1.什麼是IO
Java中I/O操作主要是指使用Java進行輸入,輸出操作. Java所有的I/O機制都是基於數據流進行輸入輸出,這些數據流表示了字符或者字節數據的流動序列。Java的I/O流提供了讀寫數據的標准方法。任何Java中表示數據源的對象都會提供以數據流的方式讀寫它的數據的方法。
Java.io是大多數面向數據流的輸入/輸出類的主要軟件包。此外,Java也對塊傳輸提供支持,在核心庫 java.nio中采用的便是塊IO。
流IO的好處是簡單易用,缺點是效率較低。塊IO效率很高,但編程比較復雜。
Java IO模型 :
Java的IO模型設計非常優秀,它使用Decorator模式,按功能劃分Stream,您可以動態裝配這些Stream,以便獲得您需要的功能。例
如,您需要一個具有緩沖的文件輸入流,則應當組合使用FileInputStream和BufferedInputStream。
2.數據流的基本概念
數 據流是一串連續不斷的數據的集合,就象水管裡的水流,在水管的一端一點一點地供水,而在水管的另一端看到的是一股連續不斷的水流。數據寫入程序可以是一 段、一段地向數據流管道中寫入數據,這些數據段會按先後順序形成一個長的數據流。對數據讀取程序來說,看不到數據流在寫入時的分段情況,每次可以讀取其中 的任意長度的數據,但只能先讀取前面的數據後,再讀取後面的數據。不管寫入時是將數據分多次寫入,還是作為一個整體一次寫入,讀取時的效果都是完全一樣 的。
“流是磁盤或其它外圍設備中存儲的數據的源點或終點。”
在電腦上的數據有三種存儲方式,一種是外存,一種是內存,一種是緩存。比如電腦上的硬盤,磁盤,U盤等都是外存,在電腦上有內存條,緩存是在CPU裡面 的。外存的存儲量最大,其次是內存,最後是緩存,但是外存的數據的讀取最慢,其次是內存,緩存最快。這裡總結從外存讀取數據到內存以及將數據從內存寫到外 存中。對於內存和外存的理解,我們可以簡單的理解為容器,即外存是一個容器,內存又是另外一個容器。那又怎樣把放在外存這個容器內的數據讀取到內存這個容 器以及怎麼把內存這個容器裡的數據存到外存中呢?
網絡java中將輸入輸出抽象稱為流,就好像水管,將兩個容器連接起來。將數據沖外存中讀取到內存中的稱為輸入流,將數據從內存寫入外存中的稱為輸出流。
程序
總結的基本概念如下:
一組有序,有起點和終點的字節的數據序列。包括輸入流和輸出流。
2) 輸入流(Input Stream):
程序從輸入流讀取數據源。數據源包括外界(鍵盤、文件、網絡…),即是將數據源讀入到程序的通信通道
采用數據流的目的就是使得輸出輸入獨立於設備。
Input Stream不關心數據源來自何種設備(鍵盤,文件,網絡)
Output Stream不關心數據的目的是何種設備(鍵盤,文件,網絡)
3. 標准I/O
Java程序可通過命令行參數與外界進行簡短的信息交換,同時,也規定了與標准輸入、輸出設備,如鍵盤、顯示器進行信息交換的方式。而通過文件可以與外界進行任意數據形式的信息交換。
運行命令:java Java C VB
運行結果:
args[0] is <Java>
args[1] is <C>
args[2] is <VB>
java系統自帶的標准數據流:java.lang.System:
注意:
(1)System類不能創建對象,只能直接使用它的三個靜態成員。
(2)每當main方法被執行時,就自動生成上述三個對象。
1) 標准輸出流 System.out
System.out向標准輸出設備輸出數據,其數據類型為PrintStream。方法:
Void print(參數) Void println(參數)
2)標准輸入流 System.in
System.in讀取標准輸入設備數據(從標准輸入獲取數據,一般是鍵盤),其數 據類型為InputStream。方法:
int read() //返回ASCII碼。若,返回值=-1,說明沒有讀取到任何字節讀取工作結束。 int read(byte[] b)//讀入多個字節到緩沖區b中返回值是讀入的字節數 例如:
3)標准錯誤流
System.err輸出標准錯誤,其數據類型為PrintStream。可查閱API獲得詳細說明。
標准輸出通過System.out調用println方法輸出參數並換行,而print方法輸出參數但不換行。println或print方法都通 過重載實現了輸出基本數據類型的多個方法,包括輸出參數類型為boolean、char、int、long、float和double。同時,也重載實現 了輸出參數類型為char[]、String和Object的方法。其中,print(Object)和println(Object)方法在運行時將調 用參數Object的toString方法。
4.java.IO層次體系結構
在整個Java.io包中最重要的就是5個類和一個接口。5個類指的是File、OutputStream、InputStream、Writer、Reader;一個接口指的是Serializable.掌握了這些IO的核心操作那麼對於Java中的IO體系也就有了一個初步的認識了
Java I/O主要包括如下幾個層次,包含三個部分:
