【JDK源码】java.io包常用类详解
??看完java.io的JDK源碼,在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)一篇關(guān)于java.io中的類使用的文章總結(jié)的很全面,看完之后在原文的基礎(chǔ)上加了一些自己的總結(jié)如下構(gòu)成了本篇文章。原文地址
一、Java Io流
1. Java Io流的概念
??java的io是實(shí)現(xiàn)輸入和輸出的基礎(chǔ),可以方便的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出操作。在java中把不同的輸入/輸出源(鍵盤,文件,網(wǎng)絡(luò)連接等)抽象表述為“流”(stream)。通過(guò)流的形式允許java程序使用相同的方式來(lái)訪問(wèn)不同的輸入/輸出源。stram是從起源(source)到接收的(sink)的有序數(shù)據(jù)。
注:java把所有的傳統(tǒng)的流類型都放到在java io包下,用于實(shí)現(xiàn)輸入和輸出功能。
2. Io流的分類:
??按照不同的分類方式,可以把流分為不同的類型。常用的分類有三種:
1) 按照流的流向分,可以分為輸入流和輸出流。
輸入流: 只能從中讀取數(shù)據(jù),而不能向其寫入數(shù)據(jù)。
輸出流:只能向其寫入數(shù)據(jù),而不能向其讀取數(shù)據(jù)。
??此處的輸入,輸出涉及一個(gè)方向的問(wèn)題,對(duì)于如圖15.1所示的數(shù)據(jù)流向,數(shù)據(jù)從內(nèi)存到硬盤,通常稱為輸出流——也就是說(shuō),這里的輸入,輸出都是從程序運(yùn)行所在的內(nèi)存的角度來(lái)劃分的。
??注:如果從硬盤的角度來(lái)考慮,圖15.1所示的數(shù)據(jù)流應(yīng)該是輸入流才對(duì);但劃分輸入/輸出流時(shí)是從程序運(yùn)行所在的內(nèi)存的角度來(lái)考慮的,因此如圖15.1所在的流時(shí)輸出流。而不是輸入流。
??對(duì)于如圖15.2所示的數(shù)據(jù)流向,數(shù)據(jù)從服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)流向客戶端,在這種情況下,Server端的內(nèi)存負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)輸出到網(wǎng)絡(luò)里,因此Server端的程序使用輸出流;Client端的內(nèi)存負(fù)責(zé)從網(wǎng)絡(luò)中讀取數(shù)據(jù),因此Client端的程序應(yīng)該使用輸入流。
??注:java的輸入流主要是InputStream和Reader作為基類,而輸出流則是主要由outputStream和Writer作為基類。它們都是一些抽象基類,無(wú)法直接創(chuàng)建實(shí)例。
2) 按照操作單元?jiǎng)澐?#xff0c;可以劃分為字節(jié)流和字符流。
? ??字節(jié)流和字符流的用法幾乎完成全一樣,區(qū)別在于字節(jié)流和字符流所操作的數(shù)據(jù)單元不同,字節(jié)流操作的單元是數(shù)據(jù)單元是8位的字節(jié),字符流操作的是數(shù)據(jù)單元為16位的字符。
??字節(jié)流主要是由InputStream和outPutStream作為基類,而字符流則主要有Reader和Writer作為基類。
3) 按照流的角色劃分為節(jié)點(diǎn)流和處理流。
??可以從/向一個(gè)特定的IO設(shè)備(如磁盤,網(wǎng)絡(luò))讀/寫數(shù)據(jù)的流,稱為節(jié)點(diǎn)流。節(jié)點(diǎn)流也被稱為低級(jí)流。圖15.3顯示了節(jié)點(diǎn)流的示意圖。
??從圖15.3中可以看出,當(dāng)使用節(jié)點(diǎn)流進(jìn)行輸入和輸出時(shí),程序直接連接到實(shí)際的數(shù)據(jù)源,和實(shí)際的輸入/輸出節(jié)點(diǎn)連接。處理流則用于對(duì)一個(gè)已存在的流進(jìn)行連接和封裝,通過(guò)封裝后的流來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀/寫功能。處理流也被稱為高級(jí)流。圖15.4顯示了處理流的示意圖。
??從圖15.4可以看出,當(dāng)使用處理流進(jìn)行輸入/輸出時(shí),程序并不會(huì)直接連接到實(shí)際的數(shù)據(jù)源,沒(méi)有和實(shí)際的輸入和輸出節(jié)點(diǎn)連接。使用處理流的一個(gè)明顯的好處是,只要使用相同的處理流,程序就可以采用完全相同的輸入/輸出代碼來(lái)訪問(wèn)不同的數(shù)據(jù)源,隨著處理流所包裝的節(jié)點(diǎn)流的變化,程序?qū)嶋H所訪問(wèn)的數(shù)據(jù)源也相應(yīng)的發(fā)生變化。
