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Kale的数字花园
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JAVAOOP

生活中，你肯定经历过这样的场景。当你编辑一个文本文件，忘记了ctrl+s ，可能文件就白白编辑了。当你电脑上插入一个U盘，可以把一个视频，拷贝到你的电脑硬盘里。那么数据都是在哪些设备上的呢？键盘、内存、硬盘、外接设备等等。 我们把这种数据的

JavaSE

二、IO流概述

2.1 什么是IO

生活中，你肯定经历过这样的场景。当你编辑一个文本文件，忘记了ctrl+s ，可能文件就白白编辑了。当你电脑上插入一个U盘，可以把一个视频，拷贝到你的电脑硬盘里。那么数据都是在哪些设备上的呢？键盘、内存、硬盘、外接设备等等。

我们把这种数据的传输，可以看做是一种数据的流动，按照流动的方向，以内存为基准，分为输入input 和输出output ，即流向内存是输入流，流出内存的输出流。

Java中I/O操作主要是指使用java.io包下的内容，进行输入、输出操作。输入也叫做读取数据，输出也叫做作写出数据。

2.2 IO的分类

根据数据的流向分为：输入流和输出流。

  • 输入流 ：把数据从其他设备上读取到内存中的流。
  • 输出流 ：把数据从内存 中写出到其他设备上的流。

格局数据的类型分为：字节流和字符流。

  • 字节流 ：以字节为单位，读写数据的流。
  • 字符流 ：以字符为单位，读写数据的流。

2.3 IO的流向说明图解

2.4 IO顶级父类们

名称 输入流 输出流
字节流 字节输入流InputStream 字节输出流OutputStream
字符流 字符输入流Reader 字符输出流Writer

三、字节流

3.1 一切皆为字节

一切文件数据(文本、图片、视频等)在存储时，都是以二进制数字的形式保存，都一个一个的字节，那么传输时一样如此。所以，字节流可以传输任意文件数据。在操作流的时候，我们要时刻明确，无论使用什么样的流对象，底层传输的始终为二进制数据。

3.2 OutputStream

java.io.OutputStream抽象类是表示字节输出流的所有类的超类，将指定的字节信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

方法名 说明
public abstract void write(int b) 将指定的字节输出流。
public void write(byte[] b) 将 b.length字节从指定的字节数组写入此输出流。
public void write(byte[] b, int off, int len) 从指定的字节数组写入 len字节，从偏移量 off开始输
public void close() 关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
public void flush() 刷新此输出流并强制任何缓冲的输出字节被写出。

注意事项

close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

3.3 FileOutputStream类

java.io.FileOutputStream类是文件输出流，用于将数据写出到文件。

3.3.1 构造方法

方法名 说明
public FileOutputStream(File file) 创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。
public FileOutputStream(String name) 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

注意事项

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有这个文件，会创建该文件。如果有这个文件，会清空这个文件的数据。

代码演示

public class FileOutputStreamConstructor throws IOException {
    public static void main(String[] args) {
   	 	// 使用File对象创建流对象
        File file = new File("a.txt");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
      
        // 使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("b.txt");
    }
}

3.3.2 写出字节数据

写单个字节

使用write(int b) 方法，每次可以写出一个字节数据，代码使用演示：

public class FOSWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");     
      	// 写出数据
      	fos.write(97); // 写出第1个字节
      	fos.write(98); // 写出第2个字节
      	fos.write(99); // 写出第3个字节
      	// 关闭资源
        fos.close();
    }
}

写出字节数组

使用write(byte[] b)，每次可以写出数组中的数据，代码使用演示：

public class FOSWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");     
      	// 字符串转换为字节数组
      	byte[] b = "我爱Java!".getBytes();
      	// 写出字节数组数据
      	fos.write(b);
      	// 关闭资源
        fos.close();
    }
}

写出指定长度字节数组

使用write(byte[] b, int off, int len) ,每次写出从off索引开始，len个字节，代码使用演示：

public class FOSWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");     
      	// 字符串转换为字节数组
      	byte[] b = "abcde".getBytes();
		// 写出从索引2开始，2个字节。索引2是c，两个字节，也就是cd。
        fos.write(b,2,2);
      	// 关闭资源
        fos.close();
    }
}

