字符集、IO流（一）

一、字符集

1.1 字符集的来历

盘算机是美国人发明的，由于盘算机可以或许处置处罚的数据只能是0和1构成的二进制数据，为了让盘算机可以或许处置处罚字符，于是美国人就把他们会用到的每一个字符进行了编码（所谓编码，就是为一个字符编一个二进制数据），如下图所示：

美国人常用的字符有英笔墨母、标点符号、数字以及一些特殊字符，这些字符一共也不到128个，以是他们用1个字节来存储1字符就够了。 美国人把他们用到的字符和字符对应的编码总结成了一张码表，这张码表叫做ASCII码表（也叫ASCII字符集）
其实盘算机只在美国用是没有题目标，但是盘算机慢慢的遍及到全世界，当遍及到中国的时候，在盘算机中想要存储中文，那ASCII字符集就不够用了，因为中文太多了，随便数一数也有几万个字符。
于是中国人为了在盘算机中存储中文，也编了一个中国人用的字符集叫做GBK字符集，这里面包含2万多个汉字字符，GBK中一个汉字采用两个字节来存储，为了可以或许显示英笔墨母，GBK字符集也兼容了ASCII字符集，在GBK字符集中一个字母还是采用一个字节来存储。
1.2 汉字和字母的编码特点

需要我们注意汉字和字母的编码特点：

• 假如是存储字母，采用1个字节来存储，一共8位，此中第1位是0
  
• 假如是存储汉字，采用2个字节来存储，一共16位，此中第1位是1
  

当读取文件中的字符时，通过识别读取到的第1位是0还是1来判定是字母还是汉字

• 假如读取到第1位是0，就以为是一个字母，此时往后读1个字节。
  
• 假如读取到第1位是1，就以为是一个汉字，此时往后读2个字节。
  

1.3 Unicode字符集

在Unicode字符集中包含了世界上全部国家的笔墨，一个字符采用4个自己才存储。
在Unicode字符集中，采用一个字符4个字节的编码方案，又造成另一个题目：假如是说英语的国家，他们只需要用到26大小写字母，加上一些标点符号就够了，本身一个字节就可以表现完，用4个字节就有点浪费。
于是又对Unicode字符集中的字符进行了重新编码，一共设计了三种编码方案。分别是UTF-32、UTF-16、UTF-8; 此中比较常用的编码方案是UTF-8
下面我们详细先容一下UTF-8这种编码方案的特点。

1. 1.UTF-8是一种可变长的编码方案，工分为4个长度区
2. 2.英文字母、数字占1个字节兼容(ASCII编码)
3. 3.汉字字符占3个字节
4. 4.极少数字符占4个字节

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1.4 字符集小结

1. ASCII字符集：《美国信息交换标准代码》，包含英文字母、数字、标点符号、控制字符
2.         特点：1个字符占1个字节
4. GBK字符集：中国人自己的字符集，兼容ASCII字符集，还包含2万多个汉字
5.         特点：1个字母占用1个字节；1个汉字占用2个字节
7. Unicode字符集：包含世界上所有国家的文字，有三种编码方案，最常用的是UTF-8
8.     UTF-8编码方案：英文字母、数字占1个字节兼容(ASCII编码)、汉字字符占3个字节

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1.5 编码息争码

搞清楚字符集的知识之后，我们接下来再带着同砚们使用Java代码完成编码息争码的操作。
其实String类类中就提供了相应的方法，可以完成编码息争码的操作。

• 编码：把字符串按照指定的字符集转换为字节数组
  
• 解码：把字节数组按照指定的字符集转换为字符串
  

1. /**
2. * 目标：掌握如何使用Java代码完成对字符的编码和解码。
3. */
4. public class Test {
5.     public static void main(String[] args) throws Exception {
6.         // 1、编码
7.         String data = "a我b";
8.         byte[] bytes = data.getBytes(); // 默认是按照平台字符集（UTF-8）进行编码的。
9.         System.out.println(Arrays.toString(bytes));
11.         // 按照指定字符集进行编码。
12.         byte[] bytes1 = data.getBytes("GBK");
13.         System.out.println(Arrays.toString(bytes1));
15.         // 2、解码
16.         String s1 = new String(bytes); // 按照平台默认编码（UTF-8）解码
17.         System.out.println(s1);
19.         String s2 = new String(bytes1, "GBK");
20.         System.out.println(s2);
21.     }
22. }

