【Java】I/O 流篇 —— 转换流与序列化流

目录

  • 转换流
    • 原理
    • InputStreamReader 转换输入流
      • 构造方法
      • 代码示例
    • OutputStreamWriter 转换输出流
      • 构造方法
      • 代码示例
    • 练习
  • 序列化流
    • 序列化流
    • 反序列化流
    • **serialVersionUID**
      • 基本概念
      • 作用
      • 使用方式
      • transient 关键字
      • 注意事项

转换流

原理

  1. 转换流属于字符流，是字符流和字节流之间的桥梁

  2. 原理图如下：

在这里插入图片描述

  1. 作用：

    • 可以根据字符集一次读取多个字节

    • 读取数据不会乱码

    • 指定字符集读写数据（JDK 11 之后有代替方法）

    • 字节流可以使用字符流中的方法

InputStreamReader 转换输入流

构造方法

  • InputStreamReader(InputStream in)

    • 功能：创建一个使用默认字符集的 InputStreamReader 对象。

  • InputStreamReader(InputStream in, String charsetName)

    • 功能：创建一个使用指定字符集的 InputStreamReader 对象。

  • InputStreamReader(InputStream in, Charset cs)

    • 功能：创建一个使用指定 Charset 对象的 InputStreamReader 对象。

代码示例

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;public class demo {public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建一个使用默认字符集的 InputStreamReader 对象InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("aaa.txt"));int ch;while((ch = isr.read()) != -1) {System.out.print((char)ch);}// 创建一个使用指定字符集的 InputStreamReader 对象InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("aaa.txt"),"GBK");int ch;while((ch = isr.read()) != -1) {System.out.print((char)ch);}// 创建一个使用指定 `Charset` 对象的 InputStreamReader 对象InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("aaa.txt"),Charset.forName("UTF-8"));int ch;while((ch = isr.read()) != -1) {System.out.print((char)ch);}isr.close();}	
}

JDK 11 给出了以上方法的替代方法，可以直接使用 FileReader：

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.nio.charset.Charset;public class demo {public static void main(String[] args) throws IOException {FileReader fr = new FileReader("aaa.txt",Charset.forName("UTF-8"));int ch;while((ch = fr.read()) != -1) {System.out.println((char)ch);}fr.close();}	
}

OutputStreamWriter 转换输出流

构造方法

  • OutputStreamWriter(OutputStream out)

    • 功能：创建一个使用默认字符集的 OutputStreamWriter 对象。

  • OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName)

    • 功能：创建一个使用指定字符集的 OutputStreamWriter 对象。

  • OutputStreamWriter(OutputStream out, Charset cs)

    • 功能：创建一个使用指定 Charset 对象的 OutputStreamWriter 对象。

代码示例

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStreamWriter;public class demo {public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建一个使用默认字符集的 `OutputStreamWriter` 对象OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("bbb.txt"));osw.write("月色真美");// 创建一个使用指定字符集的 `OutputStreamWriter` 对象OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("bbb.txt"),"GBK");osw.write("月色真美");// 创建一个使用指定 `Charset` 对象的 `OutputStreamWriter` 对象OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("bbb.txt"),Charset.forName("UTF-8"));osw.write("月色真美");osw.close();}	
}

JDK 11 给出了以上方法的替代方法，可以直接使用 FileWriter：

import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.nio.charset.Charset;public class demo {public static void main(String[] args) throws IOException {FileWriter fw = new FileWriter("bbb.txt",Charset.forName("UTF-8"));fw.write("月色真美");fw.close();}	
}

练习

要求：利用字节流读取文件中的数据，每次读一整行，而且不能出现乱码

思路：

  1. 字节流读取中文会出现乱码，但是字符流不会
  2. 字节流没有 readLine 方法，但是缓冲流有

代码示例：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;public class demo {public static void main(String[] args) throws IOException {FileInputStream fis = new FileInputStream("aaa.txt");InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis);BufferedReader br = new BufferedReader(isr);String str = br.readLine();System.out.println(str);br.close();}	
}

简化一下代码：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;public class demo {public static void main(String[] args) throws IOException {BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream("aaa.txt")));String str = br.readLine();System.out.println(str);br.close();}	
}

