Java 入门指南：Java IO流 —— 转换流、扫描流、打印流

转换流

转换流可以将一个字节流包装成字符流，或者将一个字符流包装成字节流。这种转换通常用于处理文本数据，如读取文本文件或将数据从网络传输到应用程序。

转换流主要有两种类型：InputStreamReader 和 OutputStreamWriter。

InputStreamReader 将一个字节输入流转换为一个字符输入流，而 OutputStreamWriter 将一个字节输出流转换为一个字符输出流。它们使用指定的字符集将字节流和字符流之间进行转换。常用的字符集包括 UTF-8、GBK、ISO-8859-1 等。

![[转换流.png]]

为提高读写效率，会在转换流上添加一层缓冲流

在使用转换流时，需要指定正确的字符集编码方式，否则可能会导致数据读取或写入出现乱码。

InputStreamReader

java.io.InputStreamReader 是 Reader 类的子类。它的作用是将字节流（InputStream）转换为字符流（Reader），同时支持指定的字符集编码方式，从而实现字符流与字节流之间的转换。

构造方法

InputStreamReader(InputStream in): 创建一个使用默认字符集的字符流。
InputStreamReader(InputStream in, String charsetName): 创建一个指定字符集（ASCII、Unicode、GBK…）的字符流。

常用方法

InputStreamReader 类的常用方法包括：

read()：从输入流中读取一个字符的数据。
read(char[] cbuf, int off, int len)：从输入流中读取 len 个字符的数据到指定的字符数组 cbuf 中，从 off 位置开始存放。
ready()：返回此流是否已准备好读取。
close()：关闭输入流。

使用示例

假设有一个字节流 InputStream，需要将其转换为字符流进行读取。

import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;public class InputStreamReaderExample {public static void main(String[] args) {// 假设有一个字节流 InputStreamInputStream inputStream = getClass().getResourceAsStream("/example.txt");try (InputStreamReader isr = new InputStreamReader(inputStream);BufferedReader br = new BufferedReader(isr)) {String line;while ((line = br.readLine()) != null) {System.out.println(line);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

示例说明

创建 InputStream：这里使用 getClass().getResourceAsStream() 方法来获取资源文件 example.txt 的 InputStream。
创建 InputStreamReader：使用 inputStream 创建一个 InputStreamReader，默认使用系统默认的字符集。
创建 BufferedReader：使用 InputStreamReader 创建一个 BufferedReader，以便逐行读取数据。
读取数据：通过 BufferedReader 的 readLine() 方法逐行读取数据，并打印出来。

如果想要指定字符集编码，可以在创建 InputStreamReader 时传递编码名称：

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(inputStream, "UTF-8");

OutputStreamWriter

java.io.OutputStreamWriter 是 Writer 的子类，字面看容易误以为是转为字符流，其实是将字符流转换为字节流，是字符流到字节流的桥梁。

构造方法

OutputStreamWriter(OutputStream in): 创建一个使用默认字符集的字符流。
OutputStreamWriter(OutputStream in, String charsetName)：创建一个指定字符集的字符流。

常用方法

write(int c)：向输出流中写入一个字符的数据。
write(char[] cbuf, int off, int len)：向输出流中写入指定字符数组 cbuf 中的 len 个字符，从 off 位置开始。
flush()：将缓冲区的数据写入输出流中。
close()：关闭输出流。

使用示例

假设要将字符数据写入一个字节流 OutputStream 中

import java.io.OutputStream;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;public class OutputStreamWriterExample {public static void main(String[] args) {// 假设有一个字节流 OutputStreamOutputStream outputStream = System.out;  // 这里使用标准输出流try (OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(outputStream, "UTF-8");BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw)) {String content = "Hello, World!";bw.write(content);bw.newLine();  // 写入换行符bw.flush();  // 确保所有数据都被写入} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

示例说明：

创建 OutputStream：这里使用标准输出流 System.out 作为 OutputStream。
创建 OutputStreamWriter：使用 outputStream 创建一个 OutputStreamWriter，并指定字符集为 "UTF-8"。
创建 BufferedWriter：使用 OutputStreamWriter 创建一个 BufferedWriter，以便高效地写入数据。
写入数据：通过 BufferedWriter 的 write() 方法写入字符串 content。
换行：使用 newLine() 方法写入换行符。
刷新：使用 flush() 方法确保所有数据都被写入。

使用转换流进行文件读写

假设有一个文本文件 input.txt，需要读取该文件的内容，并将内容写入另一个文件 output.txt。

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;public class FileReadWriteExample {public static void main(String[] args) {String inputFilePath = "input.txt";String outputFilePath = "output.txt";try (InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(inputFilePath), "UTF-8");BufferedReader br = new BufferedReader(isr);OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(outputFilePath), "UTF-8");BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw)) {String line;while ((line = br.readLine()) != null) {bw.write(line);bw.newLine();bw.flush();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