3. 流的原理淺析和常用的流的分類表:
1) 流的原理淺析:
??java Io流共涉及40多個(gè)類,這些類看上去很雜亂,但實(shí)際上很有規(guī)則,而且彼此之間存在非常緊密的聯(lián)系, Java Io流的40多個(gè)類都是從如下4個(gè)抽象類基類中派生出來(lái)的。
InputStream/Reader: 所有的輸入流的基類,前者是字節(jié)輸入流,后者是字符輸入流。
OutputStream/Writer: 所有輸出流的基類,前者是字節(jié)輸出流,后者是字符輸出流。
??對(duì)于InputStream和Reader而言,它們把輸入設(shè)備抽象成為一個(gè)”水管“,這個(gè)水管的每個(gè)“水滴”依次排列,如圖15.5所示:
???從圖15.5可以看出,字節(jié)流和字符流的處理方式其實(shí)很相似,只是它們處理的輸入/輸出單位不同而已。輸入流使用隱式的記錄指針來(lái)表示當(dāng)前正準(zhǔn)備從哪個(gè)“水滴”開(kāi)始讀取,每當(dāng)程序從InputStream或者Reader里面取出一個(gè)或者多個(gè)“水滴”后,記錄指針自定向后移動(dòng);除此之外,InputStream和Reader里面都提供了一些方法來(lái)控制記錄指針的移動(dòng)。
? ???對(duì)于OutputStream和Writer而言,它們同樣把輸出設(shè)備抽象成一個(gè)”水管“,只是這個(gè)水管里面沒(méi)有任何水滴,如圖15.6所示:
?
? ?正如圖15.6所示,當(dāng)執(zhí)行輸出時(shí),程序相當(dāng)于依次把“水滴”放入到輸出流的水管中,輸出流同樣采用隱示指針來(lái)標(biāo)識(shí)當(dāng)前水滴即將放入的位置,每當(dāng)程序向OutputStream或者Writer里面輸出一個(gè)或者多個(gè)水滴后,記錄指針自動(dòng)向后移動(dòng)。圖15.5和圖15.6顯示了java Io的基本概念模型,除此之外,Java的處理流模型則體現(xiàn)了Java輸入和輸出流設(shè)計(jì)的靈活性。處理流的功能主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。
性能的提高:主要以增加緩沖的方式來(lái)提供輸入和輸出的效率。
操作的便捷:處理流可能提供了一系列便捷的方法來(lái)一次輸入和輸出大批量的內(nèi)容,而不是輸入/輸出一個(gè)或者多個(gè)“水滴”。
??處理流可以“嫁接”在任何已存在的流的基礎(chǔ)之上,這就允許Java應(yīng)用程序采用相同的代碼,透明的方式來(lái)訪問(wèn)不同的輸入和輸出設(shè)備的數(shù)據(jù)流。圖15.7顯示了處理流的模型。
2)java輸入/輸出流體系中常用的流的分類表
??注:表中粗體字所標(biāo)出的類代表節(jié)點(diǎn)流,必須直接與指定的物理節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián):斜體字標(biāo)出的類代表抽象基類,無(wú)法直接創(chuàng)建實(shí)例。
二.常用的io流的用法
??下面是整理的常用的Io流的特性及使用方法,只有清楚每個(gè)Io流的特性和方法。才能在不同的需求面前正確的選擇對(duì)應(yīng)的IO流進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
1. Io體系的基類(InputStream/Reader,OutputStream/Writer)。
??字節(jié)流和字符流的操作方式基本一致,只是操作的數(shù)據(jù)單元不同——字節(jié)流的操作單元是字節(jié),字符流的操作單元是字符。所以字節(jié)流和字符流就整理在一起了。InputStream和Reader是所有輸入流的抽象基類,本身并不能創(chuàng)建實(shí)例來(lái)執(zhí)行輸入,但它們將成為所有輸入流的模板,所以它們的方法是所有輸入流都可使用的方法。 在InputStream里面包含如下3個(gè)方法。
int read(); 從輸入流中讀取單個(gè)字節(jié)(相當(dāng)于從圖15.5所示的水管中取出一滴水),返回所讀取的字節(jié)數(shù)據(jù)(字節(jié)數(shù)據(jù)可直接轉(zhuǎn)換為int類型)。
int read(byte[] b)從輸入流中最多讀取b.length個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù),并將其存儲(chǔ)在字節(jié)數(shù)組b中,返回實(shí)際讀取的字節(jié)數(shù)。