3.3.3 数据追加续写

 经过以上的演示，每次程序运行，创建输出流对象，都会清空目标文件中的数据。如何保留目标文件中数据，还能继续添加新数据呢？我们就需要了解其他两个构造方法了！
方法名 说明
public FileOutputStream(File file,boolean append) 创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。
public FileOutputStream(String name, boolean append) 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

这两个构造方法，参数中都需要传入一个boolean类型的值，true 表示追加数据，false 表示清空原有数据。这样创建的输出流对象，就可以指定是否追加续写了

public class FOSWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt"，true);     
      	// 字符串转换为字节数组
      	byte[] b = "abcde".getBytes();
		// 写出从索引2开始，2个字节。索引2是c，两个字节，也就是cd。
        fos.write(b);
      	// 关闭资源
        fos.close();
    }
}

3.3.4 写出换行

如果写的数据比较多，那么就会在文件中在一行展示。会造成阅读不方便。我们现在的需求是，每写一次数据，都要从下行开始，这个时候就要涉及到换行的问题。
  • 回车符\r和换行符\n ：
    • 回车符：回到一行的开头（return）。
    • 换行符：下一行（newline）。
  • 系统中的换行：
    • Windows系统里，每行结尾是 回车+换行 ，即\r\n；
    • Unix系统里，每行结尾只有 换行 ，即\n；
    • Mac系统里，每行结尾是 回车 ，即\r。从 Mac OS X开始与Linux统一。

代码演示

public class FOSWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");  
      	// 定义字节数组
      	byte[] words = {97,98,99,100,101};
      	// 遍历数组
        for (int i = 0; i < words.length; i++) {
          	// 写出一个字节
            fos.write(words[i]);
          	// 写出一个换行, 换行符号转成数组写出
            fos.write("\r\n".getBytes());
        }
      	// 关闭资源
        fos.close();
    }
}

3.4 InputStream

java.io.InputStream抽象类是表示字节输入流的所有类的超类，可以读取字节信息到内存中。它定义了字节输入流的基本共性功能方法

方法名 说明
public void close() 关闭此输入流并释放与此流相关联的任何系统资源。
public abstract int read() 从输入流读取数据的下一个字节。
public int read(byte[] b) 从输入流中读取一些字节数，并将它们存储到字节数组 b中 。

close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

3.5 FileInputStream类

java.io.FileInputStream类是文件输入流，从文件中读取字节。

3.5.1 FileInputStream类构造

方法名 说明
FileInputStream(File file) 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的 File对象 file命名。
FileInputStream(String name) 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的路径名 name命名。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有该文件,会抛出FileNotFoundException

public class FileInputStreamConstructor throws IOException{
    public static void main(String[] args) {
   	 	// 使用File对象创建流对象
        File file = new File("a.txt");
        FileInputStream fos = new FileInputStream(file);
      
        // 使用文件名称创建流对象
        FileInputStream fos = new FileInputStream("b.txt");
    }
}

3.5.2 读取字节数据

一次读取一个字节

read方法，每次可以读取一个字节的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回-1

public class FISRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
      	// 使用文件名称创建流对象
       	FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
      	// 读取数据，返回一个字节
        int read = fis.read();
        System.out.println((char) read);
        read = fis.read();
        System.out.println((char) read);
        read = fis.read();
        System.out.println((char) read);
        read = fis.read();
        System.out.println((char) read);
        read = fis.read();
        System.out.println((char) read);
      	// 读取到末尾,返回-1
       	read = fis.read();
        System.out.println( read);
		// 关闭资源
        fis.close();
    }
}

循环改进读取方式

public class FISRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
      	// 使用文件名称创建流对象
       	FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
      	// 定义变量，保存数据
        int b ；
        // 循环读取
        while ((b = fis.read())!=-1) {
            System.out.println((char)b);
        }
		// 关闭资源
        fis.close();
    }
}

