I/O详解

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概述

Java的I/O大概可以分成以下几类：

  • 磁盘操作：File
  • 字节操作：InputStream 和 OutputStream
  • 字符操作：Reader 和 Writer
  • 对象操作：Serializable
  • 网络操作：Socket
  • 新的输入/输出：NIO

File 类

java.io.FileFile类可以用于表示文件和目录路径名，但是不表示文件的内容。

静态成员变量

  • pathSeparator：路径分隔符

    • Windows：;

    • Linux：:

  • separator：文件名称分隔符

    • Windows：反斜杠\

    • Linux：正斜杠/

    为了保证在不同系统中都能顺利执行，操作路径不能写死：

    "C:" + File.Separator + "develop" + File.Separator + "a" + File.Separator + "a.md"

绝对路径和相对路径

  • 绝对路径：一个完整地址

  • 相对路径：简化的路径，将当前地址作为根目录

构造方法

  • File(String pathname)：将给定的路径名字符串转换为抽象路径名来创建一个新File实例。

    pathname可以以文件结尾，也可以以文件夹结尾；可以是相对路径，也可以是绝对路径；可以存在，也可以不存在。创建File对象，只是把字符串路径封装为File对象，无需考虑路径真假。

  • File(String parent, String child)

    参数把路径分成了两部分，父路径和子路径可以单独书写，使用起来非常灵活。

  • File(File parent, String child)

    父路径是File类型，可以使用File类的方法对路径进行一些操作。

常用方法

获取方法

  • String getAbsolutePath()：返回此File的绝对路径名字符串

  • String getPath()：将此File转换为路径名字符串(创建File时的pathname是什么样，就是什么样)

    使用toString方法有相同的效果（调用了getPath方法）

  • String getName()：返回File的构造方法传递的结尾部分（文件或目录的名称）

  • long length()：返回File表示的文件的大小，以字节为单位

    文件夹没有大小的概念，因此获取文件夹的大小会返回0；如果构造方法中给出的路径不存在，返回0。

判断方法

  • boolean exists()：File表示的文件或者目录当前是否存在
  • boolean isDirectory()：File对象是否是目录
  • boolean isFile()：File对象是否是文件

isDirectory()和isFile()方法的正确发挥作用的前提是路径已存在，否则都会返回false。可以通过exist()先做判断：

File f = new File("C:\\download\\xx.torrent");

// 如果路径不存在，没有必要进行后续的判断
if(f.exists()) {
    System.out.println(f.isFile());
}

创建和删除方法

  • boolean createNewFile()：当且仅当具有该名称的文件不存在时，创建一个新的空文件。

  • boolean delete()：删除由此File表示的文件或目录。

    文件夹中有内容，则不会删除；路径不存在，会返回false。

    delete方法是直接在硬盘删除文件/文件夹，不走回收站（直接永久删除），要慎用。

  • boolean mkdir()：创建由此File表示的目录。

  • boolean mkdirs()：创建由此File表示的目录，包括任何必需但不存在的父目录（相对于mkdir()，适用范围更广，推荐）。

遍历目录

  • String[] list()：返回一个String数组，表示该File目录中的所有子文件或目录（子目录下的内容不会获取）。
  • File[] listFiles()：返回一个File数组，表示该File目录中的所有子文件或目录。

如果目录的路径不存在，或者路径不是一个目录，都会抛出空指针异常。

文件搜索

递归地列出一个目录下的所有文件：

public static void listAllFiles(File dir) {
    if (dir == null || !dir.exists()) {
        return;
    }
    if (dir.isFile()) {
        System.out.println(dir.getName());
        return;
    }
    for (File file : dir.listFiles()) {
        listAllFiles(file);
    }
}