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二、IO流（字节省）

2.1 IO流概述

IO流的作用：就是可以对文件或者网络中的数据进行读、写的操作。如下图所示

• 把数据从磁盘、网络中读取到步调中来，用到的是输入流。
  
• 把步调中的数据写入磁盘、网络中，用到的是输出流。
  
• 简朴记：输入流（读数据）、输出流（写数据）
  

1. IO流分为两大派系：
2.         1.字节流：字节流又分为字节输入流、字节输出流
3.         2.字符流：字符流由分为字符输入流、字符输出流

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2.2 FileInputStream读取一个字节

需要用到的方法如下图所示：有构造方法、成员方法

使用FileInputStream读取文件中的字节数据，步调如下

1. 第一步：创建FileInputStream文件字节输入流管道，与源文件接通。
2. 第二步：调用read()方法开始读取文件的字节数据。
3. 第三步：调用close()方法释放资源

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1. /**
2. * 目标：掌握文件字节输入流，每次读取一个字节。
3. */
4. public class FileInputStreamTest1 {
5.     public static void main(String[] args) throws Exception {
6.         // 1、创建文件字节输入流管道，与源文件接通。
7.         InputStream is = new FileInputStream(("file-io-app\\src\\itheima01.txt"));
9.         // 2、开始读取文件的字节数据。
10.         // public int read():每次读取一个字节返回，如果没有数据了，返回-1.
11.         int b; // 用于记住读取的字节。
12.         while ((b = is.read()) != -1){
13.             System.out.print((char) b);
14.         }
15.         
16.         //3、流使用完毕之后，必须关闭！释放系统资源！
17.         is.close();
18.     }
19. }

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这里需要注意一个题目：由于一个中文在UTF-8编码方案中是占3个字节，采用一次读取一个字节的方式，读一个字节就相当于读了1/3个汉字，此时将这个字节转换为字符，是会有乱码的。
2.3 FileInputStream读取多个字节

FileInputStream调用read()方法，可以一次读取一个字节。但是这种读取方式效率太太太太慢了。 为了提高效率，我们可以使用另一个read(byte[] bytes)的重载方法，可以一次读取多个字节，至于一次读多少个字节，就在于你通报的数组有多大。
使用FileInputStream一次读取多个字节的步调如下

1. 第一步：创建FileInputStream文件字节输入流管道，与源文件接通。
2. 第二步：调用read(byte[] bytes)方法开始读取文件的字节数据。
3. 第三步：调用close()方法释放资源

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1. /**
2. * 目标：掌握使用FileInputStream每次读取多个字节。
3. */
4. public class FileInputStreamTest2 {
5.     public static void main(String[] args) throws Exception {
6.         // 1、创建一个字节输入流对象代表字节输入流管道与源文件接通。
7.         InputStream is = new FileInputStream("file-io-app\\src\\itheima02.txt");
9.         // 2、开始读取文件中的字节数据：每次读取多个字节。
10.         //  public int read(byte b[]) throws IOException
11.         //  每次读取多个字节到字节数组中去，返回读取的字节数量，读取完毕会返回-1.
13.         // 3、使用循环改造。
14.         byte[] buffer = new byte[3];
15.         int len; // 记住每次读取了多少个字节。  abc 66
16.         while ((len = is.read(buffer)) != -1){
17.             // 注意：读取多少，倒出多少。
18.             String rs = new String(buffer, 0 , len);
19.             System.out.print(rs);
20.         }
21.         // 性能得到了明显的提升！！
22.         // 这种方案也不能避免读取汉字输出乱码的问题！！
24.         is.close(); // 关闭流
25.     }
26. }

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需要我们注意的是：read(byte[] bytes)它的返回值，表现当前这一次读取的字节个数

