18. IO流¶
18.1. File类¶
java.io.File类:文件和文件目录路径的抽象表示形式,与平台无关
File 能新建、删除、重命名文件和目录,但 File 不能访问文件内容本身。如果需要访问文件内容本身,则需要使用输入/输出流。
想要在Java程序中表示一个真实存在的文件或目录,那么必须有一个File对象,但是Java程序中的一个File对象,可能没有一个真实存在的文件或目录。
File对象可以作为参数传递给流的构造器
常用构造器
public File(String pathname):以pathname为路径创建File对象,可以是绝对路径或者相对路径,如果pathname是相对路径,则默认的当前路径在系统属性user.dir中存储。绝对路径:是一个固定的路径,从盘符开始
相对路径:是相对于某个位置开始
public File(String parent,String child):以parent为父路径,child为子路径创建File对象。public File(File parent,String child):根据一个父File对象和子文件路径创建File对象
路径中的每级目录之间用一个路径分隔符隔开。
路径分隔符和系统有关:
windows和DOS系统默认使用\来表示UNIX和URL使用/来表示
Java程序支持跨平台运行,因此路径分隔符要慎用。为了解决这个隐患,File类提供了一个常量:
public static final String separator。根据操作系统,动态的提供分隔符。
18.1.1. File类的获取功能¶
public String getAbsolutePath():获取绝对路径public String getPath():获取路径public String getName():获取名称public String getParent():获取上层文件目录路径。若无,返回nullpublic long length():获取文件长度(即:字节数)。不能获取目录的长度。public long lastModified():获取最后一次的修改时间,毫秒值public String[] list():获取指定目录下的所有文件或者文件目录的名称数组public File[] listFiles():获取指定目录下的所有文件或者文件目录的File数组
18.1.2. File类的重命名功能¶
public boolean renameTo(File dest):把文件重命名为指定的文件路径
18.1.3. File类的判断功能¶
public boolean isDirectory():判断是否是文件目录public boolean isFile():判断是否是文件public boolean exists():判断是否存在public boolean canRead():判断是否可读public boolean canWrite():判断是否可写public boolean isHidden():判断是否隐藏
18.1.4. File类的创建功能¶
public boolean createNewFile():创建文件。若文件存在,则不创建,返回falsepublic boolean mkdir():创建文件目录。如果此文件目录存在,就不创建了。如果此文件目录的上层目录不存在,也不创建public boolean mkdirs():创建文件目录。如果上层文件目录不存在,一并创建
18.1.5. File类的删除功能¶
public boolean delete():删除文件或者文件夹
18.2. IO流原理¶
I/O是Input/Output的缩写, I/O技术是非常实用的技术,用于处理设备之间的数据传输。如读/写文件,网络通讯等。
Java程序中,对于数据的输入/输出操作以“流(stream)” 的方式进行。
java.io包下提供了各种“流”类和接口,用以获取不同种类的数据,并通过标准的方法输入或输出数据。
输入input:读取外部数据(磁盘、光盘等存储设备的数据)到程序(内存)中。
输出output:将程序(内存)数据输出到磁盘、光盘等存储设备中。
18.3. 流的分类¶
按操作数据单位不同分为:
字节流(8 bit),字符流(16 bit)
按数据流的流向不同分为:
输入流,输出流
按流的角色的不同分为:
节点流:直接从数据源或目的地读写数据
处理流:不直接连接到数据源或目的地,而是“连接”在已存在的流(节点流或处理流)之上,通过对数据的处理为程序提供更为强大的读写功能。
IO
18.4. IO 流体系¶
ios
18.5. 输入流¶
InputStream 和 Reader是所有输入流的基类InputStream:字节流(典型实现:FileInputStream)int read()从输入流中读取数据的下一个字节。返回0 到255 范围内的int 字节值。如果因为已经到达流末尾而没有可用的字节,则返回值-1。
int read(byte[] b)从此输入流中将最多 b.length 个字节的数据读入一个 byte 数组中。如果因为已经到达流末尾而没有可用的字节,则返回值 -1。否则以整数形式返回实际读取的字节数。
int read(byte[] b, int off, int len)将输入流中最多 len 个数据字节读入 byte 数组。尝试读取 len 个字节,但读取的字节也可能小于该值。以整数形式返回实际读取的字节数。如果因为流位于文件末尾而没有可用的字节,则返回值-1。
