java io

1.1 相關概念

Java IO

Java IO即Java 輸入輸出系統。不管我們編寫何種應用，都難免和各種輸入輸出相關的媒介打交道，其實和媒介進行IO的過程是十分複雜的，這要考慮的因素特别多，比如我們要考慮和哪種媒介進行IO（檔案、控制台、網絡），我們還要考慮具體和它們的通信方式（順序、随機、二進制、按字元、按字、按行等等）。Java類庫的設計者通過設計大量的類來攻克這些難題，這些類就位于java.io包中。

在JDK1.4之後，為了提高Java IO的效率，Java又提供了一套新的IO，Java New IO簡稱Java NIO。它在标準java代碼中提供了高速的面向塊的IO操作。本篇文章重點介紹Java IO，關于Java NIO請參考我的另兩篇文章：

Java NIO詳解(一) Java NIO詳解(二)

流

在Java IO中，流是一個核心的概念。流從概念上來說是一個連續的資料流。你既可以從流中讀取資料，也可以往流中寫資料。流與資料源或者資料流向的媒介相關聯。在Java IO中流既可以是位元組流(以位元組為機關進行讀寫)，也可以是字元流(以字元為機關進行讀寫)。

IO相關的媒介

Java的IO包主要關注的是從原始資料源的讀取以及輸出原始資料到目标媒介。以下是最典型的資料源和目标媒介：

檔案
管道
網絡連接配接
記憶體緩存
System.in, System.out, System.error(注：Java标準輸入、輸出、錯誤輸出)

二、Java IO類庫的架構

2.1 Java IO的類型

雖然java IO類庫龐大，但總體來說其架構還是很清楚的。從是讀媒介還是寫媒介的次元看，Java IO可以分為：

輸入流：InputStream和Reader
輸出流：OutputStream和Writer

而從其處理流的類型的次元上看，Java IO又可以分為：

位元組流：InputStream和OutputStream
字元流：Reader和Writer

下面這幅圖就清晰的描述了JavaIO的分類：

-	位元組流	字元流
輸入流	InputStream	Reader
輸出流	OutputStream	Writer

我們的程式需要通過InputStream或Reader從資料源讀取資料，然後用OutputStream或者Writer将資料寫入到目标媒介中。其中，InputStream和Reader與資料源相關聯，OutputStream和writer與目标媒介相關聯。以下的圖說明了這一點：

這裡寫圖檔描述

2.2 IO 類庫

上面我們介紹了Java IO中的四各類：InputStream、OutputStream、Reader、Writer，其實在我們的實際應用中，我們用到的一般是它們的子類，之是以設計這麼多子類，目的就是讓每一個類都負責不同的功能，以友善我們開發各種應用。各類用途彙總如下：

檔案通路
網絡通路
記憶體緩存通路
線程内部通信(管道)
緩沖
過濾
解析
讀寫文本 (Readers / Writers)
讀寫基本類型資料 (long, int etc.)
讀寫對象

下面我們就通過兩張圖來大體了解一下這些類的繼承關系及其作用

圖1：java io 類的內建關系

圖2：java io中各個類所負責的媒介

三、Java IO的基本用法

3.1 Java IO ：位元組流

通過上面的介紹我們已經知道，位元組流對應的類應該是InputStream和OutputStream，而在我們實際開發中，我們應該根據不同的媒介類型選用相應的子類來處理。下面我們就用位元組流來操作檔案媒介：

例1，用位元組流寫檔案

public static void writeByteToFile() throws IOException{
        String hello= new String( "hello word!");
         byte[] byteArray= hello.getBytes();
        File file= new File( "d:/test.txt");
         //因為是用位元組流來寫媒介，是以對應的是OutputStream 
         //又因為媒介對象是檔案，是以用到子類是FileOutputStream
        OutputStream os= new FileOutputStream( file);
         os.write( byteArray);
         os.close();
  }

例2，用位元組流讀檔案

public static void readByteFromFile() throws IOException{
        File file= new File( "d:/test.txt");
         byte[] byteArray= new byte[( int) file.length()];
         //因為是用位元組流來讀媒介，是以對應的是InputStream
         //又因為媒介對象是檔案，是以用到子類是FileInputStream
        InputStream is= new FileInputStream( file);
         int size= is.read( byteArray);
        System. out.println( "大小:"+size +";内容:" +new String(byteArray));
         is.close();
  }

3.2 Java IO ：字元流

同樣，字元流對應的類應該是Reader和Writer。下面我們就用字元流來操作檔案媒介:

例3，用字元流讀檔案

public static void writeCharToFile() throws IOException{
        String hello= new String( "hello word!");
        File file= new File( "d:/test.txt");
         //因為是用字元流來讀媒介，是以對應的是Writer，又因為媒介對象是檔案，是以用到子類是FileWriter
        Writer os= new FileWriter( file);
         os.write( hello);
         os.close();
  }

