java -- IO流

简介

键盘、内存、硬盘、外接设备等与电脑进行交互的数据
这种数据的传输，可以看做是一种数据的流动，按照流动的方向，以内存为基准，分为 输入input 和 输出output ，即流向内存是输入流，流出内存的输出流。
Java中I/O操作主要是指使用java.io包下的内容，进行输入、输出操作。输入也叫做读取数据，输出也叫做作写出数据。
分类

根据数据的流向分为：输入流和输出流。

• 输入流 ：把数据从其他设备上读取到内存中的流。
  
• 输出流 ：把数据从内存 中写出到其他设备上的流。
  

根据数据的类型分为：字节流和字符流。

• 字节流 ：以字节为单位，读写数据的流。
  
• 字符流 ：以字符为单位，读写数据的流。
  

IO流顶层父类

类含义java.io.OutputStream字节输出流顶层父类，抽象类，定义了写出数据方法write()。java.io.InputStream字节输入流顶层父类，抽象类，定义了读取数据方法read()。java.io.Writer字符输出流顶层父类，抽象类，定义了写出数据方法write()。java.io.Reader字符输入流顶层父类，抽象类，定义了读取数据方法read()。字节流

一切文件数据(文本、图片、视频等)在存储时，都是以二进制数字的形式保存，都一个一个的字节，那么传输时一样如此。所以，字节流可以传输任意文件数据。在操作流的时候，我们要时刻明确，无论使用什么样的流对象，底层传输的始终为二进制数据。
提示：8个二进制位为1个字节，0000 0000 是1个字节。
字节输出流OutputStream

java.io.OutputStream 抽象类是表示字节输出流的所有类的超类，将指定的字节信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

• public void close() ：关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
  
• public void write(byte[] b)：将 b.length字节从指定的字节数组写入此输出流。
  
• public void write(byte[] b, int off, int len) ：从指定的字节数组写入 len字节，从偏移量 off开始输出到此输出流。
  
• public abstract void write(int b) ：将指定的字节输出流。
  

注意：close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。
FileOutputStream类

OutputStream有很多子类，我们从最简单的一个子类开始。
java.io.FileOutputStream 类是文件输出流，用于将数据写出到文件。
构造方法

• public FileOutputStream(File file)：创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。
  
• public FileOutputStream(String name)： 创建文件输出流以指定的名称写入文件。
  

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有这个文件，会创建该文件。如果有这个文件，会清空这个文件的数据。

1. public class FileOutputStreamConstructor  {
2.     public static void main(String[] args) throws IOException{
3.                     // 使用File对象创建流对象
4.         File file = new File("a.txt");
5.         FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
6.       
7.         // 使用文件名称创建流对象
8.         //FileOutputStream fos = new FileOutputStream("b.txt");
9.     }
10. }

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写出字节数据

• 写出字节：write(int b) 方法，每次可以写出一个字节数据，代码使用演示：
  

1. public static void main(String[] args) throws IOException {
2.     // 使用文件名称创建流对象
3.     FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");     
4.     // 写出数据
5.     fos.write(97); // 写出第1个字节
6.     fos.write(98); // 写出第2个字节
7.     fos.write(99); // 写出第3个字节
8.     // 关闭资源
9.     fos.close();
10. }

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注意：

• 虽然参数为int类型四个字节，但是只会保留一个字节的信息写出。
  
• 写出的整数被直接写在目的文件中。
  
• 流操作完毕后，必须释放系统资源，调用close方法，千万记得。
  

• 写出字节数组：write(byte[] b)，每次可以写出数组中的数据，代码使用演示：
  

1. public static void main(String[] args) throws IOException {
2.     // 使用文件名称创建流对象
3.     FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");     
4.     // 字符串转换为字节数组
5.     byte[] b = "abcdef".getBytes();
6.     // 写出字节数组数据
7.     fos.write(b);
8.     // 关闭资源
9.     fos.close();
10. }

