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彻底明白Java语言中的IO系统

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Java的核心库java.io提供了全面的IO接口,包括:文件读写,标准设备输出等等。Java中IO是以流为基础进行输入输出的,所有数据被串行化写入输出流,或者从输入流读入。在具体使用中很多初学者对Java.io包的使用非常含糊,本文将详细解说关于Java.io的使用。

  一. Input和Output

  1. stream代表的是任何有能力产出数据的数据源,或是任何有能力接收数据的接收源。在Java的IO系统中,所有的stream(包括Input和Out stream)都包括两种类型:

  1.1 以字节为导向的stream

  以字节为导向的stream,表示以字节为单位从stream中读取或往stream中写入信息。以字节为导向的stream包括下面几种类型:

  input

  stream:

  1) ByteArrayInputStream:把内存中的一个缓冲区作为InputStream使用

  2) StringBufferInputStream:把一个String对象作为InputStream

  3) FileInputStream:把一个文件作为InputStream,实现对文件的读取操作

  4) PipedInputStream:实现了pipe的概念,主要在线程中使用

  5) SequenceInputStream:把多个InputStream合并为一个InputStream

  Out

  stream

  1) ByteArrayOutputStream:把信息存入内存中的一个缓冲区中

  2) FileOutputStream:把信息存入文件中

  3) PipedOutputStream:实现了pipe的概念,主要在线程中使用

  4) SequenceOutputStream:把多个OutStream合并为一个OutStream

  1.2 以Unicode字符为导向的stream

  以Unicode字符为导向的stream,表示以Unicode字符为单位从stream中读取或往stream中写入信息。以Unicode字符为导向的stream包括下面几种类型:

  Input

  Stream

  1) CharArrayReader:与ByteArrayInputStream对应

  2) StringReader:与StringBufferInputStream对应

  3) FileReader:与FileInputStream对应

  4) PipedReader:与PipedInputStream对应

  Out

  Stream

  1) CharArrayWrite:与ByteArrayOutputStream对应

  2) StringWrite:无与之对应的以字节为导向的stream

  3) FileWrite:与FileOutputStream对应

  4) PipedWrite:与PipedOutputStream对应

  以字符为导向的stream基本上对有与之相对应的以字节为导向的stream。两个对应类实现的功能相同,字是在操作时的导向不同。如 CharArrayReader:和ByteArrayInputStream的作用都是把内存中的一个缓冲区作为InputStream使用,所不同的 是前者每次从内存中读取一个字节的信息,而后者每次从内存中读取一个字符。

  1.3 两种不现导向的stream之间的转换

  InputStreamReader和OutputStreamReader:把一个以字节为导向的stream转换成一个以字符为导向的stream。

  2. stream添加属性

  2.1 “为stream添加属性”的作用

  运用上面介绍的Java中操作IO的API,我们就可完成我们想完成的任何操作了。但通过FilterInputStream和FilterOutStream的子类,我们可以为stream添加属性。下面以一个例子来说明这种功能的作用。

  如果我们要往一个文件中写入数据,我们可以这样操作:

FileOutStream fs = new FileOutStream(“test.txt”);

  然后就可以通过产生的fs对象调用write()函数来往test.txt文件中写入数据了。但是,如果我们想实现“先把要写入文件的数据先缓存到内存 中,再把缓存中的数据写入文件中”的功能时,上面的API就没有一个能满足我们的需求了。但是通过FilterInputStream和 FilterOutStream的子类,为FileOutStream添加我们所需要的功能。

  2.2 FilterInputStream的各种类型

  2.2.1 用于封装以字节为导向的InputStream

  1) DataInputStream:从stream中读取基本类型(int、char等)数据。

  2) BufferedInputStream:使用缓冲区

  3) LineNumberInputStream:会记录input stream内的行数,然后可以调用getLineNumber()和setLineNumber(int)