@Test public void testInputStream() throws IOException { FileInputStream stream = new FileInputStream(new File("exercise1.txt")); ByteArrayOutputStream bao = new ByteArrayOutputStream(); byte[] buf = new byte[1024]; int len; while ((len = stream.read(buf))!=-1){ bao.write(buf,0,len); System.out.println(bao.toString()); } bao.close(); stream.close(); }
Reader:字符流(典型实现:FileReader)
int read()读取单个字符。作为整数读取的字符,范围在 0 到 65535 之间 (0x00-0xffff)(2个字节的Unicode码),如果已到达流的末尾,则返回-1
int read(char [] c)将字符读入数组。如果已到达流的末尾,则返回 -1。否则返回本次读取的字符数。
int read(char [] c, int off, int len)将字符读入数组的某一部分。存到数组cbuf中,从off处开始存储,最多读len个字符。如果已到达流的末尾,则返回-1。否则返回本次读取的字符数。
@Test public void testReader() throws IOException { //1.File类的实例化 File file = new File("exercise.txt"); FileReader fileReader = new FileReader(file); char[] buffer = new char[1024]; int len; while ((len = fileReader.read(buffer)) != -1) { String s = new String(buffer, 0, len); System.out.println(s); } }
程序中打开的文件 IO 资源不属于内存里的资源,垃圾回收机制无法回收该资源,所以应该显式关闭文件 IO 资源。
FileInputStream从文件系统中的某个文件中获得输入字节。FileInputStream用于读取非文本数据之类的原始字节流。要读取字符流,需要使用FileReader
18.6. 输出流¶
OutputStream 和 WriterOutputStream:字节流void write(int b)将指定的字节写入此输出流。write 的常规协定是:向输出流写入一个字节。要写入的字节是参数b 的八个低位。b 的24 个高位将被忽略。即写入0~255范围的。
void write(byte[] b)将b.length 个字节从指定的byte 数组写入此输出流。write(b) 的常规协定是:应该与调用write(b, 0, b.length) 的效果完全相同。
void write(byte[] b,int off,int len)将指定byte 数组中从偏移量off 开始的len 个字节写入此输出流。
public void flush()throws IOException刷新此输出流并强制写出所有缓冲的输出字节,调用此方法指示应将这些字节立即写入它们预期的目标。
@Test public void testOutputStream () throws IOException { FileOutputStream stream = new FileOutputStream(new File("exercise1.txt")); stream.write("这是FileOutputStream的练习".getBytes()); stream.close(); }
Writer:字符流
void write(int c)写入单个字符。要写入的字符包含在给定整数值的 16 个低位中,16 高位被忽略。 即写入0 到65535 之间的Unicode码。
void write(char[] cbuf)写入字符数组。
void write(char[] cbuf,int off,int len)写入字符数组的某一部分。从off开始,写入len个字符
void write(String str)写入字符串。
void write(String str,int off,int len)写入字符串的某一部分。
void flush()刷新该流的缓冲,则立即将它们写入预期目标。
@Test public void testWriter() throws IOException { //1.File类的实例化 File file = new File("exercise.txt"); FileWriter fileWriter = new FileWriter(file); fileWriter.write("这是FileWriter的练习"); fileWriter.close(); }
18.7. 缓冲流¶
为了提高数据读写的速度,Java API提供了带缓冲功能的流类,在使用这些流类时,会创建一个内部缓冲区数组,缺省使用8192个字节(8Kb)的缓冲区。
缓冲流要套接在相应的节点流之上,根据数据操作单位可以把缓冲流分为:
BufferedInputStream 和 BufferedOutputStreamBufferedReader 和 BufferedWriter
当读取数据时,数据按块读入缓冲区,其后的读操作则直接访问缓冲区
当使用BufferedInputStream读取字节文件时,BufferedInputStream会一次性从文件中读取8192个(8Kb),存在缓冲区中,直到缓冲区装满了,才重新从文件中读取下一个8192个字节数组。
向流中写入字节时,不会直接写到文件,先写到缓冲区中直到缓冲区写满, BufferedOutputStream才会把缓冲区中的数据一次性写到文件里。使用方法flush()可以强制将缓冲区的内容全部写入输出流