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• 写出指定长度字节数组：write(byte[] b, int off, int len) ,每次写出从off索引开始，len表示写出的个字节个数。
  

1. public static void main(String[] args) throws IOException {
2.     // 使用文件名称创建流对象
3.     FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");     
4.     // 字符串转换为字节数组
5.     byte[] b = "abcde".getBytes();
6.     // 写出从索引2开始，2个字节。索引2是c，两个字节，也就是cd。
7.     fos.write(b,2,2);
8.     // 关闭资源
9.     fos.close();
10. }

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数据追加续写
经过以上的演示，每次程序运行，创建输出流对象，都会清空目标文件中的数据。如何保留目标文件中数据，还能继续添加新数据呢？

• public FileOutputStream(File file, boolean append)： 创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。
  
• public FileOutputStream(String name, boolean append)： 创建文件输出流以指定的名称写入文件。
  

这两个构造方法，参数中都需要传入一个boolean类型的值，true 表示追加数据，false 表示清空原有数据。这样创建的输出流对象，就可以指定是否追加续写了，代码使用演示：

1. public static void main(String[] args) throws IOException {
2.      // 使用文件名称创建流对象
3.      FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt"，true);     
4.      // 字符串转换为字节数组
5.      byte[] b = "abcde".getBytes();
6.      // 写出从索引2开始，2个字节。索引2是c，两个字节，也就是cd。
7.      fos.write(b);
8.      // 关闭资源
9.      fos.close();
10. }

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IO中write方法

• 我调用write方法写出数据的时候，JDK源代码中最终调用的方法是writeBytes()方法。
  
• private native void writeBytes(byte b[], int off, int len, boolean append)throws IOException
  
  
  
  • 方法是本地方法是和操作系统交互的方法。
    
  • 操作系统本身就具有IO功能，因此JVM是调用操作系统中的功能实现数据的读写！
    
  
  

字节输入流InputStream

java.io.InputStream 抽象类是表示字节输入流的所有类的超类，可以读取字节信息到内存中。它定义了字节输入流的基本共性功能方法。

• public void close() ：关闭此输入流并释放与此流相关联的任何系统资源。
  
• public abstract int read()： 从输入流读取数据的下一个字节。
  
• public int read(byte[] b)： 从输入流中读取一些字节数，并将它们存储到字节数组 b中 。
  

2.6 FileInputStream类

java.io.FileInputStream 类是文件输入流，从文件中读取字节。
构造方法

• FileInputStream(File file)： 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的 File对象 file命名。
  
• FileInputStream(String name)： 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的路径名 name命名。
  

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有该文件,会抛出FileNotFoundException

1. public class FileInputStreamConstructor {
2.     public static void main(String[] args) throws IOException{
3.                     // 使用File对象创建流对象
4.         File file = new File("a.txt");
5.         FileInputStream fos = new FileInputStream(file);
6.       
7.         // 使用文件名称创建流对象
8.         FileInputStream fos = new FileInputStream("b.txt");
9.     }
10. }

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读取字节数据

• 读取字节：read方法，每次可以读取一个字节的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回-1，代码使用演示：
  

1. public static void main(String[] args) throws IOException{
2.     // 使用文件名称创建流对象
3.     FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
4.     // 读取数据，返回一个字节
5.     int read = fis.read();
6.     System.out.println((char) read);
7.     read = fis.read();
8.     System.out.println((char) read);
9.     read = fis.read();
10.     System.out.println((char) read);
11.     read = fis.read();
12.     System.out.println((char) read);
13.     read = fis.read();
14.     System.out.println((char) read);
15.     // 读取到末尾,返回-1
16.     read = fis.read();
17.     System.out.println( read);
18.     // 关闭资源
19.     fis.close();
20. }

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注意：如果文件中存在-1，我们在读取文件时也不会直接读取到-1，因为-1是两个字节，即-和1。每个文件都会被操作系统赋予一个结束的标识，JVM调用操作系统功能实现文件读取的，因此操作系统读取到文件结束标识后，会将表示返回到JVM中，而JVM接收到文件结束标识后，返回read()方法-1。
使用循环改进：