1. 也就是说，并不是每次读取的时候都把数组装满，比如数组是 byte[] bytes = new byte[3];
2. 第一次调用read(bytes)读取了3个字节(分别是97,98,99)，并且往数组中存，此时返回值就是3
3. 第二次调用read(bytes)读取了2个字节(分别是99,100),并且往数组中存，此时返回值是2
4. 第三次调用read(bytes)文件中后面已经没有数据了，此时返回值为-1

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还需要注意一个题目：采用一次读取多个字节的方式，也是可能有乱码的。因为也有可能读取到半个汉字的情况。
2.4 FileInputStream读取全部字节

我们可以一次性读取文件中的全部字节，然后把全部字节转换为一个字符串，就不会有乱码了。

1. // 1、一次性读取完文件的全部字节到一个字节数组中去。
2. // 创建一个字节输入流管道与源文件接通
3. InputStream is = new FileInputStream("file-io-app\\src\\itheima03.txt");
5. // 2、准备一个字节数组，大小与文件的大小正好一样大。
6. File f = new File("file-io-app\\src\\itheima03.txt");
7. long size = f.length();
8. byte[] buffer = new byte[(int) size];
10. int len = is.read(buffer);
11. System.out.println(new String(buffer));
13. //3、关闭流
14. is.close();

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1. // 1、一次性读取完文件的全部字节到一个字节数组中去。
2. // 创建一个字节输入流管道与源文件接通
3. InputStream is = new FileInputStream("file-io-app\\src\\itheima03.txt");
5. //2、调用方法读取所有字节，返回一个存储所有字节的字节数组。
6. byte[] buffer = is.readAllBytes();
7. System.out.println(new String(buffer));
9. //3、关闭流
10. is.close();

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一次读取全部字节虽然可以办理乱码题目，但是文件不能过大，假如文件过大，可能导致内存溢出。
2.5 FileOutputStream写字节

往文件中写数据需要用到OutputStream下面的一个子类FileOutputStream。写输入的流程如下图所示

1. 第一步：创建FileOutputStream文件字节输出流管道，与目标文件接通。
2. 第二步：调用wirte()方法往文件中写数据
3. 第三步：调用close()方法释放资源

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1. /**
2. * 目标：掌握文件字节输出流FileOutputStream的使用。
3. */
4. public class FileOutputStreamTest4 {
5.     public static void main(String[] args) throws Exception {
6.         // 1、创建一个字节输出流管道与目标文件接通。
7.         // 覆盖管道：覆盖之前的数据
8. //        OutputStream os =
9. //                new FileOutputStream("file-io-app/src/itheima04out.txt");
11.         // 追加数据的管道
12.         OutputStream os =
13.                 new FileOutputStream("file-io-app/src/itheima04out.txt", true);
15.         // 2、开始写字节数据出去了
16.         os.write(97); // 97就是一个字节，代表a
17.         os.write('b'); // 'b'也是一个字节
18.         // os.write('磊'); // [ooo] 默认只能写出去一个字节
20.         byte[] bytes = "我爱你中国abc".getBytes();
21.         os.write(bytes);
23.         os.write(bytes, 0, 15);
25.         // 换行符
26.         os.write("\r\n".getBytes());
28.         os.close(); // 关闭流
29.     }
30. }

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2.6 字节省复制文件

可以用这两种流共同起来使用，做一个文件复制的综合案例。
好比：我们要复制一张图片，从磁盘D:/resource/meinv.png的一个位置，复制到C:/data/meinv.png位置。
复制文件的思路如下图所示：

1. 1.需要创建一个FileInputStream流与源文件接通，创建FileOutputStream与目标文件接通
2. 2.然后创建一个数组，使用FileInputStream每次读取一个字节数组的数据，存如数组中
3. 3.然后再使用FileOutputStream把字节数组中的有效元素，写入到目标文件中