一次读取一个字节数组

read(byte[] b)，每次读取b的长度个字节到数组中，返回读取到的有效字节个数，读取到末尾时，返回-1

public class FISRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
      	// 使用文件名称创建流对象.
       	FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
      	// 定义变量，作为有效个数
        int len ；
        // 定义字节数组，作为装字节数据的容器   
        byte[] b = new byte[2];
        // 循环读取
        while (( len= fis.read(b))!=-1) {
           	// 每次读取后,把数组变成字符串打印
            System.out.println(new String(b));
        }
		// 关闭资源
        fis.close();
    }
}

错误数据d，是由于最后一次读取时，只读取一个字节e，数组中，上次读取的数据没有被完全替换，所以要通过len ，获取有效的字节

public class FISRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
      	// 使用文件名称创建流对象.
       	FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
      	// 定义变量，作为有效个数
        int len ；
        // 定义字节数组，作为装字节数据的容器   
        byte[] b = new byte[2];
        // 循环读取
        while (( len= fis.read(b))!=-1) {
           	// 每次读取后,把数组的有效字节部分，变成字符串打印
            System.out.println(new String(b，0，len));//  len 每次读取的有效字节个数
        }
		// 关闭资源
        fis.close();
    }
}

3.6 图片复制

3.6.1 复制原理

3.6.2 代码实现

public class Copy {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.创建流对象
        // 1.1 指定数据源
        FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\test.jpg");
        // 1.2 指定目的地
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test_copy.jpg");

        // 2.读写数据
        // 2.1 定义数组
        byte[] b = new byte[1024];
        // 2.2 定义长度
        int len;
        // 2.3 循环读取
        while ((len = fis.read(b))!=-1) {
            // 2.4 写出数据
            fos.write(b, 0 , len);
        }

        // 3.关闭资源
        fos.close();
        fis.close();
    }
}

四、字符流

当使用字节流读取文本文件时，可能会有一个小问题。就是遇到中文字符时，可能不会显示完整的字符，那是因为一个中文字符可能占用多个字节存储。所以Java提供一些字符流类，以字符为单位读写数据，专门用于处理文本文件。

4.1 Reader

java.io.Reader抽象类是表示用于读取字符流的所有类的超类，可以读取字符信息到内存中。它定义了字符输入流的基本共性功能方法。

方法名 说明
public void close() 关闭此流并释放与此流相关联的任何系统资源。
public int read() 从输入流读取一个字符。
public int read(char[] cbuf) 从输入流中读取一些字符，并将它们存储到字符数组 cbuf中

4.2 FileReader类

java.io.FileReader类是读取字符文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

注意事项

  1. 字符编码：字节与字符的对应规则。Windows系统的中文编码默认是GBK编码表。idea中UTF-8
  2. 字节缓冲区：一个字节数组，用来临时存储字节数据。

4.2.1 FileReader类构造方法

方法名 说明
FileReader(File file) 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的File对象。
FileReader(String fileName) 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的文件的名称。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。类似于FileInputStream 。

代码演示

public class FileReaderConstructor throws IOException{
    public static void main(String[] args) {
   	 	// 使用File对象创建流对象
        File file = new File("a.txt");
        FileReader fr = new FileReader(file);
      
        // 使用文件名称创建流对象
        FileReader fr = new FileReader("b.txt");
    }
}

4.2.2 读取字符数据

一次读取一个字符

read方法，每次可以读取一个字符的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回-1

public class FRRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
      	// 使用文件名称创建流对象
       	FileReader fr = new FileReader("read.txt");
      	// 定义变量，保存数据
        int b ；
        // 循环读取
        while ((b = fr.read())!=-1) {
            System.out.println((char)b);
        }
		// 关闭资源
        fr.close();
    }
}