int read(byte[] b,int off,int len); 從輸入流中最多讀取len個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù),并將其存儲(chǔ)在數(shù)組b中,放入數(shù)組b中時(shí),并不是從數(shù)組起點(diǎn)開(kāi)始,而是從off位置開(kāi)始,返回實(shí)際讀取的字節(jié)數(shù)。
在Reader中包含如下3個(gè)方法。
int read(); 從輸入流中讀取單個(gè)字符(相當(dāng)于從圖15.5所示的水管中取出一滴水),返回所讀取的字符數(shù)據(jù)(字節(jié)數(shù)據(jù)可直接轉(zhuǎn)換為int類型)。
int read(char[] b)從輸入流中最多讀取b.length個(gè)字符的數(shù)據(jù),并將其存儲(chǔ)在字節(jié)數(shù)組b中,返回實(shí)際讀取的字符數(shù)。
int read(char[] b,int off,int len); 從輸入流中最多讀取len個(gè)字符的數(shù)據(jù),并將其存儲(chǔ)在數(shù)組b中,放入數(shù)組b中時(shí),并不是從數(shù)組起點(diǎn)開(kāi)始,而是從off位置開(kāi)始,返回實(shí)際讀取的字符數(shù)。
??對(duì)比InputStream和Reader所提供的方法,就不難發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)基類的功能基本是一樣的。InputStream和Reader都是將輸入數(shù)據(jù)抽象成如圖15.5所示的水管,所以程序即可以通過(guò)read()方法每次讀取一個(gè)”水滴“,也可以通過(guò)read(char[] chuf)或者read(byte[] b)方法來(lái)讀取多個(gè)“水滴”。當(dāng)使用數(shù)組作為read()方法中的參數(shù), 我們可以理解為使用一個(gè)“竹筒”到如圖15.5所示的水管中取水,如圖15.8所示read(char[] cbuf)方法的參數(shù)可以理解成一個(gè)”竹筒“,程序每次調(diào)用輸入流read(char[] cbuf)或read(byte[] b)方法,就相當(dāng)于用“竹筒”從輸入流中取出一筒“水滴”,程序得到“竹筒”里面的”水滴“后,轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)即可;程序多次重復(fù)這個(gè)“取水”過(guò)程,直到最后。程序如何判斷取水取到了最后呢?直到read(char[] chuf)或者read(byte[] b)方法返回-1,即表明到了輸入流的結(jié)束點(diǎn)。
InputStream和Reader提供的一些移動(dòng)指針的方法:
void mark(int readAheadLimit); 在記錄指針當(dāng)前位置記錄一個(gè)標(biāo)記(mark)。
boolean markSupported(); 判斷此輸入流是否支持mark()操作,即是否支持記錄標(biāo)記。
void reset(); 將此流的記錄指針重新定位到上一次記錄標(biāo)記(mark)的位置。
long skip(long n); 記錄指針向前移動(dòng)n個(gè)字節(jié)/字符。
OutputStream和Writer:
OutputStream和Writer的用法也非常相似,它們采用如圖15.6所示的模型來(lái)執(zhí)行輸入,兩個(gè)流都提供了如下三個(gè)方法:
void write(int c); 將指定的字節(jié)/字符輸出到輸出流中,其中c即可以代表字節(jié),也可以代表字符。
void write(byte[]/char[] buf); 將字節(jié)數(shù)組/字符數(shù)組中的數(shù)據(jù)輸出到指定輸出流中。
void write(byte[]/char[] buf, int off,int len ); 將字節(jié)數(shù)組/字符數(shù)組中從off位置開(kāi)始,長(zhǎng)度為len的字節(jié)/字符輸出到輸出流中。
因?yàn)樽址髦苯右宰址鳛椴僮鲉挝?#xff0c;所以Writer可以用字符串來(lái)代替字符數(shù)組,即以String對(duì)象作為參數(shù)。Writer里面還包含如下兩個(gè)方法。
void write(String str); 將str字符串里包含的字符輸出到指定輸出流中。
void write (String str, int off, int len); 將str字符串里面從off位置開(kāi)始,長(zhǎng)度為len的字符輸出到指定輸出流中。
2. Io體系的基類流的使用
1)文件輸入流FileInputStream/FileReader
??前面說(shuō)過(guò)InputStream和Reader都是抽象類,本身不能創(chuàng)建實(shí)例,但它們分別有一個(gè)用于讀取文件的輸入流:FileInputStream和FileReader,它們都是節(jié)點(diǎn)流——會(huì)直接和指定文件關(guān)聯(lián)。下面程序示范使用FileInputStream和FileReader。
