InputStreamReader。
三、基於字元的I/O操作(Writer和Reader)
圖3
圖4
Writer和Reader操作的目的就是操作字元和不是位元組，和InputStream和OutputStream配合增加IO效果。通過InputStreamReader和OutputStreamReader可以進行位元組和字元的轉換，設計Writer和Reader的目的是國際化，使IO操作支援16位的Unicode。我把它們單獨的畫出來，因為要是全畫的話，太大了放不下，有興趣的TX可以在rational rose中匯入其帶的JDK類圖看看，很過癮的！
四、基於磁碟的I/O操作(File)
五、基於網路的I/O操作(Socket)
六、NIO
四-六部分由於時間關係，還沒有整理完，後續會補出來！
七、經典IO操作
1、緩衝輸入檔案。
- import java.io.BufferedReader;
- import java.io.FileReader;
- publicclass InputStreamTest {
- publicstatic String read(String filename) throws Exception {
- BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(filename));
- String s;
- StringBuffer sb = new StringBuffer();
- while ((s = br.readLine()) != null) {
- sb.append(s + "\n");
- }
- br.close();
- return sb.toString();
- }
- publicstaticvoid main(String[] args) throws Exception {
- System.out.println(read("src/InputStreamTest.java"));
- }
- }
這段程式碼是從磁碟讀入InputStreamTest.java檔案，然後轉換成字串。輸出就是將原始檔原樣輸出。
2、從記憶體中讀取。
- import java.io.StringReader;
- publicclass MemoryInput {
- publicstaticvoid main(String[] args) throws Exception {
- StringReader in = new StringReader(
- InputStreamTest.read("src/MemoryInput.java"));
- int c;
- while ((c = in.read()) != -1)
- System.out.println((char) c);
- }
- }
read返回的是int型別的資料，所以在輸出語句中用char做了強型別轉換。該程式將一個一個的輸出字元。
3、基本的檔案輸出。
- import java.io.BufferedReader;
- import java.io.BufferedWriter;
- import java.io.FileWriter;
- import java.io.PrintWriter;
- import java.io.StringReader;
- publicclass BasicFileOutput {
- static String file = "basie.out";
- publicstaticvoid main(String[] args) throws Exception {
- BufferedReader in = new BufferedReader(new StringReader(
- InputStreamTest.read("src/BasicFileOutput.java")));
- PrintWriter out = new PrintWriter(new BufferedWriter(new FileWriter(
- file)));
- int lineCount = 1;
- String s;
- while ((s = in.readLine()) != null) {
- out.println(lineCount++ + ": " + s);
- }
- out.close();
- System.out.println(InputStreamTest.read(file));
- }
- }
輸出：
1: import java.io.BufferedReader;
2: import java.io.BufferedWriter;
3: import java.io.FileWriter;
…
4、RandomAccessFile
RandomAccessFile被我們稱為”自我獨立的類”，因為它獨立於我們前面說的IO類，與InputStream和OutputStream沒什麼關係，除了實現了DataOutput, DataInput兩個介面外。所有方法都是重新編寫，而且很多都是native方法，我們來看個例子，瞭解下這個類：
5、管道流
八、標準I/O
就是我們最原始的使用的從控制檯輸入或者輸出的那些類和方法，如System.in、System.out等。
- publicclass StandardIO {
- publicstaticvoid main(String[] args) throws IOException {
- BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
- String s;
- while ((s = in.readLine()) != null && s.length() != 0)
- System.out.println(s);
- }
- }
System.in返回的是未經包裝的InputStream物件，所以需要進行裝飾，經InputStreamReader轉換為Reader物件，放入BufferedReader的構造方法中。除此之外，System.out和System.err都是直接的PriintStream物件，可直接使用。我們也可以使用java.util包下的Scanner類來代替上述程式：
- publicclass StandardIO {
- publicstaticvoid main(String[] args) throws IOException {
- Scanner in = new Scanner(System.in);
- String s;
-
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