13. IO流


一、File类的使用

  • File类的一个对象,代表一个文件或一个文件目录(俗称文件夹)
  • File类声明在java.io包下

1.1、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
public class FileTest {
    public static void main(String[] args) {

        //相对路径:相较于某个路径下,指明的路径
        File file1 = new File("Akame.txt");
        //绝对路径:包含盘符在内的文件或文件夹目录的路径
        File file2 = new File("E:\\Source\\java\\hi.txt");

        System.out.println(file1);
        System.out.println(file2);

        File file3 = new File("E:\\Source", "java");
        System.out.println(file3);

        File file4 = new File(file3, "Kurome.txt");
        System.out.println(file4);
    }
}

1.1.1、路径分隔符

??路径中每集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。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。

1.2、常用方法

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null
public long length()                                //获取文件长度(即:字节数)。不能获取目录的长度
public long lastModified()                          //获取最后一次修改的时间,毫秒数
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    
public boolean renameTo(File dest)                  //把文件重命名为指定的文件路径
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
public boolean createNewFile() throws IOException   //创建文件。若文件存在,则不创建,返回false
public boolean mkdir()                              //创建文件目录。如果此文件目录存在或此文件目录的上层目录不存在,就不创建
public boolean mkdirs()                             //创建文件目录。如果上层目录不存在,一并创建
public boolean delete()                             //删除文件或文件夹

二、IO流概述与流的分类

2.1、IO流概述

??I/O是Input/Output的缩写,用于处理设备之间的数据传输。如读/写文件,网络通信等。Java程序中,对于数据的输入/输出操作以“流(stream)”的方法进行。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

2.2、IO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、处理流
抽象基类 字节流 字符流
输入流 InputStream Reader
输出流 OutputStream Writer

由这四个类派生出来的子类名称都是以其父类名作为子类名后缀

三、IO流的体系结构

分类 字节输入流 字节输出流 字符输入流 字符输出流
抽象基类 InputStream OutputStream Reader Writer
访问文件 FileInputStream FileOutputStream FileReader FileWriter
访问数组 ByteArrayInputStream ByteArrayOutputStream CharArrayReader CharArrayWriter
访问管道 PipedInputStream PipedOutStream PipedReader PipedWriter
访问字符串 StringReader StringWriter
缓冲流 BufferedInputStream BufferedOutputStream BufferedReader BufferedWriter
转换流 InputStreamReader OutputStreamWriter
对象流 ObjectInputStream ObjectOutputStream
FilterInputStream FilterOutputStream FilterReader FilterWriter
打印流 PrintStream PrintWriter
推回输入流 PushbackInputStream PushbackReader
特殊流 DataInputStream DataOutputStream

3.1、FileReader与FileWriter

不能用来复制非文本文件

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class CopyFile {
    public static void main(String[] args) {
        FileReader fReader = null;
        FileWriter fWriter = null;

        long begin = System.currentTimeMillis();

        /**
         * 读入的文件一定要存在,否则就会报FileNotFoundException
         * 输出操作,对应的file可以不存在。
         *      file对应的硬盘文件如果不存在,在输出过程中,会自动创建此文件
         *      file对应的硬盘文件如果存在:
         *          如果流使用的构造器使用:FileWrite(file,false) / FileWriter(file):对原有文件的覆盖
         *          如果流使用的构造器使用:FileWrite(file,true):对原有文件进行追加
         */
        try {
             //1.实例化File类的对象,指明要操作的文件
            File srcFile = new File("./java/file/滕王阁序.txt");
            File destFile = new File("./java/file/滕王閣序.txt");

            //2.提供具体的流
            fReader = new FileReader(srcFile);
            fWriter = new FileWriter(destFile);

            //3.数据的读入和写出
            char[] cbuf = new char[5];
            int len;
            while((len = fReader.read(cbuf)) != -1){
                fWriter.write(cbuf,0,len);
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4.流资源的关闭
            if(fReader != null){
                try {
                    fReader.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(fWriter != null){
                try {
                    fWriter.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("time: " + (end-begin) + "ms");
    }
}

运行前

运行后

3.2、FileInputStream与FileOutputStream

使用字节流FileInputStream读取文本文件到控制台,可能出现乱码!

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class Copy {
    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fInputStream = null;
        FileOutputStream fOutputStream = null;

        long begin = System.currentTimeMillis();

        //读入的文件一定要存在,否则就会报FileNotFoundException
        try {
            //1.实例化File类的对象,指明要操作的文件
            File srcFile = new File("./java/video/kinomoto.flv");
            File destFile = new File("./java/video/sakura.flv");

            //2.提供具体的流
            fInputStream = new FileInputStream(srcFile);
            fOutputStream = new FileOutputStream(destFile);

            //3.数据的读入和写出
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len = fInputStream.read(buffer)) != -1){
                fOutputStream.write(buffer,0,len);
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4.流的关闭操作
            if(fInputStream != null){
                try {
                    fInputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(fOutputStream != null){
                try {
                    fOutputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("time: " + (end-begin) + "ms");
    }
}