文件过滤器

  • java.io.FileFilter是一个接口，是File的过滤器。该接口的对象可以传递给File类的listFiles(FileFilter)作为参数。

    接口中的唯一方法：boolean accept(File pathname)：测试指定文件对象是否应该包含在当前File目录中。

    listFiles方法会调用参数传递的过滤器中的方法accept。

  • java.io.FilenameFilter是文件名称的过滤器。

    接口中的唯一方法：boolean accept(File dir, String name)：测试指定文件是否应该包含在某一文件列表中。

两个过滤器接口没有实现类，需要自己写实现类，重写accept方法，自定义过滤规则。

IO 流概述

数据的传输可以看作是一种数据的流动，根据数据的流向，可以分为输入流和输出流。根据数据的类型，可以分为字节流和字符流。

输入流 输出流
字节流 InputStream OutputStream
字符流 Reader Writer

字节流

字节输出流 OutputStream

java.io.OutputStream是一个抽象类，定义了一些成员方法如下：

  • void close()：关闭输出流，并释放相关的系统资源
  • void flush()：刷新输出流，并强制任何缓冲的输出字节被写出
  • void write(byte[] b)：将指定的字节数组写入此输出流
  • void write(byte[] b, int off, int len)：从指定的字节数组写入len字节，从偏移量off开始输出到输出流
  • abstract void write(int b)：将指定的字节输出流

文件字节输出流 FileOutputStream

构造方法

  • FileOutputStream(String name)：创建一个向具有指定名称的文件中写入数据的文件输出流

  • FileOutputStream(File file)：创建一个向File对象表示的文件中写入数据的文件输出流

  • FileOutputStream(String name, boolean append)

    append：追加写开关

    • true：创建对象不会覆盖源文件，在末尾追加写数据
    • false：创建新文件，覆盖源文件（默认）
使用步骤

  1. 创建一个FileOutputStream对象，构造方法中传递写入数据的目的地

  2. 调用FileOutputStream对象中的write方法，把数据写入到文件中

    当1次写多个字节时，写入的字节最后的显示：

    • 如果写的第一个字节是正数(0-127)，那么显示的时候会查询ASCII表。
    • 如果写的第一个字节是负数，则第一个字节会和第二个字节组成一个中文显示，查询系统默认码表(GBK)。

  3. 释放资源(提高程序的效率)

写入字符的方法

可以使用String类中的方法byte[] getBytes()，把字符串转换为字节数组(默认编码方式一般为UTF-8)。

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("C:\\download\\xx.md");
byte[] bytes = "Hellow World!".getBytes();

System.out.println(Arrays.toString(bytes)); // 可以看到字符串转换成字节数组后，再将字节数组转换为字符串形式
System.out.println(new String(bytes)); // 可以看到字符串转换成字节数组后，再转换为字符串

fos.write(bytes);

fos.close();
换行写入

通过写换行符完成换行写入：

  • windows:\r\n
  • linux: /n
  • mac: /r
fos.write("\r\n".getBytes());

缓冲流有更跨平台的换行写入方式。

字节输入流 InputStream

java.io.InputStream是一个抽象类，定义了一些成员方法如下：

  • void close(): 关闭输入流，并释放相关的系统资源

  • int read(): 从输入流读取并返回输入的下一个字节

    返回-1时，表示读取到了eof(end of file)

  • int read(byte[] b): 从输入流读取多个字节，并存储到字节数组b中

    • 数组b起到了缓冲作用，存储读取到的多个字节，能提高读取效率
    • 数组的大小一般定义为1024(1kb)的整数倍
    • 返回每次读取的有效字节个数（返回-1时，表示读取到了eof(end of file)）

文件字节输入流 FileInputStream

构造方法
  • FileInputStream(String name)
  • FileInputStream(File file)
使用步骤
  1. 创建FileInputStream对象，构造方法中绑定要读取的数据源
  2. 使用FileInputStream对象中的read方法，读取文件
  3. 释放资源(提高程序的效率)
FileInputStream fis = new FileInputStream("C:\\download\\xx.md");

int len; // 存储读取的字节
while ((len = fis.read()) != -1) {
    System.out.print((char)len);
}

fis.close();

