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java之I/O系列01——IO概述

2020年07月12日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

目录

一、前言

二、IO流概述

2.1 流的概念和作用

2.2 流的分类

三、IO框架

3.1 输入流

3.1.1 InputStream类

3.1.2 Reader类

3.2 输出流

3.2.1 OutputStream类

3.2.2 Writer类

3.3 以字节为单位的输入流和输出流的关联框架图

3.4  以字符为单位的输入流和输出流关联的框架图

3.4 字节和字符的输入流对应关系

3.5  字节和字符的输出流对应关系

 

一、前言

        在我们写的程序中,在变量、数组和对象中存储的数据是暂时存在的,程序结束后它们就会丢失。想要永久地存储程序创建的数据,就需要将其保存在磁盘文件中,这样就可以在其他程序中使用它们。Java的I/O技术可以将数据保存到文本文件、二进制文件甚至是ZIP压缩文件中,以达到永久性保存数据的要求。

        在了解java是如何处理文件之前,我们要知道:文件系统和java进程是平行的,是两套系统。文件系统是由OS(操作系统)管理的。文件系统是由文件夹和文件递归组合而成。文件又包括文件中的内容和文件的基本属性(名称、大小、扩展名、修改时间等)。java中的File类(java.io.File)是专门对文件进行操作的类,只能对文件本身进行操作,不能对文件内容进行操作。File类与OS无关,但是会受OS权限的限制。

      所以,我们知道,java和文件系统是两套平行的系统,那么,由于文件可能很大,java可能不能一下子将文件全部加载进内存,如果全部加载进内存,可能耗费的内存十分庞大,因此,java读写文件,只能以(数据)流的形式分批读取。

二、IO流概述

2.1 流的概念和作用

        流是一组有序的,有起点和终点的字节集合,是对数据传输的总称和抽象。即数据在两设备之间的传输称为流,

        流的本质是数据传输,根据数据传输的特性将流抽象为各种类,方便进行更直观的数据操作。

2.2 流的分类

(1)根据处理数据类型的不同分为  字节流和字符流

       字节流:每次读取(写出)一个字节,当传输的资源文件有中文时,就会出现乱码;

  字符流:每次读取(写出)两个字节,有中文时,使用该流就可以正确传输显示中文。

(2)根据数据流向的不同分为  输入流和输出流

       输入流:从别的地方(本地文件,网络上的资源等)获取资源输入到我们的程序中;

    输出流:从我们的程序中输出到别的地方(本地文件)。

(3)按功能不同分为 节点流、处理流。

        节点流:以从或向一个特定的地方(节点)读写数据。如FileInputStream 

   处理流:是对一个已存在的流的连接和封装,通过所封装的流的功能调用实现数据读写。如BufferedReader。处理流的构造方法总是要带一个其他的流对象做参数。一个流对象经过其他流的多次包装。

三、IO框架

有了上面的基本概念之后,我们看看java io的框架。

Java语言定义了许多类专门负责各种方式的输入/输出,这些类都被放在java.io包中。其中,所有输入流类都是抽象类InputStream(字节输入流)或抽象类Reader(字符输入流)的子类;而所有输出流都是抽象类OutputStream(字节输出流)或抽象类Writer(字符输出流)的子类。

3.1 输入流

3.1.1 InputStream类

InputStream类是字节输入流的抽象类,是所有字节输入流的父类。该类中所有方法遇到错误时都会引发IOException异常。
InputStream类的具体层次结构如图所示。

 从中,我们可以看出:

(1)InputStream是所有的输入字节流的父类,它是一个抽象类。

(2) ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream是三种基本的介质流,它们分别从Byte数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据。

(3)PipedInputStream是管道输入流,它和PipedOutputStream一起使用,能实现多线程间的管道通信。

(4)ObjectInputStream 是对象输入流。它和ObjectOutputStream一起,用来提供对“基本数据或对象”的持久存储。

(5)FilterInputStream 是过滤输入流。它是DataInputStream和BufferedInputStream等的父类。BufferedInputStream 是缓冲输入流。它的作用是为另一个输入流添加缓冲功能。DataInputStream 是数据输入流。它是用来装饰其它输入流,它“允许应用程序以与机器无关方式从底层输入流中读取基本 Java 数据类型”。