关闭流的顺序和打开流的顺序相反。只要关闭最外层流即可,关闭最外层流也会相应关闭内层节点流
flush()方法的使用:手动将buffer中内容写入文件
如果是带缓冲区的流对象的close()方法,不但会关闭流,还会在关闭流之前刷新缓冲区,关闭后不能再写出
图片复制
@Test public void testBuffer() throws IOException { BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("photo.jpg")); BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("photo1.jpg")); byte[] buf = new byte[1024]; int len; while ((len = bis.read(buf)) != -1) { bos.write(buf, 0, len); } bos.close(); bis.close(); }
18.8. 转换流¶
转换流提供了在字节流和字符流之间的转换
Java API提供了两个转换流:
InputStreamReader:将InputStream转换为ReaderOutputStreamWriter:将Writer转换为OutputStream
字节流中的数据都是字符时,转成字符流操作更高效。 很多时候我们使用转换流来处理文件乱码问题。实现编码和解码的功能。
InputStreamReader实现将字节的输入流按指定字符集转换为字符的输入流。
需要和
InputStream套接。构造器
`public InputStreamReader(InputStream in)``
``public InputSreamReader(InputStream in,String charsetName)`
OutputStreamWriter实现将字符的输出流按指定字符集转换为字节的输出流。
需要和
OutputStream套接。构造器
public OutputStreamWriter(OutputStream out)public OutputSreamWriter(OutputStream out,String charsetName)
@Test
public void test() throws IOException {
FileInputStream fis = new FileInputStream("exercise.txt");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("exercise2.txt");
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis, "UTF-8");
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos, "GBK");
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);
String str = null;
while ((str = br.readLine()) != null) {
bw.write(str);
bw.newLine();
bw.flush();
}
bw.close();
br.close();
}
18.9. 字符编码¶
编码表的由来
计算机只能识别二进制数据,早期由来是电信号。为了方便应用计算机,让它可以识别各个国家的文字。就将各个国家的文字用数字来表示,并一一对应,形成一张表。这就是编码表。
常见的编码表
ASCII:美国标准信息交换码。用一个字节的7位可以表示。
ISO8859-1:拉丁码表。欧洲码表。用一个字节的8位表示。
GB2312:中国的中文编码表。最多两个字节编码所有字符
GBK:中国的中文编码表升级,融合了更多的中文文字符号。最多两个字节编码
Unicode:国际标准码,融合了目前人类使用的所有字符。为每个字符分配唯一的字符码。所有的文字都用两个字节来表示
UTF-8:变长的编码方式,可用1-4个字节来表示一个字符。
在Unicode出现之前,所有的字符集都是和具体编码方案绑定在一起的(即字符集≈编码方式),都是直接将字符和最终字节流绑定死了。
GBK等双字节编码方式,用最高位是1或0表示两个字节和一个字节
Unicode不完美,这里就有三个问题,一个是,我们已经知道,英文字母只用一个字节表示就够了,第二个问题是如何才能区别Unicode和ASCII?计算机怎么知道两个字节表示一个符号,而不是分别表示两个符号呢?第三个,如果和GBK等双字节编码方式一样,用最高位是1或0表示两个字节和一个字节,就少了很多值无法用于表示字符,不够表示所有字符。Unicode在很长一段时间内无法推广,直到互联网的出现。
面向传输的众多 UTF(UCS Transfer Format)标准出现了,顾名思义,UTF-8就是每次8个位传输数据,而UTF-16就是每次16个位。这是为传输而设计的编码,并使编码无国界,这样就可以显示全世界上所有文化的字符了。
Unicode只是定义了一个庞大的、全球通用的字符集,并为每个字符规定了唯一确定的编号,具体存储成什么样的字节流,取决于字符编码方案。推荐的Unicode编码是UTF-8和UTF-16。
Unicode符号范围 | UTF-8编码方式