运行前

运行后

3.3、BufferedInputStream与BufferedOutputStream

缓冲流内部提供了一个缓冲区,因此能提高流的读取、写入的速度

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class BufferedTest {
    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fInputStream = null;
        FileOutputStream fOutputStream = null;
        BufferedInputStream bInputStream = null;
        BufferedOutputStream bOutputStream = null;

        long begin = System.currentTimeMillis();

        //读入的文件一定要存在,否则就会报FileNotFoundException
        try {
            //1.实例化File类的对象,指明要操作的文件
            File srcFile = new File("./java/video/kinomoto.flv");
            File destFile = new File("./java/video/sakura.flv");

            //2.提供具体的流
            fInputStream = new FileInputStream(srcFile);
            fOutputStream = new FileOutputStream(destFile);
            bInputStream = new BufferedInputStream(fInputStream);
            bOutputStream = new BufferedOutputStream(fOutputStream);

            //3.数据的读入和写出
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len = bInputStream.read(buffer)) != -1){
                bOutputStream.write(buffer,0,len);
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4.流的关闭操作:先关闭外层的流,再关闭内层的流,再关闭外层流的同时,内层流也会自动关闭
            if(bInputStream != null){
                try {
                    bInputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(bOutputStream != null){
                try {
                    bOutputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("time: " + (end-begin) + "ms");
    }
}

运行前

运行后

3.4、BufferedReader与BufferedWtiter

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class Buffered {
    public static void main(String[] args) {
        BufferedReader bReader = null;
        BufferedWriter bWriter = null;

        long begin = System.currentTimeMillis();

        try {
            //1.创建文件和相应的流
            bReader = new BufferedReader(new FileReader(new File("./java/file/滕王阁序.txt")));
            bWriter = new BufferedWriter(new FileWriter(new File("./java/file/滕王閣序.txt")));

            //2.文件的读写操作
            String data;
            while((data = bReader.readLine()) != null){
                bWriter.write(data);
                bWriter.newLine();
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally  {
            //3.关闭相应的流
            if(bReader != null){
                try {
                    bReader.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(bWriter != null){
                try {
                    bWriter.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        } 

        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("time: " + (end-begin) + "ms");
    }
}

运行前

运行后

3.5、InputStreamReader与OutputStreamWriter

??InputStreamReader和OutputStreamWriter属于字符流,提供字符流与字节流之间的转换;InputStreamReader将一个字节的输入流转换成字符的输入流;OutputStreamWriter将一个字符的输出流转换成字节的输出流;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.UnsupportedEncodingException;

public class Transform {
    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fInputStream = null;
        FileOutputStream fOutputStream = null;
        InputStreamReader iStreamReader = null;
        OutputStreamWriter oStreamWriter = null;

        try {
            File file1 = new File("滕王阁序.txt");
            File file2 = new File("滕王閣序.txt");
            fInputStream = new FileInputStream(file1);
            fOutputStream = new FileOutputStream(file2);
            iStreamReader = new InputStreamReader(fInputStream,"utf-8");
            oStreamWriter = new OutputStreamWriter(fOutputStream,"gbk");

            char[] buffer = new char[20];
            int len;
            while((len = iStreamReader.read(buffer)) != -1){
                oStreamWriter.write(buffer, 0, len);
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(iStreamReader != null) {
                try {
                    iStreamReader.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            } 
            if(oStreamWriter != null){
                try {
                    oStreamWriter.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            } 
        }
        
    }
}

3.6、标准输入、输出流

  • System.in和System.out分别代表系统标准的输入和输出设备
  • 默认输入设备是:键盘,默认输出设备是: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()对默认设备进行改变
    • public static void setIn(InputStream in)
    • public static void setOut(PrintStream out)
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

public class InputTest {
    public static void main(String[] args) {
        InputStreamReader iStreamReader = null;
        BufferedReader bReader = null;

        try {
            iStreamReader = new InputStreamReader(System.in);
            bReader = new BufferedReader(iStreamReader);
            
            while(true){
                System.out.print("请输入字符串:");
                String data = bReader.readLine();
                if("e".equalsIgnoreCase(data) || "exit".equalsIgnoreCase(data)){
                    System.out.println("程序结束");
                    break;
                }
                String upperCase = data.toUpperCase();
                System.out.println("你输入的字符串是" + upperCase);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(bReader != null){
                try {
                    bReader.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        } 
    }
}

3.7、PrintStream与PrintWriter

  • PrintStream和PrintWriter,提供了一系列重载的print()和println(),实现将基本数据类型的数据格式转化为字符串输出
  • PrintStream和PrintWriter的输出不会抛出IOException
  • 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
  • System.out返回的是PrintStream的实例
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.PrintStream;

public class PrintTest {
    public static void main(String[] args) {
        FileOutputStream fOutputStream = null;
        PrintStream pStream = null;

        try {
            fOutputStream = new FileOutputStream(new File("text.txt"));
            pStream = new PrintStream(fOutputStream,true);

            if(pStream != null){
                System.setOut(pStream);
            }
            
            for(int i=0;i<=255;i++){
                System.out.print((char)i);
                if(i%50 == 0){
                    System.out.println();
                }
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(pStream != null){
                pStream.close();
            }
        } 
    }
}