例4，用字元流寫檔案

public static void readCharFromFile() throws IOException{
        File file= new File( "d:/test.txt");
         //因為是用字元流來讀媒介，是以對應的是Reader
         //又因為媒介對象是檔案，是以用到子類是FileReader
        Reader reader= new FileReader( file);
         char [] byteArray= new char[( int) file.length()];
         int size= reader.read( byteArray);
        System. out.println( "大小:"+size +";内容:" +new String(byteArray));
         reader.close();
  }

3.3 Java IO ：位元組流轉換為字元流

位元組流可以轉換成字元流，java.io包中提供的InputStreamReader類就可以實作，當然從其命名上就可以看出它的作用。其實這涉及到另一個概念，IO流的組合，後面我們詳細介紹。下面看一個簡單的例子：

例5 ，位元組流轉換為字元流

public static void convertByteToChar() throws IOException{
        File file= new File( "d:/test.txt");
         //獲得一個位元組流
        InputStream is= new FileInputStream( file);
         //把位元組流轉換為字元流，其實就是把字元流和位元組流組合的結果。
        Reader reader= new InputStreamReader( is);
         char [] byteArray= new char[( int) file.length()];
         int size= reader.read( byteArray);
        System. out.println( "大小:"+size +";内容:" +new String(byteArray));
         is.close();
         reader.close();
  }

3.4 Java IO ：IO類的組合

從上面位元組流轉換成字元流的例子中我們知道了IO流之間可以組合（或稱嵌套），其實組合的目的很簡單，就是把多種類的特性融合在一起以實作更多的功能。組合使用的方式很簡單，通過把一個流放入另一個流的構造器中即可實作，兩個流之間可以組合，三個或者更多流之間也可組合到一起。當然，并不是任意流之間都可以組合。關于組合就不過多介紹了，後面的例子中有很多都用到了組合，大家好好體會即可。

3.5 Java IO：檔案媒介操作

File是Java IO中最常用的讀寫媒介，那麼我們在這裡就對檔案再做進一步介紹。

3.5.1 File媒介

例6 ，File操作

public class FileDemo {
  public static void main(String[] args) {
         //檢查檔案是否存在
        File file = new File( "d:/test.txt");
         boolean fileExists = file.exists();
        System. out.println( fileExists);
         //建立檔案目錄,若父目錄不存在則傳回false
        File file2 = new File( "d:/fatherDir/subDir");
         boolean dirCreated = file2.mkdir();
        System. out.println( dirCreated);
         //建立檔案目錄,若父目錄不存則連同父目錄一起建立
        File file3 = new File( "d:/fatherDir/subDir2");
         boolean dirCreated2 = file3.mkdirs();
        System. out.println( dirCreated2);
        File file4= new File( "d:/test.txt");
         //判斷長度
         long length = file4.length();
         //重命名檔案
         boolean isRenamed = file4.renameTo( new File("d:/test2.txt"));
         //删除檔案
         boolean isDeleted = file4.delete();
        File file5= new File( "d:/fatherDir/subDir");
         //是否是目錄
         boolean isDirectory = file5.isDirectory();
         //列出檔案名
        String[] fileNames = file5.list();
         //列出目錄
        File[]   files = file4.listFiles();
  }

}

3.5.3 随機讀取File檔案

通過上面的例子我們已經知道，我們可以用FileInputStream（檔案字元流）或FileReader（檔案位元組流）來讀檔案，這兩個類可以讓我們分别以字元和位元組的方式來讀取檔案内容，但是它們都有一個不足之處，就是隻能從檔案頭開始讀，然後讀到檔案結束。

但是有時候我們隻希望讀取檔案的一部分，或者是說随機的讀取檔案，那麼我們就可以利用RandomAccessFile。RandomAccessFile提供了

seek()

方法，用來定位将要讀寫檔案的指針位置，我們也可以通過調用

getFilePointer()

方法來擷取目前指針的位置，具體看下面的例子:

例7，随機讀取檔案

public static void randomAccessFileRead() throws IOException {
         // 建立一個RandomAccessFile對象
        RandomAccessFile file = new RandomAccessFile( "d:/test.txt", "rw");
         // 通過seek方法來移動讀寫位置的指針
         file.seek(10);
         // 擷取目前指針
         long pointerBegin = file.getFilePointer();
         // 從目前指針開始讀
         byte[] contents = new byte[1024];
         file.read( contents);
         long pointerEnd = file.getFilePointer();
        System. out.println( "pointerBegin:" + pointerBegin + "\n" + "pointerEnd:" + pointerEnd + "\n" + new String(contents));
         file.close();
  }

例8，随機寫入檔案

public static void randomAccessFileWrite() throws IOException {
         // 建立一個RandomAccessFile對象
        RandomAccessFile file = new RandomAccessFile( "d:/test.txt", "rw");
         // 通過seek方法來移動讀寫位置的指針
         file.seek(10);
         // 擷取目前指針
         long pointerBegin = file.getFilePointer();
         // 從目前指針位置開始寫
         file.write( "HELLO WORD".getBytes());
         long pointerEnd = file.getFilePointer();
        System. out.println( "pointerBegin:" + pointerBegin + "\n" + "pointerEnd:" + pointerEnd + "\n" );
         file.close();
  }