实现文件复制

public static void copyFile(String src, String dist) throws IOException {
    FileInputStream fis = new FileInputStream(src);
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dist);

    byte[] buffer = new byte[20 * 1024];
    int cnt;

    // read() 最多读取 buffer.length 个字节
    // 返回的是实际读取的个数
    // 返回 -1 的时候表示读到 eof，即文件尾
    while ((cnt = fis.read(buffer)) != -1) { // 该read方法返回每次读取的有效字节个数
        fos.write(buffer, 0, cnt);
    }

    fis.close();
    fos.close();
}

字符流

字节流读取中文的问题

字节流读取中文字符时，可能不会显示完整的字符，因为一个中文字符可能占用多个字节存储。所以Java提供了一些字符流类，以字符为单位读写数据，专门用于处理文本文件。

Reader 与 Writer

不管是磁盘还是网络传输，最小的存储单元都是字节，而不是字符。但是在程序中操作的通常是字符形式的数据，因此需要提供对字符进行操作的方法。

  • InputStreamReader 实现从字节流解码成字符流
  • OutputStreamWriter 实现字符流编码成字节流

字符输出流 Writer

java.io.Writer抽象类表示用于字符输出流的所有类的超类，可以将字符信息从内存存入磁盘。

  • void close()：关闭输出流，并释放相关的系统资源
  • void flush()：刷新输出流，并强制任何缓冲的输出字符被写出
  • void write(char[] cbuf)：将指定的字符数组写入此输出流
  • void write(char[] cbuf, int off, int len)：从指定的字符数组写入len字节，从偏移量off开始输出到输出流
  • void write(String str)：将字符串写入输出流
  • void write(String str, int off, int len)：将子字符串写入输出流
  • abstract void write(int b)：将指定的字符输出流

文件字符输出流 FileWriter

java.io.FileWriterextends OutputStreamWriter extends Writer

构造方法

  • FileWriter(String name)：创建一个向具有指定名称的文件中写入数据的文件输出流

  • FileWriter(File file)：创建一个向File对象表示的文件中写入数据的文件输出流

  • FileWriter(String name, boolean append)

    append：追加写开关

    • true：创建对象不会覆盖源文件，在末尾追加写数据
    • false：创建新文件，覆盖源文件（默认）
使用步骤
  1. 创建一个FileWriter对象，构造方法中传递写入数据的目的地
  2. 调用FileWriter对象中的write方法，把数据写入到内存缓冲区中（有一个字符转换为字节的过程）
  3. 使用FileWriter对象中的flush方法，把内存缓冲区中的数据刷新到文件中
  4. 释放资源(也会执行把内存缓冲区中的数据刷新到文件中的操作，故第3步可以不显式写出来)
FileWriter fw = new FileWriter("C:\\download\\xx.md");

fw.write(97); // 不会直接写入文件，而是写入内存缓冲区
fw.flush();

fw.close();
换行写入

通过写换行符完成换行写入：

  • windows:\r\n
  • linux: /n
  • mac: /r
fw.writer("\r\n");

缓冲流有更跨平台的换行写入方式。

字符输入流 Reader

java.io.Reader抽象类表示用于字符输入流的所有类的超类，可以读取字符信息到内存中。

  • void close()：关闭输入流，并释放相关的系统资源

  • int read()：从输入流读取一个字符

    返回-1时，表示读取到了eof(end of file)

  • int read(char[] cbuf)：从输入流中读取多个字符，并将它们存储到字符数组cbuf中。

    • 数组cbuf起到了缓冲作用，存储读取到的多个字符，能提高读取效率
    • 数组的大小一般定义为1024(1kb)的整数倍
    • 返回每次读取的有效字符个数（返回-1时，表示读取到了eof(end of file)）