使用FileInputStream讀取文件:
??注:上面程序最后使用了fis.close()來(lái)關(guān)閉該文件的輸入流,與JDBC編程一樣,程序里面打開(kāi)的文件IO資源不屬于內(nèi)存的資源,垃圾回收機(jī)制無(wú)法回收該資源,所以應(yīng)該顯示的關(guān)閉打開(kāi)的IO資源。Java 7改寫了所有的IO資源類,它們都實(shí)現(xiàn)了AntoCloseable接口,因此都可以通過(guò)自動(dòng)關(guān)閉資源的try語(yǔ)句來(lái)關(guān)閉這些Io流。
使用FileReader讀取文件:
public static void main(String[] args)throws IOException{FileReader fis=null;try {//創(chuàng)建字節(jié)輸入流fis=new FileReader("E:\\learnproject\\Iotest\\lib\\src\\main\\java\\com\\Test.txt");//創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)度為1024的竹筒char[] b=new char[1024];//用于保存的實(shí)際字節(jié)數(shù)int hasRead=0;//使用循環(huán)來(lái)重復(fù)取水的過(guò)程while((hasRead=fis.read(b))>0){//取出竹筒中的水滴(字節(jié)),將字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換成字符串進(jìn)行輸出System.out.print(new String(b,0,hasRead));}}catch (IOException e){e.printStackTrace();}finally {fis.close();}} }??可以看出使用FileInputStream和FileReader進(jìn)行文件的讀寫并沒(méi)有什么區(qū)別,只是操作單元不同而且。
2)文件輸出流FileOutputStream/FileWriter
??FileOutputStream/FileWriter是Io中的文件輸出流,下面介紹這兩個(gè)類的用法。
FileOutputStream的用法:
??運(yùn)行程序可以看到輸出流指定的目錄下多了一個(gè)文件:newTest.txt, 該文件的內(nèi)容和Test.txt文件的內(nèi)容完全相同。FileWriter的使用方式和FileOutputStream基本類似,這里就帶過(guò)。
??注: 使用java的io流執(zhí)行輸出時(shí),不要忘記關(guān)閉輸出流,關(guān)閉輸出流除了可以保證流的物理資源被回收之外,可能還可以將輸出流緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)flush到物理節(jié)點(diǎn)中里(因?yàn)樵趫?zhí)行close()方法之前,自動(dòng)執(zhí)行輸出流的flush()方法)。java很多輸出流默認(rèn)都提供了緩存功能,其實(shí)我們沒(méi)有必要刻意去記憶哪些流有緩存功能,哪些流沒(méi)有,只有正常關(guān)閉所有的輸出流即可保證程序正常。
3)緩沖流
(BufferedInputStream/BufferedReader,BufferedOutputStream/BufferedWriter):
??下面介紹字節(jié)緩存流的用法(字符緩存流的用法和字節(jié)緩存流一致就不介紹了):
??可以看到使用字節(jié)緩存流讀取和寫入數(shù)據(jù)的方式和文件流(FileInputStream,FileOutputStream)并沒(méi)有什么不同,只是把處理流套接到文件流上進(jìn)行讀寫。
??上面代碼中我們使用了緩存流和文件流,但是我們只關(guān)閉了緩存流。這個(gè)需要注意一下,當(dāng)我們使用處理流套接到節(jié)點(diǎn)流上的使用的時(shí)候,只需要關(guān)閉最上層的處理就可以了。java會(huì)自動(dòng)幫我們關(guān)閉下層的節(jié)點(diǎn)流。
4)轉(zhuǎn)換流(InputStreamReader/OutputStreamWriter):
???下面以獲取鍵盤輸入為例來(lái)介紹轉(zhuǎn)換流的用法。java使用System.in代表輸入。即鍵盤輸入,但這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輸入流是InputStream類的實(shí)例,使用不太方便,而且鍵盤輸入內(nèi)容都是文本內(nèi)容,所以可以使用InputStreamReader將其包裝成BufferedReader,利用BufferedReader的readLine()方法可以一次讀取一行內(nèi)容,如下代碼所示:
??上面程序?qū)ystem.in包裝成BufferedReader,BufferedReader流具有緩存功能,它可以一次讀取一行文本——以換行符為標(biāo)志,如果它沒(méi)有讀到換行符,則程序堵塞。等到讀到換行符為止。運(yùn)行上面程序可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)特征,當(dāng)我們?cè)诳刂婆_(tái)執(zhí)行輸入時(shí),只有按下回車鍵,程序才會(huì)打印出剛剛輸入的內(nèi)容。
5)對(duì)象流(ObjectInputStream/ObjectOutputStream):
寫入對(duì)象:
讀取對(duì)象:
public static void readObject() throws IOException {try {InputStream inputStream=new FileInputStream("E:\\learnproject\\Iotest\\lib\\src\\main\\java\\com\\myfile.tmp");//構(gòu)建緩沖流BufferedInputStream buf=new BufferedInputStream(inputStream);//構(gòu)建字符輸入的對(duì)象流ObjectInputStream obj=new ObjectInputStream(buf);Person tempPerson=(Person)obj.readObject();System.out.println("Person對(duì)象為:"+tempPerson);//關(guān)閉流obj.close();buf.close();inputStream.close();} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}}使用對(duì)象流的一些注意事項(xiàng):
1.讀取順序和寫入順序一定要一致,不然會(huì)讀取出錯(cuò)。
2.在對(duì)象屬性前面加transient關(guān)鍵字,則該對(duì)象的屬性不會(huì)被序列化。
3.何為NIO,和傳統(tǒng)Io有何區(qū)別?
???我們使用InputStream從輸入流中讀取數(shù)據(jù)時(shí),如果沒(méi)有讀取到有效的數(shù)據(jù),程序?qū)⒃诖颂幾枞摼€程的執(zhí)行。其實(shí)傳統(tǒng)的輸入里和輸出流都是阻塞式的進(jìn)行輸入和輸出。 不僅如此,傳統(tǒng)的輸入流、輸出流都是通過(guò)字節(jié)的移動(dòng)來(lái)處理的(即使我們不直接處理字節(jié)流,但底層實(shí)現(xiàn)還是依賴于字節(jié)處理),也就是說(shuō),面向流的輸入和輸出一次只能處理一個(gè)字節(jié),因此面向流的輸入和輸出系統(tǒng)效率通常不高。
??從JDk1.4開(kāi)始,java提供了一系列改進(jìn)的輸入和輸出處理的新功能,這些功能被統(tǒng)稱為新IO(NIO)。新增了許多用于處理輸入和輸出的類,這些類都被放在java.nio包及其子包下,并且對(duì)原io的很多類都以NIO為基礎(chǔ)進(jìn)行了改寫。新增了滿足NIO的功能。
?? NIO采用了內(nèi)存映射對(duì)象的方式來(lái)處理輸入和輸出,NIO將文件或者文件的一塊區(qū)域映射到內(nèi)存中,這樣就可以像訪問(wèn)內(nèi)存一樣來(lái)訪問(wèn)文件了。通過(guò)這種方式來(lái)進(jìn)行輸入/輸出比傳統(tǒng)的輸入和輸出要快的多。
??JDk1.4使用NIO改寫了傳統(tǒng)Io后,傳統(tǒng)Io的讀寫速度和NIO差不了太多。
4.在開(kāi)發(fā)中正確使用Io流
???了解了java io的整體類結(jié)構(gòu)和每個(gè)類的一下特性后,我們可以在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中根據(jù)需要靈活的使用不同的Io流進(jìn)行開(kāi)發(fā)。下面是我整理2點(diǎn)原則:
如果是操作二進(jìn)制文件那我們就使用字節(jié)流,如果操作的是文本文件那我們就使用字符流。
??盡可能的多使用處理流,這會(huì)使我們的代碼更加靈活,復(fù)用性更好。
附錄:類圖和思維導(dǎo)圖如下:
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的【JDK源码】java.io包常用类详解的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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