  4) PushbackInputStream:很少用到,一般用于编译器开发

  2.2.2 用于封装以字符为导向的InputStream

  1) 没有与DataInputStream对应的类。除非在要使用readLine()时改用BufferedReader,否则使用DataInputStream

  2) BufferedReader:与BufferedInputStream对应

  3) LineNumberReader:与LineNumberInputStream对应

  4) PushBackReader:与PushbackInputStream对应

  2.3 FilterOutStream的各种类型

  2.2.3 用于封装以字节为导向的OutputStream

  1) DataIOutStream:往stream中输出基本类型(int、char等)数据。

  2) BufferedOutStream:使用缓冲区

  3) PrintStream:产生格式化输出

  2.2.4 用于封装以字符为导向的OutputStream

  1) BufferedWrite:与对应

  2) PrintWrite:与对应

  3. RandomAccessFile

  1) 可通过RandomAccessFile对象完成对文件的读写操作

  2) 在产生一个对象时,可指明要打开的文件的性质:r,只读;w,只写;rw可读写

  3) 可以直接跳到文件中指定的位置

  4. I/O应用的一个例子

  java 代码

import java.io.*;
public class TestIO{
 public static void main(String[] args)
 throws IOException{
 //1.以行为单位从一个文件读取数据
 BufferedReader in = new BufferedReader(
  new FileReader("F:\\nepalon\\TestIO.java"));
 String s, s2 = new String();
 while((s = in.readLine()) != null)
 s2 += s + "\n";
 in.close();
 //1b. 接收键盘的输入
 BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
 System.out.println("Enter a line:");
 System.out.println(stdin.readLine());
 //2. 从一个String对象中读取数据
 StringReader in2 = new StringReader(s2);
 int c;
 while((c = in2.read()) != -1)
 System.out.println((char)c);
 in2.close();
 //3. 从内存取出格式化输入
 try{
  DataInputStream in3 =new DataInputStream(new ByteArrayInputStream(s2.getBytes()));
  while(true)
   System.out.println((char)in3.readByte());
 }
 catch(EOFException e){
  System.out.println("End of stream");
 }
 //4. 输出到文件
 try{
  BufferedReader in4 =new BufferedReader(new StringReader(s2));
  PrintWriter out1 =new PrintWriter(new BufferedWriter(new FileWriter("F:\\nepalon\\ TestIO.out")));
  int lineCount = 1;
  while((s = in4.readLine()) != null)
   out1.println(lineCount++ + ":" + s);
   out1.close();
   in4.close();
 }
 catch(EOFException ex){
  System.out.println("End of stream");
 }
 //5. 数据的存储和恢复
 try{
  DataOutputStream out2 =new DataOutputStream(new BufferedOutputStream(
   new FileOutputStream("F:\\nepalon\\ Data.txt")));
  out2.writeDouble(3.1415926);
  out2.writeChars("\nThas was pi:writeChars\n");
  out2.writeBytes("Thas was pi:writeByte\n");
  out2.close();
  DataInputStream in5 =new DataInputStream(
   new BufferedInputStream(new FileInputStream("F:\\nepalon\\ Data.txt")));
   BufferedReader in5br =new BufferedReader(new InputStreamReader(in5));
   System.out.println(in5.readDouble());
   System.out.println(in5br.readLine());
   System.out.println(in5br.readLine());
 }
 catch(EOFException e){
  System.out.println("End of stream");
 }
 //6. 通过RandomAccessFile操作文件
 RandomAccessFile rf = new RandomAccessFile("F:\\nepalon\\ rtest.dat", "rw");
 for(int i=0; i <10; i++)
  rf.writeDouble(i*1.414);
  rf.close();
  rf = new RandomAccessFile("F:\\nepalon\\ rtest.dat", "r");
  for(int i=0; i <10; i++)
   System.out.println("Value " + i + ":" + rf.readDouble());
   rf.close();
   rf = new RandomAccessFile("F:\\nepalon\\ rtest.dat", "rw");
   rf.seek(5*8);
   rf.writeDouble(47.0001);
   rf.close();
   rf = new RandomAccessFile("F:\\nepalon\\ rtest.dat", "r");
   for(int i=0; i <10; i++)
    System.out.println("Value " + i + ":" + rf.readDouble());
    rf.close();
  }
 }

  关于代码的解释(以区为单位):

  1区中,当读取文件时,先把文件内容读到缓存中,当调用in.readLine()时,再从缓存中以字符的方式读取数据(以下简称“缓存字节读取方式”)。

  1b区中,由于想以缓存字节读取方式从标准IO(键盘)中读取数据,所以要先把标准IO(System.in)转换成字符导向的stream,再进行BufferedReader封装。
 2区中,要以字符的形式从一个String对象中读取数据,所以要产生一个StringReader类型的stream。
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