JavaIO基本概念

本文内容纲要：

JavaIO基本概念

JavaIO：即Java输入/输出系统。

区分Java的输入和输出：把自己当成程序，当你从外边读数据到自己这里就用输入（InputStream/Reader），向外边写数据就用输出（OutputStream/Writer）。

Stream：Java中将数据的输入输出抽象为流，流是一组有顺序的，单向的，有起点和终点的数据集合，就像水流。按照流中的最小数据单元又分为字节流和字符流。

1，字节流：以8位（即1byte，8bit）作为一个数据单元，数据流中最小的数据单元是字节。

2，字符流：以16位（即1char，2byte，16bit）作为一个数据单元，数据流中最小的数据单元是字符，Java中的字符是Unicode编码，一个字符占用两个字节。

IO的分类

流式部分和非流式部分

Java的IO主要包含两个部分：

1.流式部分：是IO的主体部分，也是本文介绍的重点，流式部分根据流向分为输入流（InputStream/Reader）和输出流（OutputStream/Writer），根据数据不同的操作单元，分为字节流（InputStream/OutputStream）和字符流（Reader/Writer），依据字节流和字符流，Java定义了用来操作数据的抽象基类InputStream/OutputStream和Reader/Writer，再根据不同应用场景（或功能），在这两种抽象基类上基于数据载体或功能派上出很多子类，用来满足文件，网络，管道等不同场景的IO需求，从而形成了Java的基本IO体系。

下面是JavaIO体系中常用的流类：

2.非流式部分：主要包含一些辅助流式部分的类，如：SerializablePermission类、File类、RandomAccessFile类和FileDescriptor等；

节点流和处理流

Javaio分类方式有很多，根据是否直接处理数据，Javaio又分为节点流和处理流，节点流是真正直接处理数据的；处理流是装饰加工节点流的。

节点流

文件流：FileInputStream，FileOutputStrean，FileReader，FileWriter，它们都会直接操作文件，直接与OS底层交互。因此他们被称为节点流，注意：使用这几个流的对象之后，需要关闭流对象，因为java垃圾回收器不会主动回收。不过在Java7之后，可以在try()括号中打开流，最后程序会自动关闭流对象，不再需要显示地close。 数组流：ByteArrayInputStream，ByteArrayOutputStream，CharArrayReader，CharArrayWriter，对数组进行处理的节点流。 字符串流：StringReader，StringWriter，其中StringReader能从String中读取数据并保存到char数组。 管道流：PipedInputStream，PipedOutputStream，PipedReader，PipedWrite，对管道进行处理的节点流。

处理流

处理流是对一个已存在的流的连接和封装，通过所封装的流的功能调用实现数据读写。如BufferedReader。

处理流的构造方法总是要带一个其他的流对象做参数。

常用处理流（通过关闭处理流里面的节点流来关闭处理流）

缓冲流：BufferedImputStrean，BufferedOutputStream，BufferedReader，BufferedWriter，需要父类作为参数构造，增加缓冲功能，避免频繁读写硬盘，可以初始化缓冲数据的大小，由于带了缓冲功能，所以就写数据的时候需要使用flush方法，另外，BufferedReader提供一个readLine()方法可以读取一行，而FileInputStream和FileReader只能读取一个字节或者一个字符，因此BufferedReader也被称为行读取器。 转换流：InputStreamReader，OutputStreamWriter，要inputStream或OutputStream作为参数，实现从字节流到字符流的转换，我们经常在读取键盘输入（System.in）或网络通信的时候，需要使用这两个类。 数据流：DataInputStream，DataOutputStream，提供将基础数据类型写入到文件中，或者读取出来。

字节流

字节输入流

下面是IO中输入字节流的继承关系。

InputStream

ByteArrayInputStream FileInputStream FilterInputStream PushbackInputStream DataInputStream BufferedInputStream LineNumberInputStream ObjectInputStream PipedInputStream SequenceInputStream StringBufferInputStream

总结：

InputStream是所有的输入字节流的父类，它是一个抽象类。 PushbackInputStream、DataInputStream和BufferedInputStream都是处理流，他们的的父类是FilterInputStream。 ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream是三种基本的介质流，它们分别从Byte数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据。PipedInputStream是从与其它线程共用的管道中读取数据。

