JAVA学习（一）——IO流

Posted by wzqing on November 14, 2019 · 4 mins read

2019年其他事情比较多，很多学习的记录都以纸质笔记的方式记录，博客也没有进行更新。今年将学习的东西继续总结记录，主要包括以下几个方面：Docker、数据库的分布式部署、Java基础、SpringMVC、Vue。继续将网页demo的功能完善。

JAVA IO

之前每次遇到文件处理都会头疼，各种类型的输入流输出流分不清楚。这次好好梳理一下，各种流的定义及用法。

流的分类

IO流

流的用处是什么？可以把程序想象成一个水池，两根水管接入这个水池。

  • 根据水流的方向，进水口被称为输入流，排水口被称为输出流。
  • 根据管道里面介质的不同，里面流动的是字符，被称为字符流，里面流动的是字节，被称为字节流。

字符流与字节流

字节流与字符流的区别在哪儿？由于JAVA的底层数据都是byte类型，每一字节是8位二进制，字节流是最基础的流，每次读取一个字节。但是这种流在传输字符的时候不方便，经过编码后，一个字符长度会超过一字节，比如说“李白”：

  • GBK编码为“李C0EE 白B0D7”，每个字符长度为2字节。
  • UTF8编码为“李E69D8E 白E799BD”，每个字符长度为3字节。

如果通过字节流来传输，每次都需要转码，会很麻烦，因此产生了字符流，减少了转码的步骤，使用起来更方便。顺便说一下可以看出UTF8比GBK更占空间。

输入流与输出流

一般来讲，输入流用于读取文件（包括InputStream），输出流用于写文件（OutputStream）。这两个流都是抽象类，有多个实现类。

以下的代码：

InputStream in = getClass().getResourceAsStream("/config/demo.properties");
System.out.println(in.available());
System.out.println("ok");
for (int i = 0; i < in.available(); i++) {
    System.out.println(in.read());
}

使用getClass.getResourceAsStream获取到一个文件字节输入流，然后用available方法获取长度估算。发现一个有意思的地方，就是in.available()得到的大小是107字节，是文件的大小，但是for循环打印出来的字节只有53个字节，这个比较奇怪。

子类——输入字节流

以下几个都是InputStream的子类：

  1. FileInputStream
  2. ByteArrayInputStream
  3. ObjectInputStream
  4. PipeInputStream
  5. System.in
  6. …

FileInputStream用来从文件中读取数据：

File file = new File("D:\\demo.properties");
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
for (int i = 0; i < in.available(); i++) {
    System.out.println(Integer.toBinaryString(fis.read()));
}

我们来试一试，发现available()方法获取的还是107字节，for循环打印出来106字节。

ByteArrayInputStream用来从字节数组中读取数据：

String str = "你好世界";
byte[] a = str.getBytes("UTF-8");
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(a);
System.out.println("长度" + bais.available());

得到的长度是12，与之前计算是一样的，4个字符UTF8编码后共12字节。在网上查询之后，发现一个流的特性，即流无法重复读取，来测试一下。

while(bais.available()>0){
    bais.read();
    System.out.println(bais.available());
}
System.out.println(new String(b,"UTF8"));

得到的结果是12、11、10…0，说明数据流中可用的字节流在变少，并且在后面无法继续read,这个应该是IO流的一个通用特性，最后使用new String恢复了这个字符串。

子类——输入字符流

输入字符流的抽象类是Reader，该类的子类必须要实现的方法是read() 和close()，在read()方法中，一般是向一个char数组写入读出的数据，在JAVA中，一般是不推荐使用char这个类型的。下面来看看Reader的子类有哪些：

  1. StringReader
  2. FileReader
  3. InputStreamReader
  4. ByteArrayReader
  5. BufferedReader
  6. …..
String str2 = "李大嘴是厨师";
    StringReader sr = new StringReader(str2);
    char[] b = new char[1024];
int i = 0;
int ch;
while ((ch = sr.read()) != -1) {
    b[i] = (char) ch;
    i++;
}
System.out.println(String.valueOf(b));

使用String初始化了一个StringReader,然后把它打印出来，这里我发现字符流居然没有available()方法，判断是否可读需要看read()什么时候返回-1。测试了FileReader之后，发现功能也类似。

处理流

在查看网上的资料的时候，发现还有另外一种分类，根据IO流的功能，被分为节点流与处理流。节点流直接连接程序与数据源，而处理流必须和节点流一起，向节点流添加额外的功能。例如InputStream、OutPutStream、Reader、Writer都是节点流。

处理流

我觉得这个图很科学，处理流的工作需要依赖于节点流，就像管道外面套的保护层一样，可以根据不同的用途来进行替换。而处理流也分为三种，一种是缓冲流，一般带Duffered前缀。第二种是转换流，将数据流与字符流进行转换。第三种叫做数据流，一般带Data前缀。

来看一下字符缓冲流BufferedReader。它的功能是从字符输入流读取文本，缓冲字符，以提供字符，数组和行的高效读取。 BufferedReader的构造方法中，需要传入Reader，使用代码如下：

FileReader sr = new FileReader(filepath);
BufferedReader bfr = new BufferedReader(sr);
while (bfr.ready()){
    System.out.println(bfr.readLine());
}

比起原有的节点流，多出了readLine()方法用于读取行、ready()方法用于判断是否可读，确实操作比字符流更方便。而缓冲字节流BufferedInputStream从方法上看不出有什么区别，从说明上是增加了缓冲输入和支持mark和reset方法，应该同样是提高了原版的操作性，这个以后有时间再看一下。

子类——输出字节流

输入流的写入会依赖于底层平台，如果底层系统要求文件只能被打开一次，那么多个输入可能会抛出错误。看了前面几个，输出流与输入流只是方向不同而已，用法基本一致，其子类包括：

  1. FilterOutputStream
  2. FileOutputStream
  3. ByteArrayOutputStream
  4. ……

一般流用在文件的写入读取上比较多，这边来试试FileOutputStream。

String filepath = "d:\\demo2";
String str2 = "李大嘴是厨师";
byte[] b = str2.getBytes();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(filepath);
fos.write(b);

检查目标路径的文件，已经有了，并且写入了编码后的数据。这里需要注意的是，每次write的时候，都是覆盖写入。如果需要接着之前的数据写，需要手动设置偏移量。

子类——输出字符流

输出字符流的抽象类是Writer，其子类包括：

  1. StringWriter
  2. PrintWriter
  3. CharArrayWriter
  4. ……

通过对FileWriter的测试，发现一个有意思的地方

String filepath = "d:\\demo1";
String str2 = "东成西就";
char[] b = str2.toCharArray();
FileWriter fos = new FileWriter(filepath, true);
System.out.println();
fos.write(b);

上面的代码没办法将字符写入文件，一开始我以为是出什么问题了，后来才发现，字符流在写入之后，需要执行flush()方法将数据冲入目标文件，执行close()也会有同样的效果，并且输入流如果没关闭，可能也会引起一些其他问题。但是使用OutputStream却不需要。

知识点

总结一下，现在得到的信息有：

  1. 流不能反复读
  2. 字节流可以用read、available，字符流可以用read来判断是否还能读。
  3. 字节流可以用available判断所需的缓冲数组的长度，字符流不行。
  4. IO流是线程不安全的。
  5. IO流使用完需要关闭。
  6. 输出流写之后要flush一下

后面还有一些转换流的用法需要下来再看一下。

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