JAVA基础知识之IO——Java IO体系及常用类
Java IO体系
个人觉得可以用“字节流操作类和字符流操作类组成了Java IO体系”来高度概括Java IO体系。
借用几张网络图片来说明(图片来自 http://blog.****.net/zhangerqing/article/details/8466532 )
- 基于字节的IO操作
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- 基于字符的IO操作
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从上图可以看到,整个Java IO体系都是基于字符流(InputStream/OutputStream) 和 字节流(Reader/Writer)作为基类,根据不同的数据载体或功能派生出来的。
IO常用类
- 文件流:FileInputStream/FileOutputStream, FileReader/FileWriter
这四个类是专门操作文件流的,用法高度相似,区别在于前面两个是操作字节流,后面两个是操作字符流。它们都会直接操作文件流,直接与OS底层交互。因此他们也被称为节点流。
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。
下面演示这四个流对象的基本用法,
- 包装流:PrintStream/PrintWriter/Scanner
PrintStream可以封装(包装)直接与文件交互的节点流对象OutputStream, 使得编程人员可以忽略设备底层的差异,进行一致的IO操作。因此这种流也称为处理流或者包装流。
PrintWriter除了可以包装字节流OutputStream之外,还能包装字符流Writer
Scanner可以包装键盘输入,方便地将键盘输入的内容转换成我们想要的数据类型。
- 字符串流:StringReader/StringWriter
这两个操作的是专门操作String字符串的流,其中StringReader能从String中方便地读取数据并保存到char数组,而StringWriter则将字符串类型的数据写入到StringBuffer中(因为String不可写)。
- 转换流:InputStreamReader/OutputStreamReader
这两个类可以将字节流转换成字符流,被称为字节流与字符流之间的桥梁。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
- 缓冲流:BufferedReader/BufferedWriter , BufferedInputStream/BufferedOutputStream
Oracle官方的描述:
Most of the examples we've seen so far use unbuffered I/O. This means each read or write request is handled directly by the underlying OS. This can make a program much less efficient.
Buffered input streams read data from a memory area known as a buffer; the native input API is called only when the buffer is empty. Similarly, buffered output streams write data to a buffer, and the native output API is called only when the buffer is full.
即,
没有经过Buffered处理的IO, 意味着每一次读和写的请求都会由OS底层直接处理,这会导致非常低效的问题。
经过Buffered处理过的输入流将会从一个buffer内存区域读取数据,本地API只会在buffer空了之后才会被调用(可能一次调用会填充很多数据进buffer)。
经过Buffered处理过的输出流将会把数据写入到buffer中,本地API只会在buffer满了之后才会被调用。
BufferedReader/BufferedWriter可以将字符流(Reader)包装成缓冲流,这是最常见用的做法。
另外,BufferedReader提供一个readLine()可以方便地读取一行,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
下面演示上面提到的常见类,
1 package io; 2 3 import java.io.BufferedReader; 4 import java.io.FileInputStream; 5 import java.io.FileNotFoundException; 6 import java.io.FileOutputStream; 7 import java.io.FileReader; 8 import java.io.IOException; 9 import java.io.InputStreamReader; 10 import java.io.PrintStream; 11 import java.io.PushbackReader; 12 import java.io.StringReader; 13 import java.io.StringWriter; 14 15 public class TestIO { 16 public static void printStream() throws FileNotFoundException, IOException { 17 try ( 18 FileOutputStream fos = new FileOutputStream("tmp.txt"); 19 PrintStream ps = new PrintStream(fos)) { 20 ps.println("普通字符串\n"); 21 //输出对象 22 ps.println(new TestIO()); 23 } catch (IOException e) { 24 e.printStackTrace(); 25 } 26 System.out.println("输出完成"); 27 28 } 29 public static void stringNode() throws IOException { 30 String str = "天王盖地虎\n" 31 + "宝塔镇河妖\n"; 32 char[] buf = new char[32]; 33 int hasRead = 0; 34 //StringReader将以String字符串为节点读取数据 35 try (StringReader sr = new StringReader(str)) { 36 while ((hasRead = sr.read(buf)) > 0) { 37 System.out.print(new String(buf, 0, hasRead)); 38 } 39 } catch (IOException e) { 40 e.printStackTrace(); 41 } 42 43 //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 44 try (StringWriter sw = new StringWriter()) { 45 sw.write("黑夜给了我黑色的眼睛\n"); 46 sw.write("我却用它寻找光明\n"); 47 //toString()返回sw节点内的数据 48 System.out.println(sw.toString()); 49 } catch (IOException e) { 50 e.printStackTrace(); 51 } 52 } 53 54 public static void keyIn() throws IOException { 55 try ( 56 //InputStreamReader是从byte转成char的桥梁 57 InputStreamReader reader = new InputStreamReader(System.in); 58 //BufferedReader(Reader in)是char类型输入的包装类 59 BufferedReader br = new BufferedReader(reader); 60 ) { 61 String line = null; 62 while ((line = br.readLine()) != null) { 63 if (line.equals("exit")) { 64 //System.exit(1); 65 break; 66 } 67 System.out.println(line); 68 } 69 } catch (IOException e) { 70 e.printStackTrace(); 71 } 72 } 73 74 public static void pushback() throws FileNotFoundException, IOException { 75 try (PushbackReader pr = new PushbackReader(new FileReader("C:/PROJECT/JavaBasic/PROJECT_JavaBasic/src/io/TestIO.java"),64)) { 76 char[] buf = new char[32]; 77 String lastContent = ""; 78 int hasRead = 0; 79 while ((hasRead = pr.read(buf)) > 0) { 80 String content = new String(buf, 0, hasRead); 81 int targetIndex = 0; 82 if ((targetIndex = (lastContent + content).indexOf("targetIndex = (lastContent + content)")) > 0) { 83 pr.unread((lastContent + content).toCharArray()); 84 if (targetIndex > 32) { 85 buf = new char[targetIndex]; 86 } 87 pr.read(buf , 0 , targetIndex); 88 System.out.println(new String(buf, 0 , targetIndex)); 89 System.exit(0); 90 } else { 91 System.out.println(lastContent); 92 lastContent = content; 93 } 94 } 95 } catch (IOException e) { 96 e.printStackTrace(); 97 } 98 } 99 100 public static void main(String[] args) throws IOException { 101 printStream(); 102 //stringNode(); 103 //keyIn(); 104 //pushback(); 105 } 106 }
总结上面几种流的应用场景:
- FileInputStream/FileOutputStream 需要逐个字节处理原始二进制流的时候使用,效率低下
- FileReader/FileWriter 需要组个字符处理的时候使用
- StringReader/StringWriter 需要处理字符串的时候,可以将字符串保存为字符数组
- PrintStream/PrintWriter 用来包装FileOutputStream 对象,方便直接将String字符串写入文件
- Scanner 用来包装System.in流,很方便地将输入的String字符串转换成需要的数据类型
- InputStreamReader/OutputStreamReader , 字节和字符的转换桥梁,在网络通信或者处理键盘输入的时候用
- BufferedReader/BufferedWriter , BufferedInputStream/BufferedOutputStream , 缓冲流用来包装字节流后者字符流,提升IO性能,BufferedReader还可以方便地读取一行,简化编程。