(十六进制) | (二进制)—————————————————————– 0000 0000-0000 007F | 0xxxxxxx(兼容原来的ASCII) 0000 0080-0000 07FF | 110xxxxx 10xxxxxx 0000 0800-0000 FFFF | 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 0001 0000-0010 FFFF | 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
编码:字符串字节数组
解码:字节数组字符串
转换流的编码应用
可以将字符按指定编码格式存储
可以对文本数据按指定编码格式来解读
指定编码表的动作由构造器完成
18.10. 标准输入、输出流¶
System.in和System.out分别代表了系统标准的输入和输出设备
默认输入设备是:键盘,输出设备是:显示器
System.in的类型是InputStream
System.out的类型是PrintStream,其是OutputStream的子类FilterOutputStream 的子类
重定向:通过System类的setIn,setOut方法对默认设备进行改变。
public static void setIn(InputStream in)public static void setOut(PrintStream out)
@Test
public void testSystem() throws IOException {
System.out.println("请输入信息(退出输入e或exit):");
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String str;
while ((str = br.readLine()) != null) {
if ("e".equalsIgnoreCase(str) || "exit".equalsIgnoreCase(str)) {
System.out.println("安全退出!!");
break;
}
// 将读取到的整行字符串转成大写输出
System.out.println("-->:" + str.toUpperCase());
System.out.println("继续输入信息");
}
}
18.11. 打印流¶
实现将基本数据类型的数据格式转化为字符串输出
打印流:PrintStream和PrintWriter
提供了一系列重载的print()和println()方法,用于多种数据类型的输出
PrintStream和PrintWriter的输出不会抛出IOException异常
PrintStream和PrintWriter有自动flush功能
PrintStream 打印的所有字符都使用平台的默认字符编码转换为字节。在需要写入字符而不是写入字节的情况下,应该使用 PrintWriter 类。
System.out返回的是PrintStream的实例
18.12. 数据流¶
为了方便地操作Java语言的基本数据类型和String的数据,可以使用数据流。
数据流有两个类:(用于读取和写出基本数据类型、String类的数据)
DataInputStream 和 DataOutputStream分别套接在
InputStream 和 OutputStream子类的流上
DataInputStream中的方法boolean readBoolean()char readChar()double readDouble()long readLong()String readUTF()
DataOutputStream中的方法byte readByte()float readFloat()short readShort()int readInt()void readFully(byte[] b)
@Test
public void testDataOutputStream() throws IOException {
// 创建连接到指定文件的数据输出流对象
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("destData.dat"));
dos.writeUTF("我爱北京天安门"); // 写UTF字符串
dos.writeBoolean(false); // 写入布尔值
dos.writeLong(1234567890L); // 写入长整数
System.out.println("写文件成功!");
}
@Test
public void testDataOutputStream() throws IOException {
DataInputStream dis = new DataOutputStream(new FileInputStream("destData.dat"));
String info = dis.readUTF();
boolean flag = dis.readBoolean();
long time = dis.readLong();
System.out.println(info);
System.out.println(flag);
System.out.println(time);
}
18.13. 对象流¶
ObjectInputStream和OjbectOutputSteam用于存储和读取基本数据类型数据或对象的处理流。它的强大之处就是可以把Java中的对象写入到数据源中,也能把对象从数据源中还原回来。
序列化:用
ObjectOutputStream类保存基本类型数据或对象的机制反序列化:用
ObjectInputStream类读取基本类型数据或对象的机制ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修饰的成员变量对象的序列化