1. public static void main(String[] args) throws IOException{
2.     // 使用文件名称创建流对象
3.     FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
4.     // 定义变量，保存数据
5.     int b = 0 ;
6.     // 循环读取
7.     while ((b = fis.read())!=-1) {
8.             System.out.println((char)b);
9.     }
10.     // 关闭资源
11.     fis.close();
12. }

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使用字节数组读取
read(byte[] b)，每次读取b的长度个字节到数组中，返回读取到的有效字节个数，读取到末尾时，返回-1 ，代码使用演示：

1. public static void main(String[] args) throws IOException{
2.     // 使用文件名称创建流对象.
3.     FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
4.     // 定义变量，作为有效个数
5.     int len ；
6.     // 定义字节数组，作为装字节数据的容器   
7.     byte[] b = new byte[2];
8.     // 循环读取
9.     while (( len= fis.read(b))!=-1) {
10.     // 每次读取后,把数组变成字符串打印
11.             System.out.println(new String(b));
12.     }
13.     // 关闭资源
14.     fis.close();
15. }

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错误数据d，是由于最后一次读取时，只读取一个字节e，数组中，上次读取的数据没有被完全替换，所以要通过len ，获取有效的字节，代码使用演示：

1. public static void main(String[] args) throws IOException{
2.     // 使用文件名称创建流对象.
3.     FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
4.     // 定义变量，作为有效个数
5.     int len ；
6.     // 定义字节数组，作为装字节数据的容器   
7.     byte[] b = new byte[2];
8.     // 循环读取
9.     while (( len= fis.read(b))!=-1) {
10.     // 每次读取后,把数组的有效字节部分，变成字符串打印
11.             System.out.println(new String(b，0，len));//  len 每次读取的有效字节个数
12.     }
13.     // 关闭资源
14.     fis.close();
15. }

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异常处理

在字节流的案例中，我们一直使用的是throws抛出异常。如果出现异常的话，程序将不会执行close()方法，因此异常需要使用try catch进行处理。

• try外声明变量，try内建立对象。
  
  
  
  • 目的是提升变量的作用域。
    
  
  
• finally中进行资源释放。
  
  
  
  • 进行流对象非空判断。
    
  • 如果有多个流对象，单独进行释放
    
  
  

1. public static void main(String[] args){
2.         FileOutputStream fos = null;
3.     try{
4.             fos.write(100);
5.     }catch(IOException ex){
6.             ex.PrintStackTrace();
7.     }finally{
8.         if(fos!=null)
9.             try{
10.                 fos.close();
11.             }catch(IOException ex){
12.                 ex.PrintStackTrace();
13.             }
14.     }
15. }

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文件复制

1. public static void main(String[] args) throws IOException {
2.      // 1.创建流对象
3.      // 1.1 指定数据源
4.      FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\test.jpg");
5.      // 1.2 指定目的地
6.      FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test_copy.jpg");
8.      // 2.读写数据
9.      // 2.1 定义数组
10.      byte[] b = new byte[1024];
11.      // 2.2 定义长度
12.      int len;
13.      // 2.3 循环读取
14.      while ((len = fis.read(b))!=-1) {
15.          // 2.4 写出数据
16.          fos.write(b, 0 , len);
17.      }
19.      // 3.关闭资源
20.      fos.close();
21.      fis.close();
22. }

