JAVA系列：IO流

JAVA IO流

IO流图解

在这里插入图片描述

一、什么是IO流

I/O流是Java中用于执行输入和输出操作的抽象。它们被设计成类似于流水，可以在程序和外部源（如文件、网络套接字、键盘、显示器等）之间传输数据。

按处理数据单位分为：

1字符 = 2字节、 1字节(byte) = 8位(bit)

字节流：单位是字节，处理二进制数据，可以处理任何文件类型的数据，如图片、视频、文本等。
- InputStream：InputStream是所有字节输入流的抽象基类，前面说过抽象类不能被实例化，实际上是作为模板而存在的，为所有实现类定义了处理输入流的方法。
- FileInputSream：文件输入流，一个非常重要的字节输入流，用于对文件进行读取操作。
- PipedInputStream：管道字节输入流，能实现多线程间的管道通信。
- ByteArrayInputStream：字节数组输入流，从字节数组(byte[])中进行以字节为单位的读取，也就是将资源文件都以字节的形式存入到该类中的字节数组中去。
- FilterInputStream：装饰者类，具体的装饰者继承该类，这些类都是处理类，作用是对节点类进行封装，实现一些特殊功能。
- DataInputStream：数据输入流，它是用来装饰其它输入流，作用是“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”。
- BufferedInputStream：缓冲流，对节点流进行装饰，内部会有一个缓存区，用来存放字节，每次都是将缓存区存满然后发送，而不是一个字节或两个字节这样发送，效率更高。
- ObjectInputStream：对象输入流，用来提供对基本数据或对象的持久存储。通俗点说，也就是能直接传输对象，通常应用在反序列化中。它也是一种处理流，构造器的入参是一个InputStream的实例对象。
字符流：单位是字符，只能对文本类型的数据进行处理。
- InputStreamReader：从字节流到字符流的桥梁（InputStreamReader构造器入参是FileInputStream的实例对象），它读取字节并使用指定的字符集将其解码为字符。它使用的字符集可以通过名称指定，也可以显式给定，或者可以接受平台的默认字符集。
- BufferedReader：从字符输入流中读取文本，设置一个缓冲区来提高效率。BufferedReader是对InputStreamReader的封装，前者构造器的入参就是后者的一个实例对象。
- FileReader：用于读取字符文件的便利类，new FileReader(File file)等同于new InputStreamReader(new FileInputStream(file, true),"UTF-8")，但FileReader不能指定字符编码和默认字节缓冲区大小。
- PipedReader ：管道字符输入流。实现多线程间的管道通信。
- CharArrayReader：从Char数组中读取数据的介质流。
- StringReader ：从String中读取数据的介质流。

Writer与Reader结构类似，方向相反。

按数据流方向分为：

输入流：从外部读取数据到内存中为我所有，为输入流，如读取磁盘的数据、网络的数据。
输出流：从内存中将数据输出到外部，如输出到磁盘，输出到网络通信的数据。

按功能划分为：

节点流：用来包装数据源，直接与数据源连接的流。
处理流：用来包装节点流，利用节点流来连接，jdk利用的是装饰器模式进行编写。

二、基础方法

2.1、字节流方法

字节输入流InputStream主要方法：

read() ：从此输入流中读取一个数据字节，返回-1表示读取完毕。
read(byte[] b) ：从此输入流中将最多 b.length 个字节的数据读入一个 b 数组中,等同于下面的 read(byte[] b, 0, b.length)
read(byte[] b, int off, int len) ：从此输入流中将最多 len 个字节的数据读入一个 b 数组中。
close()：关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。

字节输出流OutputStream主要方法：

write(byte[] b) ：将 b.length 个字节从指定 byte 数组写入此文件输出流中。
write(byte[] b, int off, int len) ：将指定 byte 数组中从偏移量 off 开始的 len 个字节写入此文件输出流。
write(int b) ：将指定字节写入此文件输出流。
close() ：关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。

2.2、字符流方法

字符输入流Reader主要方法：

read()：读取单个字符。
read(char[] cbuf) ：将字符读入数组。
read(char[] cbuf, int off, int len) ：将字符读入数组的某一部分。
read(CharBuffer target) ：试图将字符读入指定的字符缓冲区。
close() ：关闭此流，但要先刷新它。

字符输出流Writer主要方法：

write(char[] cbuf) ：写入字符数组。
write(char[] cbuf, int off, int len) ：写入字符数组的某一部分。
write(int c) ：写入单个字符。
write(String str) ：写入字符串。
write(String str, int off, int len) ：写入字符串的某一部分。
flush() ：刷新该流的缓冲。
close() ：关闭此流，会先刷新缓冲区它。

三、使用示例

字节流

3.1、FileInputStream / FileOutputStream

文件字节流：实现文件复制的功能

public static String inputPicturePath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\1.png";
public static String outPicturePath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2.png";// 实现文件复制功能，将inputPicturePath文件复制到outPicturePath路径。
public void fileStream() throws IOException {// 读取文件，这儿读取的是本地的图片FileInputStream fis = new FileInputStream(inputPicturePath);FileOutputStream fos = new FileOutputStream(outPicturePath);int readCount = 0;byte[] bytes = new byte[4];// while循环直到等于-1为止，表明读取结束。while ((readCount = fis.read(bytes)) != -1) {fos.write(bytes, 0, readCount);}fis.close();fos.close();}