1.流式部分――IO的主體部分;
2.非流式部分――主要包含一些輔助流式部分的類,如:File類、RandomAccessFile類和FileDescriptor等類;
3.其他類--文件讀取部分的與安全相關的類,如:SerializablePermission類,以及與本地操作系統相關的文件系統的類,如:FileSystem類和Win32FileSystem類和WinNTFileSystem類。
主要的類如下:
1. File(文件特征與管理):用於文件或者目錄的描述信息,例如生成新目錄,修改文件名,刪除文件,判斷文件所在路徑等。
2. InputStream(二進制格式操作):抽象類,基於字節的輸入操作,是所有輸入流的父類。定義了所有輸入流都具有的共同特征。
3. OutputStream(二進制格式操作):抽象類。基於字節的輸出操作。是所有輸出流的父類。定義了所有輸出流都具有的共同特征。
Java中字符是采用Unicode標准,一個字符是16位,即一個字符使用兩個字節來表示。為此,JAVA中引入了處理字符的流。
4. Reader(文件格式操作):抽象類,基於字符的輸入操作。
5. Writer(文件格式操作):抽象類,基於字符的輸出操作。
6. RandomAccessFile(隨機文件操作):它的功能豐富,可以從文件的任意位置進行存取(輸入輸出)操作。
Java中IO流的體系結構如圖:
5. 非流式文件類--File類
說明:File類的方法:
(1) exists()測試磁盤中指定的文件或目錄是否存在
(2) mkdir()創建文件對象指定的目錄(單層目錄)
(3) createNewFile()創建文件對象指定的文件
(4) list()返回目錄中所有文件名字符串
6.Java.IO流類庫
java.io包中包含了流式I/O所需要的所有類。在java.io包中有四個基本類:InputStream、OutputStream及Reader、Writer類,它們分別處理字節流和字符流:
基本數據流的I/O
輸入/輸出
字節流
字符流
輸入流
Inputstream
Reader
輸出流
OutputStream
Writer
Java中其他多種多樣變化的流均是由它們派生出來的:
JDK1.4版本開始引入了新I/O類庫,它位於java.nio包中,新I/O類庫利用通道和緩沖區等來提高I/O操作的效率。
在java.io包中, java.io.InputStream 表示字節輸入流, java.io.OutputStream表示字節輸出流,處於java.io包最頂層。這兩個類均為抽象類,也就是說它們不能被實例化,必須生成子類之後才能實現一定的功能。
1. io流的具體分類
一、按I/O類型來總體分類:
1. Memory 1)從/向內存數組讀寫數據: CharArrayReader、 CharArrayWriter、ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream
2)從/向內存字符串讀寫數據 StringReader、StringWriter、StringBufferInputStream
2.Pipe管道 實現管道的輸入和輸出(進程間通信): PipedReader、PipedWriter、PipedInputStream、PipedOutputStream
3.File 文件流。對文件進行讀、寫操作 :FileReader、FileWriter、FileInputStream、FileOutputStream
4. ObjectSerialization 對象輸入、輸出 :ObjectInputStream、ObjectOutputStream
5.DataConversion數據流 按基本數據類型讀、寫(處理的數據是Java的基本類型(如布爾型,字節,整數和浮點數)):DataInputStream、DataOutputStream
6.Printing 包含方便的打印方法 :PrintWriter、PrintStream
7.Buffering緩沖 在讀入或寫出時,對數據進行緩存,以減少I/O的次數:BufferedReader、BufferedWriter、BufferedInputStream、BufferedOutputStream
8.Filtering 濾流,在數據進行讀或寫時進行過濾:FilterReader、FilterWriter、FilterInputStream、FilterOutputStream過
9.Concatenation合並輸入 把多個輸入流連接成一個輸入流 :SequenceInputStream
10.Counting計數 在讀入數據時對行記數 :LineNumberReader、LineNumberInputStream
11.Peeking Ahead 通過緩存機制,進行預讀 :PushbackReader、PushbackInputStream