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字符流

当使用字节流读取文本文件时，可能会有一个小问题。就是遇到中文字符时，可能不会显示完整的字符，那是因为一个中文字符可能占用多个字节存储。所以Java提供一些字符流类，以字符为单位读写数据，专门用于处理文本文件。
字符输入流Reader

java.io.Reader抽象类是表示用于读取字符流的所有类的超类，可以读取字符信息到内存中。它定义了字符输入流的基本共性功能方法。

• public void close() ：关闭此流并释放与此流相关联的任何系统资源。
  
• public int read()： 从输入流读取一个字符。
  
• public int read(char[] cbuf)： 从输入流中读取一些字符，并将它们存储到字符数组 cbuf中 。
  

FileReader类

java.io.FileReader 类是读取字符文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

小贴士：

• 字符编码：字节与字符的对应规则。Windows系统的中文编码默认是GBK编码表。
  idea中UTF-8
  
• 字节缓冲区：一个字节数组，用来临时存储字节数据。
  

构造方法

• FileReader(File file)： 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的File对象。
  
• FileReader(String fileName)： 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的文件的名称。
  

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。类似于FileInputStream 。

• 构造举例，代码如下：
  

1. public class FileReaderConstructor throws IOException{
2.     public static void main(String[] args) {
3.                     // 使用File对象创建流对象
4.         File file = new File("a.txt");
5.         FileReader fr = new FileReader(file);
7.         // 使用文件名称创建流对象
8.         FileReader fr = new FileReader("b.txt");
9.     }
10. }

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读取字符数据

• 读取字符：read方法，每次可以读取一个字符的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回-1，循环读取，代码使用演示：
  

1. public class FRRead {
2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
3.               // 使用文件名称创建流对象
4.                FileReader fr = new FileReader("read.txt");
5.               // 定义变量，保存数据
6.         int b ；
7.         // 循环读取
8.         while ((b = fr.read())!=-1) {
9.             System.out.println((char)b);
10.         }
11.                 // 关闭资源
12.         fr.close();
13.     }
14. }

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小贴士：虽然读取了一个字符，但是会自动提升为int类型。

• 使用字符数组读取：read(char[] cbuf)，每次读取b的长度个字符到数组中，返回读取到的有效字符个数，读取到末尾时，返回-1 ，代码使用演示：
  

1. public class FRRead {
2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
3.               // 使用文件名称创建流对象
4.                FileReader fr = new FileReader("read.txt");
5.               // 定义变量，保存有效字符个数
6.         int len ；
7.         // 定义字符数组，作为装字符数据的容器
8.          char[] cbuf = new char[2];
9.         // 循环读取
10.         while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {
11.             System.out.println(new String(cbuf));
12.         }
13.                 // 关闭资源
14.         fr.close();
15.     }
16. }

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获取有效的字符改进，代码使用演示：

1. public class FISRead {
2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
3.               // 使用文件名称创建流对象
4.                FileReader fr = new FileReader("read.txt");
5.               // 定义变量，保存有效字符个数
6.         int len ；
7.         // 定义字符数组，作为装字符数据的容器
8.         char[] cbuf = new char[2];
9.         // 循环读取
10.         while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {
11.             System.out.println(new String(cbuf,0,len));
12.         }
13.             // 关闭资源
14.         fr.close();
15.     }
16. }

复制代码

字符输出流Writer

java.io.Writer 抽象类是表示用于写出字符流的所有类的超类，将指定的字符信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

• public abstract void close() ：关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
  
• public abstract void flush()  ：刷新此输出流并强制任何缓冲的输出字符被写出。
  
• public void write(int c) ：写出一个字符。
  
• public void write(char[] cbuf)：将 b.length字符从指定的字符数组写出此输出流。
  
• public abstract void write(char[] b, int off, int len) ：从指定的字符数组写出 len字符，从偏移量 off开始输出到此输出流。
  
• public void write(String str) ：写出一个字符串。
  

FileWriter类

java.io.FileWriter 类是写出字符到文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。
构造方法

• FileWriter(File file)： 创建一个新的 FileWriter，给定要读取的File对象。
  
• FileWriter(String fileName)： 创建一个新的 FileWriter，给定要读取的文件的名称。
  

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径，类似于FileOutputStream。

• 构造举例，代码如下：
  

1. public class FileWriterConstructor {
2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
3.                     // 使用File对象创建流对象
4.         File file = new File("a.txt");
5.         FileWriter fw = new FileWriter(file);
6.       
7.         // 使用文件名称创建流对象
8.         FileWriter fw = new FileWriter("b.txt");
9.     }
10. }