文件字符输入流 FileReader

java.io.FileReader extends InputStreamReader extends Reader

构造方法
  • FileReader(String fileName)
  • FileReader(File file)
使用步骤
  1. 创建FileReader对象，构造方法中绑定要读取的数据源
  2. 使用FileReader对象中的read方法，读取文件
  3. 释放资源(提高程序的效率)
FileReader fr = new FileReader("C:\\download\\xx.md");


int len; // 存储读取的【字符】
while ((len = fr.read()) != -1) { // 一次读取一个字符
    System.out.print((char)len);
}


// 一次读取多个字符
char[] chars = new char[2 * 1024];
len = 0; // 记录有效字符个数
while((len = fr.read(chars) != -1)) {
    /*
    	String类的构造方法
    	String(char[] value) 把字符数组转换为字符串
    	String(char[] value, int offset, int count) 把字符数组的一个
    */
    System.out.println(new String(chars, 0, len));
}

fr.close();

IO 异常的处理

JDK 7 之前的处理

实际开发中不应该直接抛出异常，而应该使用try...catch...finally代码块对异常进行处理。

// 提高变量fw的作用域，让finally能使用
FileWriter fw = null; // 必须初始化，避免try中发生异常时，fw还没有被赋值，导致finally中的代码无法正常执行。
try {
    // 可能会产生异常的代码
    fw = new FileWriter("C:\\download\\xx.md", true);
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        fw.write("Hellow world!" + i + "\r\n");
    }
    fw.close();
} catch (IOException e) {
	// 异常的处理逻辑
    System.,out.println(e);
} finally {
    // 资源释放
    // 如果创建对象FileWriter对象失败，fw为null，null无法调用方法，会抛出空指针异常，需要增加一个判断
    if(fw != null) {
        try {
            fw.close(); // close方法本身也声明会抛出异常对象，因此也要处理
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

JDK 7 的处理

JDK 7的新特性：在try后边可以增加一个()，在括号中可以定义流对象，则这个流对象的作用域就在try中有效，try中的代码执行完毕，会自动把流对象释放，不用写finally。

try (// 1. 创建一个字节输入流对象，构造方法中绑定要读取的数据源
    FileInputStream fis = new FileInputStream("C:\\download\\xx.md");
    // 2. 创建一个字节输出流对象，构造方法中绑定要写入的文件
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:\\download\\1.jpg")) {

    int len = 0;
    while((len = fis.read()) != 1) {
        fos.write(len);
    }
} catch (IOException e) {
    System.out.println(e);
}

属性集 Properties

java.util.Properties继承于HashTable，虽然HashTable是一个遗留类，但Properties作为唯一和IO流相结合的集合依然活跃着。Properties表示一个持久的属性集。它使用键值对存储数据，每个键和值都是字符串，因此Properties有一些操作字符串的特有方法：

  • Object setProperty(String key, String value)

  • String getProperty(String key)

  • Set<String> stringPropertyNames()

    返回此属性列表中的键集。

// 创建Properties集合对象
Properties prop = new Properties();

// 使用setProperty往集合中添加数据
prop.setProperty("邓肯", "21");
prop.setProperty("吉诺比利", "20");
prop.setProperty("吉诺比利", "9");

// 把Properties集合中的键取出，存储到一个Set集合中
Set<String> set = prop.stringPropertyNames();

// 遍历Set集合，获取每个键对应的值
for (String key : set) {
    String value = prop.getProperty(key);
    System.out.println(key + "=" + value);
}

可以使用Properties集合中的store方法，把集合中的临时数据持久化写入到硬盘中。

  • void store(OutputStream out, String comments)
    • OutputStream是字节输出流，不能写中文
    • comments是注释，用来解释保存的文件的作用。（不能使用中文，会产生乱码，默认是Unicode编码）一般使用空字符串""。
  • void store(Writer writer, String comments)
    • Writer是字符输出流，可以写中文