3.6 Java IO：管道媒介

管道主要用來實作同一個虛拟機中的兩個線程進行交流。是以，一個管道既可以作為資料源媒介也可作為目标媒介。

需要注意的是java中的管道和Unix/Linux中的管道含義并不一樣，在Unix/Linux中管道可以作為兩個位于不同空間程序通信的媒介，而在java中，管道隻能為同一個JVM程序中的不同線程進行通信。和管道相關的IO類為：PipedInputStream和PipedOutputStream，下面我們來看一個例子：

例9，讀寫管道

public class PipeExample {
   public static void main(String[] args) throws IOException {
          final PipedOutputStream output = new PipedOutputStream();
          final PipedInputStream  input  = new PipedInputStream(output);
          Thread thread1 = new Thread( new Runnable() {
              @Override
              public void run() {
                  try {
                      output.write( "Hello world, pipe!".getBytes());
                  } catch (IOException e) {
                  }
              }
          });
          Thread thread2 = new Thread( new Runnable() {
              @Override
              public void run() {
                  try {
                      int data = input.read();
                      while( data != -1){
                          System. out.print(( char) data);
                          data = input.read();
                      }
                  } catch (IOException e) {
                  } finally{
                     try {
                                       input.close();
                                } catch (IOException e) {
                                       e.printStackTrace();
                                }
                  }
              }
          });
          thread1.start();
          thread2.start();
      }

3.7 Java IO：網絡媒介

關于Java IO面向網絡媒介的操作即Java 網絡程式設計，其核心是Socket，同磁盤操作一樣，java網絡程式設計對應着兩套API，即Java IO和Java NIO，關于這部分我會準備專門的文章進行介紹。

3.8 Java IO：BufferedInputStream和BufferedOutputStream

BufferedInputStream顧名思義，就是在對流進行寫入時提供一個buffer來提高IO效率。在進行磁盤或網絡IO時，原始的InputStream對資料讀取的過程都是一個位元組一個位元組操作的，而BufferedInputStream在其内部提供了一個buffer，在讀資料時，會一次讀取一大塊資料到buffer中，這樣比單位元組的操作效率要高的多，特别是程序磁盤IO和對大量資料進行讀寫的時候。

使用BufferedInputStream十分簡單，隻要把普通的輸入流和BufferedInputStream組合到一起即可。我們把上面的例2改造成用BufferedInputStream進行讀檔案，請看下面例子：

例10 ，用緩沖流讀檔案

public static void readByBufferedInputStream() throws IOException {
        File file = new File( "d:/test.txt");
         byte[] byteArray = new byte[( int) file.length()];
         //可以在構造參數中傳入buffer大小
        InputStream is = new BufferedInputStream( new FileInputStream(file),2*1024);
         int size = is.read( byteArray);
        System. out.println( "大小:" + size + ";内容:" + new String(byteArray));
         is.close();
  }

關于如何設定buffer的大小，我們應根據我們的硬體狀況來确定。對于磁盤IO來說，如果硬碟每次讀取4KB大小的檔案塊，那麼我們最好設定成這個大小的整數倍。因為磁盤對于順序讀的效率是特别高的，是以如果buffer再設定的大寫可能會帶來更好的效率，比如設定成44KB或84KB。

還需要注意一點的就是磁盤本身就會有緩存，在這種情況下，BufferedInputStream會一次讀取磁盤緩存大小的資料，而不是分多次的去讀。是以要想得到一個最優的buffer值，我們必須得知道磁盤每次讀的塊大小和其緩存大小，然後根據多次試驗的結果來得到最佳的buffer大小。

BufferedOutputStream的情況和BufferedInputStream一緻，在這裡就不多做描述了。

3.9 Java IO：BufferedReader和BufferedWriter

BufferedReader、BufferedWriter

的作用基本和BufferedInputStream、BufferedOutputStream一緻，具體用法和原理都差不多，隻不過一個是面向字元流一個是面向位元組流。同樣，我們将改造字元流中的例4，給其加上buffer功能，看例子：

public static void readByBufferedReader() throws IOException {
        File file = new File( "d:/test.txt");
         // 在字元流基礎上用buffer流包裝，也可以指定buffer的大小
        Reader reader = new BufferedReader( new FileReader(file),2*1024);
         char[] byteArray = new char[( int) file.length()];
         int size = reader.read( byteArray);
        System. out.println( "大小:" + size + ";内容:" + new String(byteArray));
         reader.close();
  }

原文連結:

http://blog.csdn.net/suifeng3051/article/details/48344587

java io

1.1 相關概念

Java IO

流

IO相關的媒介

二、Java IO類庫的架構

2.1 Java IO的類型

2.2 IO 類庫

三、Java IO的基本用法

3.1 Java IO ：位元組流

3.2 Java IO ：字元流

3.3 Java IO ：位元組流轉換為字元流

3.4 Java IO ：IO類的組合

3.5 Java IO：檔案媒介操作

3.5.1 File媒介

3.5.3 随機讀取File檔案

3.6 Java IO：管道媒介

3.7 Java IO：網絡媒介

3.8 Java IO：BufferedInputStream和BufferedOutputStream

3.9 Java IO：BufferedReader和BufferedWriter

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