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基本写出数据
写出字符：write(int b) 方法，每次可以写出一个字符数据，代码使用演示：

1. public class FWWrite {
2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
3.         // 使用文件名称创建流对象
4.         FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");     
5.               // 写出数据
6.               fw.write(97); // 写出第1个字符
7.               fw.write('b'); // 写出第2个字符
8.               fw.write('C'); // 写出第3个字符
9.               fw.write(30000); // 写出第4个字符，中文编码表中30000对应一个汉字。
10.       
11.               /*
12.         【注意】关闭资源时,与FileOutputStream不同。
13.                如果不关闭,数据只是保存到缓冲区，并未保存到文件。
14.         */
15.         // fw.close();
16.     }
17. }
18. 输出结果：
19. abC田

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小贴士：

• 虽然参数为int类型四个字节，但是只会保留一个字符的信息写出。
  
• 未调用close方法，数据只是保存到了缓冲区，并未写出到文件中。
  

关闭和刷新
因为内置缓冲区的原因，如果不关闭输出流，无法写出字符到文件中。但是关闭的流对象，是无法继续写出数据的。如果我们既想写出数据，又想继续使用流，就需要flush 方法了。

• flush ：刷新缓冲区，流对象可以继续使用。
  
• close ：关闭流，释放系统资源。关闭前会刷新缓冲区。
  

代码使用演示：

1. public class FWWrite {
2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
3.         // 使用文件名称创建流对象
4.         FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
5.         // 写出数据，通过flush
6.         fw.write('刷'); // 写出第1个字符
7.         fw.flush();
8.         fw.write('新'); // 继续写出第2个字符，写出成功
9.         fw.flush();
10.       
11.               // 写出数据，通过close
12.         fw.write('关'); // 写出第1个字符
13.         fw.close();
14.         fw.write('闭'); // 继续写出第2个字符,【报错】java.io.IOException: Stream closed
15.         fw.close();
16.     }
17. }

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小贴士：即便是flush方法写出了数据，操作的最后还是要调用close方法，释放系统资源。

写出其他数据

• 写出字符数组 ：write(char[] cbuf) 和 write(char[] cbuf, int off, int len) ，每次可以写出字符数组中的数据，用法类似FileOutputStream，代码使用演示：
  

1. public class FWWrite {
2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
3.         // 使用文件名称创建流对象
4.         FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
6.               // 字符串转换为字节数组
7.               char[] chars = "刺客伍六七".toCharArray();
9.               // 写出字符数组
10.               fw.write(chars); // 刺客伍六七
13.         fw.write(b,2,2);
15.               // 关闭资源
16.         fos.close();
17.     }
18. }

复制代码

• 写出字符串：write(String str) 和 write(String str, int off, int len) ，每次可以写出字符串中的数据，更为方便，代码使用演示：
  

1. public class FWWrite {
2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
3.         // 使用文件名称创建流对象
4.         FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
5.               // 字符串
6.               String msg = "刺客伍六七";
8.               // 写出字符数组
9.               fw.write(msg);
11.         fw.write(msg,2,2);
13.         // 关闭资源
14.         fos.close();
15.     }
16. }

复制代码

• 续写和换行：操作类似于FileOutputStream。
  

1. public class FWWrite {
2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
3.         // 使用文件名称创建流对象，可以续写数据
4.         FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt"，true);
5.               // 写出字符串
6.         fw.write("刺客");
7.               // 写出换行
8.               fw.write("\r\n");
9.               // 写出字符串
10.                   fw.write("伍六七");
11.               // 关闭资源
12.         fw.close();
13.     }
14. }

复制代码

小贴士：字符流，只能操作文本文件，不能操作图片，视频等非文本文件。
当我们单纯读或者写文本文件时  使用字符流 其他情况使用字节流

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