使用步骤：

  1. 创建Properties集合对象，添加数据
  2. 创建字节输出流/字符输出流对象
  3. 使用Properties集合的store方法，将集合中的临时数据持久化写入硬盘
  4. 释放资源
// 创建Properties集合对象
Properties prop = new Properties();

// 使用setProperty往集合中添加数据
prop.setProperty("邓肯", "21");
prop.setProperty("吉诺比利", "20");
prop.setProperty("吉诺比利", "9");

FileWriter fw = new FileWriter("C:\\download\\xx.md");

prop.store(fw, "save data");

fw.close();

可以使用Properties集合中的load方法，把硬盘中保存的文件（键值对）读取到集合中使用。

  • void load(InputStream inStream)

    InputStream是字节输入流，不能读取中文

  • void load(Reader reader)

    Reader是字符输入流，可以读取中文

使用步骤：

  1. 创建Properties集合对象
  2. 使用Properties集合的load方法，读取存储键值对的文件
    • 键值对文件，键与值默认的连接符可以用=、空格以及一些其他符号
    • 文件中可以使用#进行注释
    • 文件中的键和值默认都是字符串，无需加引号
  3. 遍历Properties集合
  4. 释放资源
// 创建Properties集合对象
Properties prop = new Properties();

// 读取键值对文件
prop.load(new FileReader("C:\\download\\xx.md"));

// 遍历集合
for (String key : set) {
    String value = prop.getProperty(key);
    System.out.println(key + "=" + value);
}

fw.close();

缓冲流

缓冲流也叫高效流，是对4个基本的FileXxx流的增强，所以也是4个流。缓冲流的基本原理，是在创建流对象时，创建一个内置的默认大小的缓冲区数组，通过缓冲区读写，减少IO次数，从而提高读写的效率。

缓冲字节输出流 BufferedOutputStream

java.io.BufferedOutputStream extends OutputStream

构造方法

  • BufferedOutputStream(OutputStream out)

    创建一个缓冲输出流，将数据写入指定的底层输出流

  • BufferedOutputStream(OutputStream out, int size)

    创建一个缓冲输出流，将具有指定缓冲区大小的数据写入指定的底层输出流

使用步骤

  1. 创建FileOutputSream对象，构造方法中绑定要输出的目的地
  2. 创建BufferedOutputStream对象，构造方法中传递FileOutputStream对象，提高FileOutputStream对象的效率
  3. 使用BufferedOutputStream对象的write方法，将数据写入内部缓冲区
  4. 使用BufferedOutputStream对象的flush方法，将内部缓冲区中的数据刷新到文件中
  5. 释放资源(也会执行把内存缓冲区中的数据刷新到文件中的操作，故第4步可以不显式写出来)
// 1.
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("C:\\download\\xx.md");

// 2.
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);

// 3.
bos.write("把数据写入到内部缓冲区中".getBytes());

bos.flush();

bos.close(); // 关闭缓冲流，基本流也会被自动关闭

缓冲字节输入流 BufferedInputStream

java.io.BufferedInputStream extends InputStream

构造方法

  • BufferedInputStream(InputStream in)

    创建一个缓冲输入流，并保存输入流in，以便将来使用

  • BufferedInputStream(InputStream in, int size)

    创建一个缓冲输入流，将具有指定缓冲区大小的数据写入指定的底层输入流

使用步骤

  1. 创建FileInputSream对象，构造方法中绑定要读取的数据源
  2. 创建BufferedInputStream对象，构造方法中传递FileInputStream对象，提高FileInputStream对象的效率
  3. 使用BufferedInputStream对象的read方法，将数据存入缓冲区数组
  4. 释放资源
// 1.
FileInputStream fis = new FileInputStream("C:\\download\\xx.md");

// 2.
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);