示例说明：

创建 InputStreamReader：使用 FileInputStream 创建一个 InputStreamReader，并指定字符集为 "UTF-8"。
创建 BufferedReader：使用 InputStreamReader 创建一个 BufferedReader，以便逐行读取数据。
创建 OutputStreamWriter：使用 FileOutputStream 创建一个 OutputStreamWriter，并指定字符集为 "UTF-8"。
创建 BufferedWriter：使用 OutputStreamWriter 创建一个 BufferedWriter，以便高效地写入数据。
读取和写入数据：通过 BufferedReader 的 readLine() 方法逐行读取数据，并通过 BufferedWriter 的 write() 方法写入数据。
换行：使用 newLine() 方法写入换行符。
刷新：使用 flush() 方法确保所有数据都被写入。

扫描流

扫描流 Scanner 是 java.util.Scanner 中的一个类，它可以用来从标准输入、文件、字符串等多种来源中获取输入。使用 Scanner 类能够方便、快速地从输入流中读取数据。

Scanner 类还提供了许多其他方法，例如 nextInt()、nextDouble() 等，用于读取不同数据类型的输入。

构造方法

Java 中 java.util.Scanner 类提供了多个构造方法，用于创建不同类型的 Scanner 对象。

Scanner(File source)：创建一个从指定文件中读取数据的 Scanner 对象。

File file = new File("input.txt");
Scanner scanner = new Scanner(file);

Scanner(InputStream source)：创建一个从指定输入流中读取数据的 Scanner 对象。

InputStream inputStream = System.in;
Scanner scanner = new Scanner(inputStream);

Scanner(String source)：创建一个从指定字符串中读取数据的 Scanner 对象。

String text = "Hello, world!";
Scanner scanner = new Scanner(text);

Scanner(File source, String charsetName)：创建一个从指定文件使用指定字符集编码中读取数据的 Scanner 对象。

File file = new File("input.txt");
Scanner scanner = new Scanner(file, "UTF-8");

Scanner(InputStream source, String charsetName)：创建一个从指定输入流使用指定字符集编码中读取数据的 Scanner 对象。

InputStream inputStream = System.in;
Scanner scanner = new Scanner(inputStream, "UTF-8");

上述构造方法中的 source 参数均为输入源，charsetName 参数用于指定字符集编码（可选参数）。

System.in

System.in 是 Java 标准库中的一个静态字段，它是 java.io.InputStream 类型的对象，用于表示标准输入流。在控制台应用程序中，System.in 表示标准输入（键盘输入）。

可以通过创建 Scanner 对象，并将 System.in 作为参数传递给 Scanner 构造方法，使用 Scanner 对象读取从键盘输入的数据。

Scanner scan = new Scanner(System.in);
String string = scan.nextline();
int age = scan.nextInt();
scan.close();

打印流

System.out 实际是用于获取一个 PrintStream 对象，print方法实际调用的是 PrintStream 对象的 write 方法。

PrintStream 属于字节打印流，与之对应的孪生兄弟是 PrintWriter （字符打印流）。PrintStream 是 OutputStream 的子类，PrintWriter 是 Writer 的子类。

打印流具有以下几个特点：

可以自动进行数据类型转换：打印流可以将各种数据类型转换为字符串，并输出到指定的输出流中。
可以自动进行换行操作：打印流可以在输出字符串的末尾自动添加换行符，方便输出多个字符串时的格式控制。
可以输出到控制台或者文件中：打印流可以将数据输出到控制台或者文件中，方便调试和日志记录（生产环境下更推荐使用 Logback、ELK 等）。

PrintStream 类的常用方法包括：

print()：输出一个对象的字符串表示形式。
println()：输出一个对象的字符串表示形式，并在末尾添加一个换行符。
printf()：使用指定的格式字符串和参数输出格式化的字符串。

Java 的常用转换说明符

转换符	说明
%d or %i	输出一个十进制整数。
%s	输出一个字符串。
%x or %X	输出一个十六进制整数，%x 输出小写字母，%X 输出大写字母。
%f or %F	输出一个浮点数。
%e or %E	输出一个科学计数法表示的浮点数，%e 输出小写字母 e，%E 输出大写字母 E。
%g or %G	输出一个浮点数，自动选择 %f 或 %e/%E 格式输出。
%c	输出一个字符。
%b	输出一个布尔值。
%h	输出一个哈希码（16进制）。
%n	换行符。