12.Converting between Bytes and Characters 按照一定的編碼/解碼標准將字節流轉換為字符流,或進行反向轉換(Stream到Reader,Writer的轉換類):InputStreamReader、OutputStreamWriter
二、按數據來源(去向)分類:
1、File(文件): FileInputStream, FileOutputStream, FileReader, FileWriter
2、byte[]:ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream
3、Char[]: CharArrayReader, CharArrayWriter
4、String: StringBufferInputStream, StringReader, StringWriter
5、網絡數據流:InputStream, OutputStream, Reader, Writer
7. 字節流InputStream/OutputStream
InputStream 為字節輸入流,它本身為一個抽象類,必須依靠其子類實現各種功能,此抽象類是表示字節輸入流的所有類的超類。 繼承自InputStream
的流都是向程序中輸入數據的,且數據單位為字節(8bit);
InputStream是輸入字節數據用的類,所以InputStream類提供了3種重載的read方法.Inputstream類中的常用方法:
(1) public abstract int read( ):讀取一個byte的數據,返回值是高位補0的int類型值。若返回值=-1說明沒有讀取到任何字節讀取工作結束。
(2) public int read(byte b[ ]):讀取b.length個字節的數據放到b數組中。返回值是讀取的字節數。該方法實際上是調用下一個方法實現的
(3) public int read(byte b[ ], int off, int len):從輸入流中最多讀取len個字節的數據,存放到偏移量為off的b數組中。
(4) public int available( ):返回輸入流中可以讀取的字節數。注意:若輸入阻塞,當前線程將被掛起,如果InputStream對象調用這個方法的話,它只會返回0,這個方法必須由繼承InputStream類的子類對象調用才有用,
(5) public long skip(long n):忽略輸入流中的n個字節,返回值是實際忽略的字節數, 跳過一些字節來讀取
(6) public int close( ) :我們在使用完後,必須對我們打開的流進行關閉.
主要的子類:
1) FileInputStream把一個文件作為InputStream,實現對文件的讀取操作
2) ByteArrayInputStream:把內存中的一個緩沖區作為InputStream使用
3) StringBufferInputStream:把一個String對象作為InputStream
4) PipedInputStream:實現了pipe的概念,主要在線程中使用
5) SequenceInputStream:把多個InputStream合並為一個InputStream
2.OutputStream抽象類
OutputStream提供了3個write方法來做數據的輸出,這個是和InputStream是相對應的。
1. public void write(byte b[ ]):將參數b中的字節寫到輸出流。
2. public void write(byte b[ ], int off, int len) :將參數b的從偏移量off開始的len個字節寫到輸出流。
3. public abstract void write(int b) :先將int轉換為byte類型,把低字節寫入到輸出流中。
4. public void flush( ) : 將數據緩沖區中數據全部輸出,並清空緩沖區。
5. public void close( ) : 關閉輸出流並釋放與流相關的系統資源。
主要的子類:
1) ByteArrayOutputStream:把信息存入內存中的一個緩沖區中
2) FileOutputStream:把信息存入文件中
3) PipedOutputStream:實現了pipe的概念,主要在線程中使用
4) SequenceOutputStream:把多個OutStream合並為一個OutStream
流結束的判斷:方法read()的返回值為-1時;readLine()的返回值為null時。
3. 文件輸入流: FileInputStream類
FileInputStream可以使用read()方法一次讀入一個字節,並以int類型返回,或者是使用read()方法時讀入至一個byte數 組,byte數組的元素有多少個,就讀入多少個字節。在將整個文件讀取完成或寫入完畢的過程中,這麼一個byte數組通常被當作緩沖區,因為這麼一個 byte數組通常扮演承接數據的中間角色。
作用:以文件作為數據輸入源的數據流。或者說是打開文件,從文件讀數據到內存的類。
使用方法(1)
File fin=new File("d:/abc.txt");