// 3.
byte[] bytes = new byte[1024]; // 存储每次读取的数据
int len = 0; // 记录每次读取的字节个数
while((len = bis.read(bytes)) != -1) {
    System.out.println(new String(bytes, 0 ,len));
}

bis.close(); // 关闭缓冲流，基本流也会被自动关闭

实现文件复制

和使用基本字节流进行文件复制相比，效率明显提升（1次读取单个字节或多个字节都是如此）。

long s = System.currentTimeMills(); // 测试程序效率

BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("C:\\download\\xx.md"));

BufferedOutStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("C:\\download\\yy.md"));

byte[] bytes = new byte[1024]; // 存储每次读取的数据
int len = 0; // 记录每次读取的字节个数
while((len = bis.read(bytes)) != -1) {
    bos.write(bytes, 0, len);
}

bis.close();
bos.close();

long e = System.currentTimeMills(); // 测试程序效率
System.out.println("程序共耗时：" + (e - s) + "毫秒");

缓冲字符输出流 BufferedWriter

java.io.BufferedWriter extends Writer

构造方法

  • BufferedWriter(Writer out)

    创建一个使用默认输出缓冲区的缓冲字符输出流

  • BufferedWriter(Writer out, int size)

    创建一个使用给定大小缓冲区的缓冲字符输出流

特有的成员方法

void newLine()：写入一个行分隔符（根据不同的操作系统，获取不同的行分隔符）

使用步骤

  1. 创建缓冲字符输出流对象，构造方法中传递字符输出流
  2. 调用缓冲字符输出流的write方法，把数据写入到内存缓冲区中
  3. 调用缓冲字符输出流的flush方法，把内存缓冲区中的数据刷新到文件中
  4. 释放资源
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("C:\\download\\xx.md"));

for(int i = 0; i < 10; i++) {
    bw.write("机智医生生活");
    bw.newLine(); // 换行（根据不同的操作系统，获取不同的行分隔符）
}

bw.flush();
bw.close(); // 关闭缓冲流，基本流也会被自动关闭

缓冲字符输入流 BufferedReader

java.io.BufferedReader extends Reader

构造方法

  • BufferedReader(Reader in)
  • BufferedReader(Reader in, int size)

特有的成员方法

String ReadLine()：读取一个文本行（根据不同的操作系统，获取不同的行分隔符）

​ 返回该行内容的字符串，不包含任何行分隔符。如果已到达流末尾，则返回null。

逐行读取文本文件的内容

BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("C:\\download\\xx.md"));

String line;
while ((line = br.readLine()) != null) {
    System.out.println(line);
}

br.close();

编码与解码

编码就是把字符转换为字节，而解码是把字节重新组合成字符。如果编码和解码过程使用不同的编码方式那么就出现了乱码。

字符集 charset

字符集也叫编码表。是一个系统支持的所有字符的集合，包括文字、标点符号、图形符号、数字等。常见的字符集有ASCII、GBK、Unicode等。

  • GBK编码中，中文字符占2个字节，英文字符占1个字节；

  • Unicode字符集是为表达任意语言的任意字符而设计，是业界的一种标准。

    • UTF-8编码中，中文字符占3个字节，英文字符占1个字节；

      是电子邮件、网页级其他存储或传送文字的应用中，优先采用的编码。

    • UTF-16be编码中，中文字符和英文字符都占2个字节。

      UTF-16be中的be指的是Big Endian，也就是大端。相应地也有UTF-16le，le指的是Little Endian，也就是小端。

大端模式：高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。

​ （符合直观上认为的模式）

小端模式：低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。

从软件的角度理解端模式：

不同端模式的处理器进行数据传递时必须要考虑端模式的不同。在Socket接口编程中，以下几个函数用于大小端字节序的转换

#define ntohs(n)     //16位数据类型网络字节顺序到主机字节顺序的转换  
#define htons(n)     //16位数据类型主机字节顺序到网络字节顺序的转换  
#define ntohl(n)      //32位数据类型网络字节顺序到主机字节顺序的转换  
#define htonl(n)      //32位数据类型主机字节顺序到网络字节顺序的转换