对象序列化机制允许把内存中的Java对象转换成平台无关的二进制流,从而允许把这种二进制流持久地保存在磁盘上,或通过网络将这种二进制流传输到另一个网络节点。//当其它程序获取了这种二进制流,就可以恢复成原来的Java对象
序列化的好处在于可将任何实现了Serializable接口的对象转化为字节数据,使其在保存和传输时可被还原
序列化是 RMI(Remote Method Invoke – 远程方法调用)过程的参数和返回值都必须实现的机制,而 RMI 是 JavaEE 的基础。因此序列化机制是JavaEE 平台的基础
如果需要让某个对象支持序列化机制,则必须让对象所属的类及其属性是可序列化的,为了让某个类是可序列化的,该类必须实现如下两个接口之一。否则,会抛出NotSerializableException异常
Serializable
Externalizable
凡是实现
Serializable接口的类都有一个表示序列化版本标识符的静态变量:private static final long serialVersionUID;serialVersionUID用来表明类的不同版本间的兼容性。简言之,其目的是以序列化对象进行版本控制,有关各版本反序列化时是否兼容。如果类没有显示定义这个静态常量,它的值是Java运行时环境根据类的内部细节自动生成的。若类的实例变量做了修改,serialVersionUID 可能发生变化。故建议,显式声明。
简单来说,Java的序列化机制是通过在运行时判断类的
serialVersionUID来验证版本一致性的。在进行反序列化时,JVM会把传来的字节流中的serialVersionUID与本地相应实体类的serialVersionUID进行比较,如果相同就认为是一致的,可以进行反序列化,否则就会出现序列化版本不一致的异常。(InvalidCastException)使用对象流序列化对象
若某个类实现了 Serializable 接口,该类的对象就是可序列化的:
创建一个 ObjectOutputStream
调用 ObjectOutputStream 对象的 writeObject(对象) 方法输出可序列化对象
注意写出一次,操作flush()一次
@Test public void testObjectOutputStream() throws IOException { ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.dat")); //2. oos.writeObject(new String("我爱北京天安门")); oos.flush();//刷新操作 oos.writeObject(new Person("王铭", 23)); oos.flush(); oos.writeObject(new Person("张学良", 23, 1001, new Account(5000))); oos.flush(); }
反序列化
创建一个 ObjectInputStream
调用 readObject() 方法读取流中的对象
@Test public void testObjectInputStream() throws IOException, ClassNotFoundException { ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.dat")); Object obj = ois.readObject(); String str = (String) obj; Person p = (Person) ois.readObject(); Person p1 = (Person) ois.readObject(); System.out.println(str); System.out.println(p); System.out.println(p1); }
强调:如果某个类的属性不是基本数据类型或 String 类型,而是另一个引用类型,那么这个引用类型必须是可序列化的,否则拥有该类型的Field 的类也不能序列化
18.14. RandomAccessFile¶
RandomAccessFile声明在java.io包下,但直接继承于java.lang.Object类。并且它实现了DataInput、DataOutput这两个接口,也就意味着这个类既可以读也可以写。RandomAccessFile类支持 随机访问”的方式,程序可以直接跳到文件的任意地方来读、写文件支持只访问文件的部分内容
可以向已存在的文件后追加内容
RandomAccessFile对象包含一个记录指针,用以标示当前读写处的位置。RandomAccessFile类对象可以自由移动记录指针:long getFilePointer():获取文件记录指针的当前位置void seek(long pos):将文件记录指针定位到 pos 位置构造器
public RandomAccessFile(File file, String mode)public RandomAccessFile(String name, String mode)
创建 RandomAccessFile 类实例需要指定一个 mode 参数,该参数指定 RandomAccessFile 的访问模式:
r: 以只读方式打开rw:打开以便读取和写入rwd:打开以便读取和写入;同步文件内容的更新rws:打开以便读取和写入;同步文件内容和元数据的更新
如果模式为只读r。则不会创建文件,而是会去读取一个已经存在的文件,如果读取的文件不存在则会出现异常。 如果模式为rw读写。如果文件不存在则会去创建文件,如果存在则不会创建。
图片复制