InputStream中的三个基本的读方法

abstractintread()：读取一个字节数据，并返回读到的数据，如果返回-1，表示读到了输入流的末尾。 intread(byte[]b)：将数据读入一个字节数组，同时返回实际读取的字节数。如果返回-1，表示读到了输入流的末尾。 intread(byte[]b,intoff,intlen)：将数据读入一个字节数组，同时返回实际读取的字节数。如果返回-1，表示读到了输入流的末尾。off指定在数组b中存放数据的起始偏移位置；len指定读取的最大字节数。

字节输出流

下面是IO中输出字节流的继承关系。

OutputStream

ByteArrayOutputStream FileOutputStream FilterOutputStream BufferedOutputStream DataOutputStream PrintStream ObjectOutputStream PipedOutputStream

总结：

OutputStream是所有的输出字节流的父类，它是一个抽象类。 ByteArrayOutputStream、FileOutputStream是两种基本的介质流，它们分别向Byte数组、和本地文件中写入数据。 PipedOutputStream是向与其它线程共用的管道中写入数据。 BufferedOutputStream、DataOutputStream和PrintStream都是处理流，他们的的父类是FilterOutputStream。

outputStream中的三个基本的写方法

abstractvoidwrite(intb)：往输出流中写入一个字节。 voidwrite(byte[]b)：往输出流中写入数组b中的所有字节。 voidwrite(byte[]b,int?off,int?len)：往输出流中写入数组b中从偏移量off开始的len个字节的数据。

其它重要方法：

voidflush()：刷新输出流，强制缓冲区中的输出字节被写出。 voidclose()：关闭输出流，释放和这个流相关的系统资源。

字节流的输入与输出的对应

javaio的输入和输出是高度对应的，下图表示字节流的输入与输出的对应关系。

上图中蓝色的为主要的对应部分，红色的部分是不对应部分。紫色的虚线部分代表这些流一般要搭配使用。

我们主要看看这些字节流中不对称的几个类：

PushbackInputStream为另一个输入流添加性能，即“推回（pushback）”或“取消读取（unread）”一个字节的能力。 SequenceInputStream可以认为是一个工具类，将两个或者多个输入流当成一个输入流依次读取。完全可以从IO包中去除，还完全不影响IO包的结构。 PrintStream也可以认为是一个辅助工具。主要可以向其他输出流，或者FileInputStream写入数据，本身内部实现还是带缓冲的。本质上是对其它流的综合运用的一个工具而已。一样可以从IO包中去除！System.io和System.out就是PrintStream的实例！ StringBufferInputStream和StringBufferInputStream已经过时，还允许它存在只是为了保持版本的向下兼容而已。

搭配使用的三对类：ObjectInputStream/ObjectOutputStream和DataInputStream/DataOutputStream主要是要求写对象/数据和读对象/数据的次序要保持一致，否则可能不能得到正确的数据，甚至抛出异常（一般会如此）；PipedInputStream/PipedOutputStream在创建时一般就一起创建，调用它们的读写方法时会检查对方是否存在，或者关闭！

字符流

字符输入流Reader

下面是IO中输入字符流的继承关系。

Reader

BufferedReader LineNumberReader CharArrayReader FilterReader PushbackReader InputStreamReader FileReader PipedReader StringReader

总结：

Reader是所有的输入字符流的父类，它是一个抽象类。 CharReader、StringReader是两种基本的介质流，它们分别将Char数组、String中读取数据。PipedReader是从与其它线程共用的管道中读取数据。 BufferedReader很明显就是一个装饰器，它和其子类负责装饰其它Reader对象。 FilterReader是所有自定义具体装饰流的父类，其子类PushbackReader对Reader对象进行装饰，会增加一个行号。 InputStreamReader是一个连接字节流和字符流的桥梁，它将字节流转变为字符流。

Reader基本的三个读方法（和字节流对应）：

(1)publicintread()throwsIOException;读取一个字符，返回值为读取的字符。

(2)publicintread(charcbuf[])throwsIOException;读取一系列字符到数组cbuf[]中，返回值为实际读取的字符的数量。

(3)publicabstractintread(charcbuf[],intoff,intlen)throwsIOException;读取len个字符，从数组cbuf[]的下标off处开始存放，返回值为实际读取的字符数量，该方法必须由子类实现。