其中互联网使用的网络字节顺序采用大端模式进行编址，而主机字节顺序根据处理器的不同而不同，如PowerPC处理器使用大端模式，而Pentuim处理器使用小端模式。

Java 的内存编码使用双字节编码 UTF-16be，这不是指 Java 只支持这一种编码方式，而是说 char 这种类型使用 UTF-16be 进行编码。char 类型占 16 位，也就是两个字节，Java 使用这种双字节编码是为了让一个中文或者一个英文都能使用一个 char 来存储。

String的编码方式

String可以看成一个字符序列，可以指定一个编码方式将它编码为字节序列，也可以指定一个编码方式将一个字节序列解码为String。

String str1 = "中文";
byte[] bytes = str1.getBytes("UTF-8");
String str2 = new String(bytes, "UTF-8");
System.out.println(str2);

在调用无参数 getBytes() 方法时，默认的编码方式不是 UTF-16be。双字节编码的好处是可以使用一个 char 存储中文和英文，而将 String 转为 bytes[] 字节数组就不再需要这个好处，因此也就不再需要双字节编码。getBytes() 的默认编码方式与平台有关，一般为 UTF-8。

编码引起的问题

在IDEA中，使用FileReader读取项目中的文本文件。由于IDEA的设置，都是默认UTF-8编码，所以没有任何问题。但是，当读取Windows系统中创建的文本文件时，由于Windows系统默认的是GBK编码，所以会出现乱码。那么该如何读取GBK编码的文件？

转换流

OutputStreamWriter 类

转换流java.io.OutputStreamWriter是Writer的子类，是从字符流到字节流的桥梁。它读取字符，并使用指定的字符集将其编码为字节。

构造方法：

  • OutputStreamWriter(OutputStream out)

  • OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName)

    charsetName用于指定字符集，不区分大小写。

OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("C:\\download\\xx.md"), "GBK");

osw.write("机智医生生活"); // 不会直接写入文件，而是写入内存缓冲区（编码过程）
osw.flush();

osw.close();

InputStreamReader 类

转换流java.io.InputStreamReader是Reader的子类，是从字节流到字符流的桥梁。它读取字节，并使用指定的字符集将其解码为字符。

构造方法：

  • InputStreamReader(InputStream in)

  • InputStreamReader(InputStream in, String charsetName)：

    charsetName用于指定字符集，不区分大小写。

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("C:\\download\\xx.md"), "GBK");

int len = 0;
while((len = isr.read() != -1)) {
    System.out.println((char)len);
}

// 一次读取多个字符
char[] chars = new char[2 * 1024];
len = 0; // 记录有效字符个数
while((len = isr.read(chars) != -1)) {
    System.out.println(new String(chars, 0, len));
}
isr.close();

转换文件编码

将GBK编码的文本文件，转换为UTF-8编码的文本文件。

  1. 指定GBK编码的转换流，读取文本文件
  2. 指定UTF-8编码的转换流，写入文本文件
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("C:\\download\\xx.md"), "GBK");

OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("C:\\download\\yy.md"), "UTF-8");

int len = 0;
while((len = isr.read() != -1)) {
    osw.write(len);
}

装饰者模式

以InputStream为例，

  • InputStream是抽象组件；

  • FileInputStream是InputStream的子类，属于具体组件，提供了字节流的输入操作;

  • FilterInputStream属于抽象装饰者，装饰者用于装饰组件，为组件提供额外的功能。

    • 例如BufferedInputStream为FileInputStream提供缓存的功能。

      实例化一个具有缓存功能的字节流对象时，只需要在 FileInputStream 对象上再套一层 BufferedInputStream 对象即可：

      FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(filePath);
BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(fileInputStream);

    • DataInputStream装饰者提供了对更多数据类型进行输入的操作，比如int、double等基本类型。

序列化

序列化就是将一个对象转换成字节序列，该字节序列包含对象的数据、对象的类型以及对象中存储的属性。字节序列写出到文件之后，相当于文件中持久保存了一个对象的信息。

  • 序列化：void ObjectOutputStream.writeObject()
  • 反序列化：Object ObjectInputStream.readObject()