@Test public void testRandomAccessFile() throws IOException { RandomAccessFile r = new RandomAccessFile("photo.jpg", "r"); RandomAccessFile rw = new RandomAccessFile("photo3.jpg", "rw"); byte[] bytes = new byte[1024]; int len; while ((len = r.read(bytes))!=-1){ rw.write(bytes,0,len); } rw.close(); r.close(); }
使用RandomAccessFile实现数据的插入效果
@Test public void test() throws IOException { RandomAccessFile raf1 = new RandomAccessFile("hello.txt","rw"); raf1.seek(3);//将指针调到角标为3的位置 //保存指针3后面的所数据到StringBuilder中 StringBuilder builder = new StringBuilder((int) new File("hello.txt").length()); byte[] buffer = new byte[20]; int len; while((len = raf1.read(buffer)) != -1){ builder.append(new String(buffer,0,len)) ; } //调回指针,写入“xyz” raf1.seek(3); raf1.write("xyz".getBytes()); //将StringBuilder中的数据写入到文件中 raf1.write(builder.toString().getBytes()); raf1.close(); }
18.15. Path、Paths、Files类的使用¶
Paths 类提供的静态 get() 方法用来获取 Path 对象:
static Path get(String first, String … more): 用于将多个字符串串连成路径static Path get(URI uri): 返回指定uri对应的Path路径
Path 常用方法:
String toString(): 返回调用 Path 对象的字符串表示形式boolean startsWith(String path): 判断是否以 path 路径开始boolean endsWith(String path): 判断是否以 path 路径结束boolean isAbsolute(): 判断是否是绝对路径Path getParent():返回Path对象包含整个路径,不包含 Path 对象指定的文件路径Path getRoot():返回调用 Path 对象的根路径Path getFileName(): 返回与调用 Path 对象关联的文件名int getNameCount(): 返回Path 根目录后面元素的数量Path getName(int idx): 返回指定索引位置 idx 的路径名称Path toAbsolutePath(): 作为绝对路径返回调用 Path 对象Path resolve(Path p):合并两个路径,返回合并后的路径对应的Path对象File toFile(): 将Path转化为File类的对象
Files常用方法:
Path copy(Path src, Path dest, CopyOption … how): 文件的复制Path createDirectory(Path path, FileAttribute<?> … attr): 创建一个目录Path createFile(Path path, FileAttribute<?> … arr): 创建一个文件void delete(Path path): 删除一个文件/目录,如果不存在,执行报错void deleteIfExists(Path path): Path对应的文件/目录如果存在,执行删除Path move(Path src, Path dest, CopyOption…how): 将 src 移动到 dest 位置long size(Path path): 返回 path 指定文件的大小
Files常用方法:用于判断
boolean exists(Path path, LinkOption … opts): 判断文件是否存在boolean isDirectory(Path path, LinkOption … opts): 判断是否是目录boolean isRegularFile(Path path, LinkOption … opts): 判断是否是文件boolean isHidden(Path path): 判断是否是隐藏文件boolean isReadable(Path path): 判断文件是否可读boolean isWritable(Path path): 判断文件是否可写boolean notExists(Path path, LinkOption … opts): 判断文件是否不存在
Files常用方法:用于操作内容
SeekableByteChannel newByteChannel(Path path, OpenOption…how): 获取与指定文件的连接,how 指定打开方式。DirectoryStream<Path> newDirectoryStream(Path path): 打开 path 指定的目录InputStream newInputStream(Path path, OpenOption…how):获取InputStream 对象OutputStream newOutputStream(Path path, OpenOption…how): 获取 OutputStream 对象