3.8、DataInputStream与DataOutputStream

??DataInputStream和DataOutputStream用于读取和写出基本数据类型和String类型的数据,分别套接在InputStream和OutputStream子类的流上;

import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class DataTest {
    public static void main(String[] args) {
        DataOutputStream dOutputStream = null;
        DataInputStream dInputStream = null;

        try {
            dOutputStream = new DataOutputStream(new FileOutputStream("data.txt"));
            dInputStream = new DataInputStream(new FileInputStream("data.txt"));

            dOutputStream.writeUTF("小樱");
            dOutputStream.flush();
            dOutputStream.writeInt(9);
            dOutputStream.flush();
            dOutputStream.writeBoolean(true);
            dOutputStream.flush();

            //读取不同类型的数据的顺序要与写入文件时保存的数据的顺序一致
            String name = dInputStream.readUTF();
            int age = dInputStream.readInt();
            boolean gril = dInputStream.readBoolean();
            System.out.println("name:" + name + ",age:" + age + ",gril:" + gril);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(dOutputStream != null){
                try {
                    dOutputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(dInputStream != null){
                try {
                    dInputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

3.9、ObjectInputStream与ObjectOutputStream

??ObjectInputStream和ObjectOutputStream用于存储和读取基本数据类型或对象的处理流,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。其中,用ObjectOutputStream类保存基本类型数据或对象的机制称为序列化;用ObjectInputStream类读取基本类型数据或对象的机制称为反序列化;ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修饰的成员变量。

3.9.1、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的保存在磁盘上,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Serializable接口的对象转化成字节数据,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 Java EE 的基础。因此序列化机制是 Java EE 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以序列化的,为了让某个类是可序列化的,该类必须实现如下的两个接口之一:Serializable、Externalizable,否则或抛NotSerizlizableException,还需要提供一个表示序列化版本标识符的静态常量:private static final long serialVersionUID;serialVersionUID用来表明类的不同版本间的兼容性,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,它的值时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可能发生改变。
??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于本地相应的实体类的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差异(InvalidCastException)。

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;

public class ObjectTest {
    public static void main(String[] args) {
        ObjectOutputStream oOutputStream = null;
        ObjectInputStream oInputStream = null;
        try {
            oOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.data"));
            oInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.data"));

            oOutputStream.writeObject(new String("我爱中华!"));
            oOutputStream.flush();
            oOutputStream.writeObject(new Person("Sakura", 9,new Account(1001, 100)));
            oOutputStream.flush();

            Object object = oInputStream.readObject();
            String string = (String)object;
            Person person = (Person)oInputStream.readObject();
            System.out.println(string);
            System.out.println(person);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(oOutputStream != null){
                try {
                    oOutputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(oInputStream != null){
                try {
                    oInputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}
import java.io.Serializable;

public class Person implements Serializable{
    private static final long serialVersionUID = 457987983215494590L;
    
    private String name;
    private int age;
    private Account account;

    public Person(){

    }

    public Person(String name,int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public Person(String name,int age,Account account){
        this(name, age);
        this.account = account;
    }

    public void setName(String name){
        this.name = name;
    }

    public String getName(){
        return name;
    }

    public void setAge(int age){
        this.age = age;
    }

    public int getAge(){
        return age;
    }

    public String toString(){
        return "Person{ name:" + name + ",age:" + age + " " + account + "}";
    }
}
import java.io.Serializable;

public class Account implements Serializable{
    private static final long serialVersionUID = 4579879832131416134L;

    private int id;
    private double balance;

    public Account(){

    }

    public Account(int id,double balance){
        this.id = id;
        this.balance = balance;
    }

    public void setId(int id){
        this.id = id;
    }

    public int getId(){
        return id;
    }

    public void setBalance(double balance){
        this.balance = balance;
    }

    public double getBalance(){
        return balance;
    }

    public String toString(){
        return "Account{id: "+ id + ",balance:" + balance + "}";
    }
}

3.10、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;RandomAccessFile对象包含一个记录指针,用以标示当前读写出的位置;

  • 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
  • 如果以模式为只读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,如果写出的文件存在,则会对原有内容进行覆盖。(默认情况下,从头覆盖)
  • 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):经文件记录指针定位到pos位置
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;

public class RandomAccessFileTest {
    public static void main(String[] args) {
        RandomAccessFile rAccessFile1 = null;
        RandomAccessFile rAccessFile2 = null;
        try {
            rAccessFile1 = new RandomAccessFile(new File("sakura.jpeg"), "r");
            rAccessFile2 = new RandomAccessFile(new File("kinomoto.jpeg"), "rw");

            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len = rAccessFile1.read(buffer)) != -1){
                rAccessFile2.write(buffer, 0, len);
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(rAccessFile1 != null){
                try {
                    rAccessFile1.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(rAccessFile2 != null){
                try {
                    rAccessFile2.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }   
}