3.2、DataOutputStream / DataInputStream / ByteArrayOutputStream / ByteArrayInputStream

数据流，是一个处理流，封装节点流操作

数组流常用场景：

内存中读取数据： ByteArrayInputStream 允许从内存中的字节数组读取数据，而无需借助磁盘或网络等外部存储设备。这在某些情况下可以提高读取速度和效率，特别是当数据已经存在于内存中时。
方便数据传输：使用 ByteArrayInputStream，可以方便地将字节数组传递给需要输入流的方法或组件，而无需将字节数组写入磁盘或进行网络传输。这样可以简化代码，并避免不必要的数据复制和存储开销。
测试和调试：在测试和调试过程中，可以使用 ByteArrayInputStream 来模拟输入流的行为，以便更容易对代码进行单元测试和调试。可以使用预定义的字节数组作为输入数据，并通过 ByteArrayInputStream 提供给待测试的方法。
数据解析和处理：有时，需要对二进制数据进行解析和处理。使用 ByteArrayInputStream 可以将字节数组转换为输入流，然后使用相应的读取方法从中读取数据。这对于处理二进制协议、解析图像或音频数据等场景非常有用。

   /*** 数据处理流* <p>* ByteArrayStream 字节数组流** @return* @throws IOException*/public void dataStream() throws IOException {// 字节数组流ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();DataOutputStream dos = new DataOutputStream(bos);// 真正调用的是 ByteArrayOutputStream的 write写入到数组中去。dos.writeBoolean(true);dos.writeInt(99);dos.writeShort(111);dos.writeDouble(3.14);// 读取数据流ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());DataInputStream dis = new DataInputStream(bis);// 读取数据时，数据类型的顺序要与写入时一样。。。System.out.println(dis.readBoolean());System.out.println(dis.readInt());System.out.println(dis.readShort());System.out.println(dis.readDouble());}

3.3、ObjectOutputStream / ObjectInputStream

对象处理流，常用在JAVA对象的序列化与反序列化。

    public void objectStream() throws IOException, ClassNotFoundException {Person person = new Person();person.setId("1");person.setName("哇哈哈");person.setAge(32);ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();// 创建对象流，这儿用的是字节数组流进行装饰。ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);// 写入对象。oos.writeObject(person);oos.writeBoolean(true);oos.flush();oos.close();ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);// 获取对象。Person person1 = (Person) ois.readObject();boolean b = ois.readBoolean();System.out.println(b);System.out.println(JSONUtil.toJsonStr(person1));}@Datapublic static class Person implements Serializable {private String id;private String name;private Integer age;}

3.4、BufferedInputStream / BufferedOutputStream

缓冲处理流。内部设置了一个缓冲区，进行存储到内存中，减少直接读取的次数，以此来提高效率。

    public void bufferedStream() throws IOException {// 读取文件FileInputStream fis = new FileInputStream(filePath);// 新建，用文件流来进行装饰。BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);FileOutputStream fos = new FileOutputStream(bufferOutputFilePath);// 用缓冲流复制文件，输出到 bufferOutputFilePathBufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);int readCount = 0;byte[] buffer = new byte[4];while ((readCount = bis.read(buffer)) != -1) {bos.write(buffer, 0, readCount);}fis.close();bis.close();bos.flush();bos.close();fos.close();}

字符流

3.1、FileReader / FileWriter

文件字符流

    public void fileStream() throws IOException {// 文件字符流读取FileReader fileReader = new FileReader(filePath);FileWriter fileWriter = new FileWriter(fileWriterPath);int readCount = 0;// 复制文件到 fileWriterPathwhile ((readCount = fileReader.read()) != -1) {fileWriter.append((char) readCount);}fileReader.close();fileWriter.close();}

3.2、BufferedReader / BufferedWriter

字符缓冲流，是个处理流，内部用具体的流进行装饰。

    public void bufferStream() throws IOException {FileReader fr = new FileReader(filePath);// 用文件流进行装饰。BufferedReader br = new BufferedReader(fr);FileWriter fw = new FileWriter(bufferWriterPath);BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);int readCount = 0;char[] buff = new char[4];// 复制文件while ((readCount = br.read(buff)) != -1) {bw.write(buff, 0, readCount);}bw.close();fw.close();br.close();fr.close();}

3.3、InputStreamReader / OutputStreamWriter

转换流，用于字节流转换为字符流。

    public void fileInputStream() throws IOException {// 创建文件字节输入流FileInputStream fis = new FileInputStream(filePath);// 装饰InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis);char[] chars = new char[4];int readCount = 0;// 创建文件字符输出流FileOutputStream fos = new FileOutputStream(inputStreamWriterPath);OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos);while ((readCount = isr.read(chars)) != -1) {// 输出到文件，复制osw.write(chars, 0, readCount);}isr.close();fis.close();osw.close();fos.close();}

3.4、CharArrayReader / CharArrayWriter

字符数组流

    public void charArrayStream() throws IOException {// 写入到数组中CharArrayWriter caw = new CharArrayWriter();caw.write("一");caw.write("二");caw.write("三");char[] charArray = caw.toCharArray();// 创建读取字符数组。CharArrayReader car = new CharArrayReader(charArray);int readCount = 0;while ((readCount = car.read()) != -1) {System.out.println((char) readCount);}car.close();caw.close();}