io 基础java

概述
Java的IO包主要关注数据源的读取和输出到目标媒介。示意图如下

常用的源数据和目标媒介如下：

• Files
• Pipes
• Network Connections
• In-memory Buffers (e.g. arrays)
• System.in, System.out, System.error

流从概念上说一个连续的数据流，既可以从流中读取数据，也可以往流中写入数据。主要分为字节流和字符流，字节流指以字节为单位进行读写，字符流指以字符为单位进行读写。
一个程序需要InputStream或者Reader从数据源读取数据，需要OutputStream或者Writer将数据写入到目标媒介中。示意图如下：

• File Access
• Network Access
• Internal Memory Buffer Access
• Inter-Thread Communication (Pipes)
• Buffering
• Filtering
• Parsing
• Reading and Writing Text (Readers / Writers)
• Reading and Writing Primitive Data (long, int etc.)
• Reading and Writing Objects

通过输入、输出、基于字节或者字符、以及其他比如缓冲、解析之类的特定用途可以将Java IO流进行如下划分：

File类
在讨论Stream的具体使用前，我们先看看IO库里面的File类。
Java文件类以抽象的方式代表文件名和目录路径名。该类主要用于文件和目录的创建、文件的查找和文件的删除等，但File对象却不能直接访问文件内容本身，要查看内容，则需要使用IO流。
通过以下构造方法创建一个File对象。

• 通过给定的父抽象路径名和子路径名字符串创建一个新的File实例。

• 通过将给定路径名字符串转换成抽象路径名来创建一个新 File 实例。

• 根据 parent 路径名字符串和 child 路径名字符串创建一个新 File 实例。

• 通过将给定的 file: URI 转换成一个抽象路径名来创建一个新的 File 实例。

由于其方法均比较简单，不再罗列，具体见https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/。一个具体的实例如下：

查看当前项目，按照字典顺序排序后，再判断其子路径是文件还是目录，并输出相关结果。

在上面的层次图中，为简便区分，用蓝色表示接口，红色表示抽象类，绿色表示类。
中，主要通过5个接口来定义区别不同的流，分别是,,,。其中的父类接口主要是用于基于的异常处理。
实现接口,而的父类接口主要是用于基于的异常处理，在后续的示例代码中将会说明。

InputStream类图

具体看的类图如下：

实现接口，并有五个子类，而其子类作为装饰功能类，类图如下：

输入流使用基本流程

其中data.txt文件内容为,程序运行日志如下：

read()
自定义的方法输入文件，然后我们构造实例，通过循环调用方法从流中读取一个字节的内容。

数据读取后可以将返回的类型转换成类型。

如果到达流末尾时，方法返回-1。此时则可以关闭流。
read(byte[])

包含了2个从中读取数据并将数据存储到缓冲数组中的方法，他们分别是：

一次性读取一个字节数组的方式，比一次性读取一个字节的方式快的多，所以，尽可能使用这两个方法代替方法。
方法会尝试读取与给定字节数组容量一样大的字节数，返回值说明了已经读取过的字节数。如果内可读的数据不足以填满字节数组，那么数组剩余的部分将包含本次读取之前的数据。记得检查有多少数据实际被写入到了字节数组中。
方法同样将数据读取到字节数组中，不同的是，该方法从数组的位置开始，并且最多将个字节写入到数组中。同样地，方法返回一个变量，告诉你已经有多少字节已经被写入到字节数组中，所以请记得在读取数据前检查上一次调用的返回值。

这两个方法都会在读取到达到流末尾时返回-1。

在这段代码中共有4个地方可能会抛出异६io 基础java0;，分别是，，，。
想象一下，从try块内部抛出异常。然后finally执行该块，而从finally块抛出的异常如果我们不捕获的话，将在调用堆栈中向上传播。
结构显示的关闭流显得单调乏味，并且异常捕获模板代码众多，看着一点都不优雅。在后可以使用结构来处理，示例如下：

我们在方法中实现了和方法一样的功能，但代码显得简洁明了。其中在括号内创建了这个资源，当程序执行离开块时，该资源将会自动关闭。如果try()括号内有多个资源，资源将按与括号内创建/列出顺序相反的顺序关闭。
IO流中，资源之所以会自动关闭，是因为IO流(包括,,,)均实现了接口，具体可参考全局类图。我们也可以将自定义类实现接口，然后
与结构一起使用。

FilterInputStream
FilterInputStream主要有4个子类，可以用来修改InputStream的内部行为。

4个字类添加的功能如下：

我们用BufferedInputStream给FileInputStream方法添加缓存区，改写后的read方法如下：

OutputStream类图

的层次关系如下:

实现和接口,其装饰功能子类，类图如下：

程序输出如下:

OutputStream常用方法如下。

write(byte[])
同样包含了将字节数据中全部或者部分数据写入到输出流中的方法，分别是和。
把字节数组中所有数据写入到输出流中。
把字节数据中从位置开始，个字节的数据写入到输出流。

flush()
的方法将所有写入到的数据冲刷到相应的目标媒介中。比如，如果输出流是，那么写入到其中的数据可能并没有真正写入到磁盘中。即使所有数据都写入到了，这些数据还是有可能保留在内存的缓冲区中。通过调用方法，可以把缓冲区内的数据刷新到磁盘(或者网络，以及其他任何形式的目标媒介)中。

close()
当你结束数据写入时，需要关闭。通过调用可以达到这一点。因为的各种方法可能会抛出异常，所以你需要把调用的关闭操作方在块中执行。如果使用基于的异常处理程序则由于实现了接口，不用显示关闭。

FilterOutputStream
FilterOutputStream主要有3个子类，可以用来修改OutputStream的内部行为。

3个字类添加的功能如下：

Reader和Writer
Reader类图
Reader类图如下,Reader实现Readable和Closeable接口，根据不同的功能有众多的子类。

子类必须实现的方法只有 read() 和 close()

read()

用于读取单个字符。在字符可用、发生 I/O 错误或者已到达流的末尾前，此方法一直阻塞。用于支持高效的单字符输入的子类应重写此方法。

返回：作为整数读取的字符，范围在 0 到 65535 之间 ( 0x00-0xffff)，如果已到达流的末尾，则返回 -1

read(char[] cbuf,int off,int len)

将字符读入数组的某一部分。在某个输入可用、发生 I/O 错误或者到达流的末尾前，此方法一直阻塞。

输出结果如下：

需要注意的是，Java内部使用UTF8编码表示字符串。输入流中一个字节可能并不等同于一个UTF8字符
，如果你从输入流中以字节为单位读取UTF8编码的文本，并且尝试将读取到的字节转换成字符，你可能会得不到预期的结果。
如果输入的文件不是UTF8编码的话，由于FileReader不能指定编码，则需要利用字节流，然后利用转换流将字节流转换为字符流。

主要的api接口如下：
write(String str)
public void write(String str) throws IOException
写入字符串。
参数：
str - 要写入的字符串
抛出：
IOException - 如果发生 I/O 错误

write(String str,int off,int len)

flush()

字节流和字符流转换
输入字节流转换
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。它使用的字符集可以由名称指定或显式给定，或者可以接受平台默认的字符集,即编码。
的构造函数输入字节流

通过调用类的方法，设置var2为null

进而调用类的方法，设置编码格式为UTF-8。

其他指定编码格式的构造函数如下：

如下我们看一个实例，从控制台输入字符串，并将输入字节流转换为字符流。

输出字节流转换
是字符流通向字节流的桥梁：可使用指定的 将要写入流中的字符编码成字节。它使用的字符集可以由名称指定或显式给定，否则将接受平台默认的字符集。
每次调用 方法都会导致在给定字符（或字符集）上调用编码转换器。在写入底层输出流之前，得到的这些字节将在缓冲区中累积。可以指定此缓冲区的大小，不过，默认的缓冲区对多数用途来说已足够大。注意，传递给 方法的字符没有缓冲。
为了获得最高效率，可考虑将 包装到 中，以避免频繁调用转换器。例如：

Java IO 的一般使用原则 ：
按数据来源或去向
文件： FileInputStream, FileOutputStream,FileReader, FileWriter
byte[] ： ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream
Char[]: CharArrayReader, CharArrayWriter
String: StringBufferInputStream, StringBufferOuputStream，StringReader, StringWriter
网络数据流： InputStream, OutputStream, Reader, Writer
按是否格式化输出
格式化输出： PrintStream, PrintWriter

按是否要缓冲
缓冲： BufferedInputStream, BufferedOutputStream, BufferedReader, BufferedWriter
按数据格式
二进制格式（只要不能确定是纯文本的） : InputStream, OutputStream 及其所有带 Stream 结束的子类。
纯文本格式（含纯英文与汉字或其他编码方式）； Reader, Writer 及其所有带 Reader, Writer 的子类。

本文详细介绍讲述了Java IO的相关内容，涉及到字节流和字符流的设计，使用原则等。

本文参考：