序列化流

序列化流

序列化流，又叫对象操作输出流，可以把 Java 中的对象写到本地文件中

构造方法：public ObjectOutputStream(OutputStream out) 把基本流包装成高级流

成员方法：public final void writeObject(Object obj) 把对象序列化（写出）到文件中

代码示例：

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;class Person implements Serializable{String name;int age;public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public void setName(String name) {this.name = name;}public String getName() {return this.name;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public int getAge() {return this.age;}@Overridepublic String toString() {return "姓名：" + name + " 年龄：" + age;}public static void main(String[] args) throws IOException {Person person1 = new Person("张三", 25);ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("bbb.txt"));oos.writeObject(person1);oos.close();}
}

注意事项：

  1. 使用对象输出流将对象保存到文件时会出现 NotSerializableException 异常，需要让类实现 Serializable 接口
  2. Serializable 接口里面没有抽象方法，是标记型接口，一旦实现该接口就表示当前类可以被序列化

反序列化流

反序列化流，又叫对象操作输入流，可以把序列化到本地文件中的对象数据读取到程序中

构造方法：public ObjectInputStream(InputStream out) 把基本流包装成高级流

成员方法：public Object readObject() 把序列化到本地文件中的对象数据读取到程序中

代码示例：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;public class demo {public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("bbb.txt"));Object o = ois.readObject();System.out.println(o);ois.close();}	
}

serialVersionUID

serialVersionUID 是 Java 中用于序列化和反序列化过程的一个重要的版本控制机制，下面从基本概念、作用、使用方式、默认生成规则等方面详细介绍。

基本概念

serialVersionUID 是一个序列化版本标识符，是一个 private static final long 类型的常量，它被用于 Serializable 接口的实现类中。当一个类实现了 Serializable 接口，意味着该类的对象可以被序列化（转换为字节流）和反序列化（从字节流恢复为对象），而 serialVersionUID 用于确保在反序列化时，加载的类与序列化时的类是兼容的。

作用

  1. 版本控制：在序列化对象时，该对象的 serialVersionUID 会被写入到序列化流中。在反序列化时，JVM 会将流中的 serialVersionUID 与本地类的 serialVersionUID 进行比较。如果两者相同，JVM 认为类的版本是兼容的，可以进行反序列化操作；如果不同，会抛出 InvalidClassException 异常，防止因类的版本不兼容而导致数据丢失或错误。
  2. 保证兼容性：当类的结构发生变化（如添加、删除或修改了类的字段、方法等）时，通过手动指定 serialVersionUID，可以在一定程度上控制类的兼容性。如果开发者认为类的变化不影响反序列化，可以保持 serialVersionUID 不变，这样即使类的定义有小改动，反序列化过程仍然可以正常进行。

使用方式

  1. 手动指定 serialVersionUID

    在实现 Serializable 接口的类中，手动定义一个 serialVersionUID 常量，示例如下：

    import java.io.Serializable;public class Person implements Serializable {// 手动指定 serialVersionUIDprivate static final long serialVersionUID = 123456789L;private String name;private int age;public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public int getAge() {return age;}
}

  2. 自动生成 serialVersionUID

    大多数集成开发环境（IDE），如 IntelliJ IDEA、Eclipse 等，都提供了自动生成 serialVersionUID 的功能。以 IntelliJ IDEA 为例，当一个类实现了 Serializable 接口但未定义 serialVersionUID 时，IDE 会在类名旁边显示一个提示，点击提示即可自动生成 serialVersionUID。

transient 关键字

如果一个对象中的某个成员变量的值不想被序列化，给该成员变量加 transient 关键字修饰，该关键字标记的成员变量不参与序列化过程

import java.io.*;class User implements Serializable {private String username;// 用 transient 修饰 password，使其不被序列化private transient String password; public User(String username, String password) {this.username = username;this.password = password;}public String getUsername() {return username;}public String getPassword() {return password;}public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {User user = new User("testUser", "testPassword");ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("user.ser"));oos.writeObject(user);ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("user.ser"));User deserializedUser = (User) ois.readObject();System.out.println("Username: " + deserializedUser.getUsername());System.out.println("Password: " + deserializedUser.getPassword()); }
}

注意事项

  • 版本管理：当类的结构发生重大变化，可能影响反序列化结果时，应该更新 serialVersionUID，以避免旧版本的序列化数据被错误地反序列化。
  • 安全性：serialVersionUID 常量应该声明为 private static final long，以确保其不可修改，并且在类的所有实例中保持一致。

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