不会对静态变量进行序列化，因为序列化只是保存对象的状态，静态变量属于类的状态。

Serializable 接口

序列化的类需要实现Serializable接口，它只是一个标准，没有任何方法需要实现。但如果不去实现它的话，会抛出异常。

public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {

    A a1 = new A(123, "abc");
    String objectFile = "C:\\download\\a1.md";

    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(objectFile));
    oos.writeObject(a1);
    oos.close();

    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(objectFile));
    A a2 = (A) ois.readObject(); // 类型转换
    ois.close();
    System.out.println(a2);
}

private static class A implements Serializable {

    private int x;
    private String y;

    A(int x, String y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "x = " + x + "  " + "y = " + y;
    }
}

InvalidClassException 异常

当JVM反序列化对象时，能找到class文件，但是class文件在序列化对象之后发生了修改，那么反序列化操作也会失败，抛出一个InvalidClassException异常。

发生该异常的原因有：

  1. 该类的序列版本号与从流中读取的类描述符的版本号不一致
  2. 该类包含未知数据类型
  3. 该类没有可访问的无参数构造方法

Serializable接口给需要序列化的类提供了一个序列版本号serialVersionUID，用于验证序列化的对象和对应类是否版本匹配。

解决方案：

无论是否对类的定义进行修改，都不重新生成新的序列号。可序列化的类通过声明static final long serialVersionUID来显式声明自己的序列号。

public class A implements Serializable {
    
    private static final long serialVersionUID = 20L; //显式声明序列号

    private int x;
    private String y;

    A(int x, String y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "x = " + x + "  " + "y = " + y;
    }
}

IDEA自动生成序列号

Settings - Editor - Inspections - 搜索UID - Serializable class without ‘serialVersionUID’ 右侧勾选，修改Severity为Error。

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transient 关键字

transient（瞬态）关键字可以使一些属性不会被序列化。

ArrayList中存储数据的数组elementData是用transient修饰的，因为这个数组是动态扩展的，并不是所有的空间都被使用，因此就不需要所有的内容都被序列化。通过重写序列化和反序列化方法，使得可以只序列化数组中有内容的那部分数据。

序列化集合

当想在文件中保存多个对象的时候，可以把对象存储到一个集合中，对集合进行序列化和反序列化。

ArrayList<A> list = new ArrayList<>();

list.add(new A(20, "吉诺比利"));
list.add(new A(21, "邓肯"));

// 创建序列化流
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\download\\Spurs.md"));

// 对集合进行序列化
oos.writeObject(list);

oos.close();

// 创建反序列化流
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\\download\\Spurs.md"));

// 读取文件中保存的集合
ArrayList<A> list2 = (ArrayList<A>)ois.readObject();

for (A a : list2) {
    System.out.println(a);
}

ois.close();

打印流

java.io.PrintStream extends OutputStream与其他输出流不同，永远不会抛出IOException。

特有的方法：

  • void print(任意类型的值)
  • void println(任意类型的值)

构造方法：

  • PrintStream(File file)：输出至文件
  • PrintStream(OutputStream out)：输出至字节输出流
  • PrintStream(String fileName)：输出至指定的文件路径

注意：

如果使用继承自父类的write方法写数据，那么查看数据的时候会查询编码表97 -> a；如果使用自己特有的print/println方法写数据，原样输出97 -> 97。

打印流还可以改变输出语句System.out.print/println的目的地：

static void System.setOut(PrintStream out)

System.out.println("默认在控制台输出");

PrintStream ps = new PrintStream("C:\\download\\Spurs.md");

System.setOut(ps); //更改输出语句的目的地为打印流的目的地

System.out.println("在打印流的目的地中输出");

ps.close();