FileInputStream in=new FileInputStream( fin);
使用方法(2)
FileInputStream in=new FileInputStream(“d: /abc.txt”);
程序舉例:
將InputFromFile.java的程序的內容顯示在顯示器上
4.文件輸出流:FileOutputStream類
作用:用來處理以文件作為數據輸出目的數據流;或者說是從內存區讀數據入文件
FileOutputStream類用來處理以文件作為數據輸出目的數據流;一個表示文件名的字符串,也可以是File或FileDescriptor對象。
創建一個文件流對象有兩種方法:
方式1:
File f=new File (“d:/myjava/write.txt ");
FileOutputStream out= new FileOutputStream (f);
方式2:
FileOutputStream out=new FileOutputStream(“d:/myjava/write.txt ");
方式3:構造函數將 FileDescriptor()對象作為其參數。
FileDescriptor() fd=new FileDescriptor();
FileOutputStream f2=new FileOutputStream(fd);
方式4:構造函數將文件名作為其第一參數,將布爾值作為第二參數。
FileOutputStream f=new FileOutputStream("d:/abc.txt",true);
注意: (1)文件中寫數據時,若文件已經存在,則覆蓋存在的文件;(2)的讀/寫操作結束時,應調用close方法關閉流。
程序舉例:使用鍵盤輸入一段文章,將文章保存在文件write.txt中
計算機訪問外部設備非常耗時。訪問外存的頻率越高,造成CPU閒置的概率就越大。為了減少訪問外存的次數,應該在一次對外設的訪問中,讀寫更多的數據。 為此,除了程序和流節點間交換數據必需的讀寫機制外,還應該增加緩沖機制。緩沖流就是每一個數據流分配一個緩沖區,一個緩沖區就是一個臨時存儲數據的內 存。這樣可以減少訪問硬盤的次數,提高傳輸效率。
BufferedInputStream:當向緩沖流寫入數據時候,數據先寫到緩沖區,待緩沖區寫滿後,系統一次性將數據發送給輸出設備。
BufferedOutputStream :當從向緩沖流讀取數據時候,系統先從緩沖區讀出數據,待緩沖區為空時,系統再從輸入設備讀取數據到緩沖區。
1)將文件讀入內存:將BufferedInputStream與FileInputStream相接
FileInputStream in=new FileInputStream( “file1.txt ” );
BufferedInputStream bin=new BufferedInputStream( in);
2)將內存寫入文件:
將BufferedOutputStream與 FileOutputStream相接
FileOutputStreamout=new FileOutputStream(“file1.txt”);
BufferedOutputStream bin=new BufferedInputStream(out);
3)鍵盤輸入流讀到內存 將BufferedReader與標准的數據流相接 InputStreamReader sin=new InputStreamReader (System.in) ; BufferedReader bin=new BufferedReader(sin);
程序說明:
從鍵盤讀入字符,並寫入到文件中BufferedReader類的方法:String
readLine()
作用:讀一行字符串,以回車符為結束。
BufferedWriter類的方法:bout.write(String s,offset,len)
作用:從緩沖區將字符串s從offset開始,len長度的字符串寫到某處
8. 字符流Writer/Reader
Java中字符是采用Unicode標准,一個字符是16位,即一個字符使用兩個字節來表示。為此,JAVA中引入了處理字符的流
1. Reader抽象類
用於讀取字符流的抽象類。子類必須實現的方法只有 read(char[], int, int) 和 close()。但是,多數子類將重寫此處定義的一些方法,以提供更高的效率和/或其他功能。
1) FileReader :與FileInputStream對應
主要用來讀取字符文件,使用缺省的字符編碼,有三種構造函數:
(1)將文件名作為字符串 :FileReader f=new FileReader(“c:/temp.txt”);
(2)構造函數將File對象作為其參數。
File f=new file(“c:/temp.txt”);
FileReader f1=new FileReader(f);
(3) 構造函數將FileDescriptor對象作為參數
FileDescriptor() fd=new FileDescriptor()
FileReader f2=new FileReader(fd);