(6)FileInputStream 是文件输入流。它通常用于对文件进行读取操作。

3.1.2 Reader类

Java中的字符是Unicode编码,是双字节的。InputStream是用来处理字节的,并不适合处理字符文本。Java为字符文本的输入专门提供了一套单独的类Reader,但Reader类并不是InputStream类的替换者,只是在处理字符串时简化了编程。Reader类是字符输入流的抽象类,所有字符输入流的实现都是它的子类。
Reader类的具体层次结构如图所示。

(1) Reader 是以字符为单位的输入流的超类。它提供了read()接口来取字符数据。
(2) CharArrayReader 是字符数组输入流。它用于读取字符数组,它继承于Reader。操作的数据是以字符为单位!
(3) PipedReader 是字符类型的管道输入流。它和PipedWriter一起是可以通过管道进行线程间的通讯。在使用管道通信时,必须将PipedWriter和PipedReader配套使用。
(4) FilterReader 是字符类型的过滤输入流。
(5) BufferedReader 是字符缓冲输入流。它的作用是为另一个输入流添加缓冲功能。
(6) InputStreamReader 是字节转字符的输入流。它是字节流通向字符流的桥梁:它使用指定的 charset 读取字节并将其解码为字符。
(7) FileReader 是字符类型的文件输入流。它通常用于对文件进行读取操作。

3.2 输出流

3.2.1 OutputStream类

OutputStream类是字节输出流的抽象类,此抽象类是表示输出字节流的所有类的超类。OutputStream类中的所有方法均返回void,在遇到错误时会引发IOException异常。OutputStream类的具体层次如图所示。

(1) OutputStream 是以字节为单位的输出流的超类。OutputStream提供了write()接口从输出流中读取字节数据。
(2) ByteArrayOutputStream 是字节数组输出流。写入ByteArrayOutputStream的数据被写入一个 byte 数组。缓冲区会随着数据的不断写入而自动增长。可使用 toByteArray() 和 toString() 获取数据。
(3) PipedOutputStream 是管道输出流,它和PipedInputStream一起使用,能实现多线程间的管道通信。
(4) FilterOutputStream 是过滤输出流。它是DataOutputStream,BufferedOutputStream和PrintStream的超类。
(5) DataOutputStream 是数据输出流。它是用来装饰其它输出流,它“允许应用程序以与机器无关方式向底层写入基本 Java 数据类型”。
(6) BufferedOutputStream 是缓冲输出流。它的作用是为另一个输出流添加缓冲功能。
(7) PrintStream 是打印输出流。它是用来装饰其它输出流,能为其他输出流添加了功能,使它们能够方便地打印各种数据值表示形式。
(8) FileOutputStream 是文件输出流。它通常用于向文件进行写入操作。
(9) ObjectOutputStream 是对象输出流。它和ObjectInputStream一起,用来提供对“基本数据或对象”的持久存储。

3.2.2 Writer类

Writer类是字符输出流的抽象类,所有字符输出类的实现都是它的子类。Writer类的层次结构如图所示。

 (1) Writer 是以字符为单位的输出流的超类。它提供了write()接口往其中写入数据。
(2) CharArrayWriter 是字符数组输出流。它用于读取字符数组,它继承于Writer。操作的数据是以字符为单位!
(3) PipedWriter 是字符类型的管道输出流。它和PipedReader一起是可以通过管道进行线程间的通讯。在使用管道通信时,必须将PipedWriter和PipedWriter配套使用。
(4) FilterWriter 是字符类型的过滤输出流。
(5) BufferedWriter 是字符缓冲输出流。它的作用是为另一个输出流添加缓冲功能。
(6) OutputStreamWriter 是字节转字符的输出流。它是字节流通向字符流的桥梁:它使用指定的 charset 将字节转换为字符并写入。
(7) FileWriter 是字符类型的文件输出流。它通常用于对文件进行读取操作。
(8) PrintWriter 是字符类型的打印输出流。它是用来装饰其它输出流,能为其他输出流添加了功能,使它们能够方便地打印各种数据值表示形式。

3.3 以字节为单位的输入流和输出流的关联框架图

3.4  以字符为单位的输入流和输出流关联的框架图

3.4 字节和字符的输入流对应关系

 

3.5  字节和字符的输出流对应关系

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