一次读取一个字符数组

read(char[] cbuf)，每次读取b的长度个字符到数组中，返回读取到的有效字符个数，读取到末尾时，返回-1

public class FRRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
      	// 使用文件名称创建流对象
       	FileReader fr = new FileReader("read.txt");
      	// 定义变量，保存有效字符个数
        int len ；
        // 定义字符数组，作为装字符数据的容器
         char[] cbuf = new char[2];
        // 循环读取
        while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {
            System.out.println(new String(cbuf));
        }
		// 关闭资源
        fr.close();
    }
}

4.3 Writer

java.io.Writer抽象类是表示用于写出字符流的所有类的超类，将指定的字符信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

方法名 说明
void write(int c) 写入单个字符
void write(char[] cbuf) 写入字符数组。
abstract void write(char[] cbuf, int off, int len) 写入字符数组的某一部分,off数组的开始索引,len写的字符个数
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,off字符串的开始索引,len写的字符个数。
void flush() 刷新该流的缓冲。
void close() 关闭此流，但要先刷新它。

4.4 FileWriter类

java.io.FileWriter类是写出字符到文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

4.4.1 FileWriter类构造方法

方法名 说明
FileWriter(File file) 创建一个新的 FileWriter，给定要读取的File对象。
FileWriter(String fileName) 创建一个新的 FileWriter，给定要读取的文件的名称。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径，类似于FileOutputStream。

代码演示

public class FileWriterConstructor {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
   	 	// 使用File对象创建流对象
        File file = new File("a.txt");
        FileWriter fw = new FileWriter(file);
      
        // 使用文件名称创建流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("b.txt");
    }
}

4.4.2 写数据

一次写一个字符

write(int b) 方法，每次可以写出一个字符数据

public class FWWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");     
      	// 写出数据
      	fw.write(97); // 写出第1个字符
      	fw.write('b'); // 写出第2个字符
      	fw.write('C'); // 写出第3个字符
      	fw.write(30000); // 写出第4个字符，中文编码表中30000对应一个汉字。
      
      	/*
        【注意】关闭资源时,与FileOutputStream不同。
      	 如果不关闭,数据只是保存到缓冲区，并未保存到文件。
        */
        // fw.close();
    }
}

flush与close之间的区别

因为内置缓冲区的原因，如果不关闭输出流，无法写出字符到文件中。但是关闭的流对象，是无法继续写出数据的。如果我们既想写出数据，又想继续使用流，就需要flush 方法了。

  • flush ：刷新缓冲区，流对象可以继续使用。
  • close:先刷新缓冲区，然后通知系统释放资源。流对象不可以再被使用了。

代码演示

public class FWWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
        // 写出数据，通过flush
        fw.write('刷'); // 写出第1个字符
        fw.flush();
        fw.write('新'); // 继续写出第2个字符，写出成功
        fw.flush();
      
      	// 写出数据，通过close
        fw.write('关'); // 写出第1个字符
        fw.close();
        fw.write('闭'); // 继续写出第2个字符,【报错】java.io.IOException: Stream closed
        fw.close();
    }
}

注意: 即便是flush方法写出了数据，操作的最后还是要调用close方法，释放系统资源。

一次写一个字符数组

write(char[] cbuf) 和 write(char[] cbuf, int off, int len) ，每次可以写出字符数组中的数据，用法类似FileOutputStream

public class FWWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");     
      	// 字符串转换为字节数组
      	char[] chars = "Hello".toCharArray();
      
      	// 写出字符数组
      	fw.write(chars); // Hello
        fw.write(b,2,2); 
      
      	// 关闭资源
        fos.close();
    }
}

一次写一个字符串

write(String str) 和 write(String str, int off, int len) ，每次可以写出字符串中的数据，更为方便

public class FWWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");     
      	// 字符串
      	String msg = "Hello";
      
      	// 写出字符数组
      	fw.write(msg); //Hello
        fw.write(msg,2,2);	
      	
        // 关闭资源
        fos.close();
    }
}

续写和换行

public class FWWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象，可以续写数据
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt"，true);     
      	// 写出字符串
        fw.write("hello");
      	// 写出换行
      	fw.write("\r\n");
      	// 写出字符串
  		fw.write("world");
      	// 关闭资源
        fw.close();
    }
}

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