字符输出流Writer

下面是IO中输出字符流的继承关系。

Writer

BufferedWriter CharArrayWriter FilterWriter OutputStreamWriter FileWriter PipedWriter PrintWriter StringWriter

总结（和字节输出流对应）：

Writer是所有的输出字符流的父类，它是一个抽象类。 CharArrayWriter、StringWriter是两种基本的介质流，它们分别向Char数组、String中写入数据。PipedWriter是向与其它线程共用的管道中写入数据。 BufferedWriter是一个装饰器为Writer提供缓冲功能。 PrintWriter和PrintStream极其类似，功能和使用也非常相似。 OutputStreamWriter是OutputStream到Writer转换的桥梁，它的子类FileWriter其实就是一个实现此功能的具体类。

writer的主要写方法：

publicvoidwrite(intc)throwsIOException；//写单个字符 publicvoidwrite(charcbuf[])throwsIOException；//将字符数组cbuf[]写到输出流。 publicabstractvoidwrite(charcbuf[],intoff,intlen)throwsIOException；//将字符数组cbuf[]中的从索引为off的位置处开始的len个字符写入输出流。 publicvoidwrite(Stringstr)throwsIOException；//将字符串str中的字符写入输出流。 publicvoidwrite(Stringstr,intoff,intlen)throwsIOException；//将字符串str中从索引off开始处的len个字符写入输出流。

字符流的输入与输出的对应

可参照（字节流的输入与输出的对应）记忆

JavaIO常见用法

1、读取键盘输入，打印到控制台在刷题网站刷算法题的时候，在程序开头都需要和键盘进行交互，常常用到行夺取器BufferedReader和转换流InputStreamReader。

publicstaticvoidkeyInAndPrintConsole()throwsIOException{ PrintWriterout=null; BufferedReaderbr=null; try{ System.out.println("请输入:"); out=newPrintWriter(System.out,true); br=newBufferedReader(newInputStreamReader(System.in)); Stringline=null; while((line=br.readLine())!=null){ if(line.equals("exit")){ System.exit(1); } out.println(line); } }catch(IOExceptione){ e.printStackTrace(); }finally{ out.close(); br.close(); } }

运行结果：

2、用字节流读写文件

因为是用字节流来读媒介，所以对应的流是InputStream和OutputStream，并且媒介对象是文件，所以用到子类是FileInputStream和FileOutputStream，这里还可以通过BufferedInputStream用缓冲流来读取文件。

publicstaticvoidreadAndWriteByteToFile()throwsIOException{ InputStreamis=null; OutputStreamos=null; try{ //在try()中打开文件会在结尾自动关闭 is=newFileInputStream("D:/FileInputStreamTest.txt"); os=newFileOutputStream("D:/FileOutputStreamTest.txt"); byte[]buf=newbyte[4]; inthasRead=0; while((hasRead=is.read(buf))>0){ os.write(buf,0,hasRead); } System.out.println("writesuccess"); }catch(Exceptione){ e.printStackTrace(); }finally{ os.close(); is.close(); } }

运行结果:

3、用字符流进行读写操作

（1）FileReader和FileWriter

//在try()中打开的文件，JVM会自动关闭 publicstaticvoidreadAndWriteCharToFile()throwsIOException{ Readerreader=null; Writerwriter=null; try{ FilereadFile=newFile("d:/FileInputStreamTest.txt"); reader=newFileReader(readFile); FilewriteFile=newFile("d:/FileOutputStreamTest.txt"); writer=newFileWriter(writeFile); char[]byteArray=newchar[(int)readFile.length()]; intsize=reader.read(byteArray); System.out.println("大小:"+size+"个字符;内容:"+newString(byteArray)); writer.write(byteArray); }catch(Exceptione){ e.printStackTrace(); }finally{ reader.close(); writer.close(); } }

运行结果:

（2）StringReader和StringWriter

publicstaticvoidstringNode()throwsIOException{ StringReadersr=null; StringWritersw=null; try{ Stringstr="学习不刻苦 "+"不如卖红薯; "; char[]buf=newchar[32]; inthasRead=0; //StringReader将以String字符串为节点读取数据 sr=newStringReader(str); while((hasRead=sr.read(buf))>0){ System.out.print(newString(buf,0,hasRead)); } //由于String是一个不可变类，因此创建StringWriter时，实际上是以一个StringBuffer作为输出节点 sw=newStringWriter(); sw.write("黑夜给了我黑色的眼睛 "); sw.write("我却用它寻找光明 "); //toString()返回sw节点内的数据 System.out.println(sw.toString()); }catch(Exceptione){ e.printStackTrace(); }finally{ sw.close(); sr.close(); } }

运行结果：

4、字节流转换为字符流

在例3中用字符流读文件时，打印到控制台的中文会乱码，使用转换流可以解决这一问题。

publicstaticvoidconvertByteToChar()throwsIOException{ InputStreamis=null; Readerreader=null; try{ Filefile=newFile("d:/FileInputStreamTest.txt"); is=newFileInputStream(file); reader=newInputStreamReader(is,"gbk"); char[]byteArray=newchar[(int)file.length()]; intsize=reader.read(byteArray); System.out.println("大小:"+size+";内容:"+newString(byteArray)); }catch(Exceptione){ e.printStackTrace(); }finally{ reader.close(); is.close(); } }

运行结果:

5、随机读写文件使用RandomAccessFile可以实现对文件的随机读取，主要是通过seek（）方法实现指针偏移。

publicstaticvoidrandomAccessFileReadAndWrite()throwsIOException{ RandomAccessFilerandomAccessFile=null; try{ //创建一个RandomAccessFile对象 randomAccessFile=newRandomAccessFile("d:/File.txt","rw"); //通过seek方法来移动指针 randomAccessFile.seek(10); //获取当前指针 longpointerBegin=randomAccessFile.getFilePointer(); //从当前指针开始读 byte[]contents=newbyte[10]; randomAccessFile.read(contents); longpointerEnd=randomAccessFile.getFilePointer(); System.out.println("pointerBegin:"+pointerBegin+" "+"pointerEnd:"+pointerEnd+" "+newString(contents)); randomAccessFile.seek(20); //获取当前指针 longbegin=randomAccessFile.getFilePointer(); randomAccessFile.write(contents); longend=randomAccessFile.getFilePointer(); System.out.println("begin:"+begin+" "+"end:"+end+" "); }catch(Exceptione){ e.printStackTrace(); }finally{ randomAccessFile.close(); } }

运行结果:

操作前文件内容如下图：

操作后控制台打印信息：

操作后的文件内容：

6、读写管道

管道流要成对使用

publicstaticvoidpiped()throwsIOException{ finalPipedOutputStreamoutput=newPipedOutputStream(); finalPipedInputStreaminput=newPipedInputStream(output); Threadthread1=newThread(newRunnable(){ @Override publicvoidrun(){ try{ output.write("Helloworld,pipe!".getBytes()); }catch(IOExceptione){ } } }); Threadthread2=newThread(newRunnable(){ @Override publicvoidrun(){ try{ intdata=input.read(); while(data!=-1){ System.out.print((char)data); data=input.read(); } }catch(IOExceptione){ }finally{ try{ input.close(); }catch(IOExceptione){ e.printStackTrace(); } } } }); thread1.start(); thread2.start(); }

运行结果:

7、将多个输入流当成一个输入流依次读取

publicstaticvoidsequeue()throwsIOException{ FileInputStreamfistream1=null; FileInputStreamfistream2=null; SequenceInputStreamsistream=null; FileOutputStreamfostream=null; try{ fistream1=newFileInputStream("d:/A.txt"); fistream2=newFileInputStream("d:/B.txt"); sistream=newSequenceInputStream(fistream1,fistream2); fostream=newFileOutputStream("d:/C.txt"); inttemp; while((temp=sistream.read())!=-1){ System.out.print((char)temp); fostream.write(temp); } }catch(Exceptione){ e.printStackTrace(); }finally{ fostream.close(); sistream.close(); fistream1.close(); fistream2.close(); } }

运行结果:

8、推回输入流使用实例

publicstaticvoidpushback()throwsFileNotFoundException,IOException{ try(PushbackReaderpr=newPushbackReader(newFileReader("D:/A.txt"),64)){ char[]buf=newchar[32]; StringlastContent=""; inthasRead=0; while((hasRead=pr.read(buf))>0){ Stringcontent=newString(buf,0,hasRead); inttargetIndex=0; if((targetIndex=(lastContent+content).indexOf("A"))>0){ System.out.println(targetIndex); pr.unread((lastContent+content).toCharArray()); if(targetIndex>32){ buf=newchar[targetIndex]; } pr.read(buf,0,targetIndex); System.out.println(newString(buf,0,targetIndex)); System.out.println(newString(buf,targetIndex,buf.length-targetIndex)); System.exit(0); }else{ System.out.println(lastContent); lastContent=content; } } }catch(IOExceptione){ e.printStackTrace(); } }

运行结果:

JavaIO常见面试题

1、字节流和字符流的区别？

（1）读写单位不同：字节流以字节（8bit）为单位，字符流以字符为单位，根据码表映射字符，一次可能读多个字节。

（2）处理对象不同：字节流能处理所有类型的数据（如图片、avi等），而字符流只能处理字符类型的数据。

（3）字节流没有缓冲区，是直接输出的，而字符流是输出到缓冲区的。因此在输出时，字节流不调用colse()方法时，信息已经输出了，而字符流只有在调用close()方法关闭缓冲区时，信息才输出。要想字符流在未关闭时输出信息，则需要手动调用flush()方法。

2、什么是节点流，什么是处理流,它们各有什么用处，处理流的创建有什么特征？

见上文：节点流和处理流；

注意：处理流的构造器必须要传入节点流的子类

3、什么叫对象序列化，什么是反序列化，实现对象序列化需要做哪些工作？

对象序列化：将对象以二进制的形式保存在硬盘上； 反序列化：将二进制的文件转化为对象读取； 实现serializable接口可以实现对象序列化，其中没有需要实现的方法，implementsSerializable只是为了标注该对象是可被序列化的。

例如，在web开发中，如果对象被保存在了Session中，tomcat在重启时要把Session对象序列化到硬盘，这个对象就必须实现Serializable接口。如果对象要经过分布式系统进行网络传输，被传输的对象就必须实现Serializable接口。

4、什么是Filter流有哪些？

FilterStream是一种IO流，主要作用是用来对存在的流增加一些额外的功能，像给目标文件增加源文件中不存在的行数，或者增加拷贝的性能等。在java.io包中主要由4个可用的filterStream。两个字节filterstream，两个字符filterstream.

分别是：FilterInputStream，FilterOutputStream，FilterReaderandFilterWriter.这些类是抽象类，不能被实例化的。

FilterInputStream流的子类：

DataInputStream可以把包括基本类型在内的数据和字符串按顺序从数据源读入，它有一些特殊的方法如readInt()，readDouble()和readLine()等可以读取一个int，double和一个string。 BufferedInputStream增加性能。 PushbackInputStream推送要求的字节到系统中。 注：其它子类见Javaio分类图。

6、说说RandomAccessFile?

它在java.io包中是一个特殊的类，既不是输入流也不是输出流，它两者都可以做到。他是Object的直接子类。通常来说，一个流只有一个功能，要么读，要么写。但是RandomAccessFile既可以读文件，也可以写文件。

而且RandomAccessFile支持对文件的随机访问，实例可见上文：例5，随机读写文件。

总结

很多初学者刚刚学习java的IO时会比较茫然，确实IO类很多，不容易记忆，不过我们可以尝试对其进行总结记忆，把流式部分概括为：两对应一桥梁一随机。

两个对应指：

字节流（ByteStream）和字符流（CharStream）的对应； 输入和输出的对应。 一个桥梁指：从字节流到字符流的桥梁。对应于输入和输出为InputStreamReader和OutputStreamWriter； 一个随机是：RandomAccessFile。可以随机读取文件。

总结记忆会使Javaio清晰好记许多，大家也可以尝试按照自己的方式进行总结，印象会更加深

本文内容总结：

原文链接：https://www.cnblogs.com/CQqf/p/10795656.html