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1. /**
2. * 目标：使用字节流完成对文件的复制操作。
3. */
4. public class CopyTest5 {
5.     public static void main(String[] args) throws Exception {
6.         // 需求：复制照片。
7.         // 1、创建一个字节输入流管道与源文件接通
8.         InputStream is = new FileInputStream("D:/resource/meinv.png");
9.         // 2、创建一个字节输出流管道与目标文件接通。
10.         OutputStream os = new FileOutputStream("C:/data/meinv.png");
12.         System.out.println(10 / 0);
13.         // 3、创建一个字节数组，负责转移字节数据。
14.         byte[] buffer = new byte[1024]; // 1KB.
15.         // 4、从字节输入流中读取字节数据，写出去到字节输出流中。读多少写出去多少。
16.         int len; // 记住每次读取了多少个字节。
17.         while ((len = is.read(buffer)) != -1){
18.             os.write(buffer, 0, len);
19.         }
21.         os.close();
22.         is.close();
23.         System.out.println("复制完成！！");
24.     }
25. }

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三、IO流资源开释

3.1 JDK7以前的资源开释

在JDK7版本以前，我们可以使用try...catch...finally语句来处置处罚。格式如下

1. try{
2.     //有可能产生异常的代码
3. }catch(异常类 e){
4.     //处理异常的代码
5. }finally{
6.     //释放资源的代码
7.     //finally里面的代码有一个特点，不管异常是否发生，finally里面的代码都会执行。
8. }

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1. public class Test2 {
2.     public static void main(String[] args)  {
3.         InputStream is = null;
4.         OutputStream os = null;
5.         try {
6.             System.out.println(10 / 0);
7.             // 1、创建一个字节输入流管道与源文件接通
8.             is = new FileInputStream("file-io-app\\src\\itheima03.txt");
9.             // 2、创建一个字节输出流管道与目标文件接通。
10.             os = new FileOutputStream("file-io-app\\src\\itheima03copy.txt");
12.             System.out.println(10 / 0);
14.             // 3、创建一个字节数组，负责转移字节数据。
15.             byte[] buffer = new byte[1024]; // 1KB.
16.             // 4、从字节输入流中读取字节数据，写出去到字节输出流中。读多少写出去多少。
17.             int len; // 记住每次读取了多少个字节。
18.             while ((len = is.read(buffer)) != -1){
19.                 os.write(buffer, 0, len);
20.             }
21.             System.out.println("复制完成！！");
22.         } catch (IOException e) {
23.             e.printStackTrace();
24.         } finally {
25.             // 释放资源的操作
26.             try {
27.                 if(os != null) os.close();
28.             } catch (IOException e) {
29.                 e.printStackTrace();
30.             }
31.             try {
32.                 if(is != null) is.close();
33.             } catch (IOException e) {
34.                 e.printStackTrace();
35.             }
36.         }
37.     }
38. }

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3.2 JDK7以后的资源开释

1. try(资源对象1; 资源对象2;){
2.     使用资源的代码
3. }catch(异常类 e){
4.     处理异常的代码
5. }
7. //注意：注意到没有，这里没有释放资源的代码。它会自动是否资源

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代码如下：

1. /**
2. * 目标：掌握释放资源的方式：try-with-resource
3. */
4. public class Test3 {
5.     public static void main(String[] args)  {
6.             try (
7.           // 1、创建一个字节输入流管道与源文件接通
8.           InputStream is = new FileInputStream("D:/resource/meinv.png");
9.           // 2、创建一个字节输出流管道与目标文件接通。
10.           OutputStream os = new FileOutputStream("C:/data/meinv.png");
11.         ){
12.             // 3、创建一个字节数组，负责转移字节数据。
13.             byte[] buffer = new byte[1024]; // 1KB.
14.             // 4、从字节输入流中读取字节数据，写出去到字节输出流中。读多少写出去多少。
15.             int len; // 记住每次读取了多少个字节。
16.             while ((len = is.read(buffer)) != -1){
17.                 os.write(buffer, 0, len);
18.             }
19.             System.out.println(conn);
20.             System.out.println("复制完成！！");
22.         } catch (Exception e) {
23.             e.printStackTrace();
24.         }
25.     }
26. }

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