(1) 用指定字符數組作為參數:CharArrayReader(char[])
(2) 將字符數組作為輸入流:CharArrayReader(char[], int, int)
讀取字符串,構造函數如下: public StringReader(String s);
2) CharArrayReader:與ByteArrayInputStream對應
3) StringReader : 與StringBufferInputStream對應
4) InputStreamReader
從輸入流讀取字節,在將它們轉換成字符:Public inputstreamReader(inputstream is);
5) FilterReader: 允許過濾字符流
protected filterReader(Reader r);
6) BufferReader :接受Reader對象作為參數,並對其添加字符緩沖器,使用readline()方法可以讀取一行。
Public BufferReader(Reader r);
主要方法:
(1)
public int read() throws IOException; //讀取一個字符,返回值為讀取的字符
(2) public int read(char cbuf[]) throws IOException; /*讀取一系列字符到數組cbuf[]中,返回值為實際讀取的字符的數量*/
(3) public abstract int read(char cbuf[],int off,int len) throws IOException;
/*讀取len個字符,從數組cbuf[]的下標off處開始存放,返回值為實際讀取的字符數量,該方法必須由子類實現*/
寫入字符流的抽象類。子類必須實現的方法僅有 write(char[], int, int)、flush() 和 close()。但是,多數子類將重寫此處定義的一些方法,以提供更高的效率和/或其他功能。 其子類如下:
1) FileWrite: 與FileOutputStream對應
將字符類型數據寫入文件,使用缺省字符編碼和緩沖器大小。
Public FileWrite(file f);
2) chararrayWrite:與ByteArrayOutputStream對應 ,將字符緩沖器用作輸出。
Public CharArrayWrite();
3) PrintWrite:生成格式化輸出
public PrintWriter(outputstream os);
4) filterWriter:用於寫入過濾字符流
protected FilterWriter(Writer w);
5) PipedWriter:與PipedOutputStream對應
6) StringWriter:無與之對應的以字節為導向的stream
主要方法:
(1) public void write(int c) throws IOException; //將整型值c的低16位寫入輸出流
(2) public void write(char cbuf[]) throws IOException; //將字符數組cbuf[]寫入輸出流
(3)
public abstract void write(char cbuf[],int off,int len) throws IOException; //將字符數組cbuf[]中的從索引為off的位置處開始的len個字符寫入輸出流
(4)
public void write(String str) throws IOException; //將字符串str中的字符寫入輸出流
(5)
public void write(String str,int off,int len) throws IOException; //將字符串str 中從索引off開始處的len個字符寫入輸出流
(6)
flush( ) //刷空輸出流,並輸出所有被緩存的字節。
(7)close() 關閉流 public abstract void close() throws IOException
3.InputStream與Reader差別 OutputStream與Writer差別
InputStream和OutputStream類處理的是字節流,數據流中的最小單位是字節(8個bit)
Reader與Writer處理的是字符流,在處理字符流時涉及了字符編碼的轉換問題
Reader類能夠將輸入流中采用其他編碼類型的字符轉換為Unicode字符,然後在內存中為其分配內存
Writer類能夠將內存中的Unicode字符轉換為其他編碼類型的字符,再寫到輸出流中
9. IOException異常類的子類
1.public class EOFException :
非正常到達文件尾或輸入流尾時,拋出這種類型的異常。
2.public class FileNotFoundException:
當文件找不到時,拋出的異常。
3.public class InterruptedIOException:
當I/O操作被中斷時,拋出這種類型的異常。