JAVA IO API使用详解

一.理论准备
流是个抽象的概念，是对输入输出设备的抽象，Java程序中，对于数据的输入/输出操作都是以“流”的方式进行，设备可以是文件、网络、内存等。流具有方向性，至于是输入流还是输出流则是一个相对的概念，一般以程序(小马哥说的是机器)为参考，如果数据的流向是程序至设备，我们成为输出流，反之我们称为输入流，可以将流想象成一个“水流管道”(很多资料都这么讲的)，自然就出现了方向的概念。
流把I/O设备内部的具体操作给隐藏起来了。所有InputStream和Reader的派生类都有一个基本的，继承下来的，能读取单个或byte数组的read( )方法。
Java分为字节流（Stream结尾）和字符流（Reader、Write结尾），再分为输入流（InputStream、Reader）和输出流（OutputStream、Write），输入输出相对于内存而言。在读字符的时候用字符流，如文本文件、XML(我想xml明明是字母字符组成的，属于ASCII文件，为何不用stream读取呢？)等。在读二进制文件时候用字节流，如RAR、EXE等不是文本以外的文件(图片)。Buffered开头的流只是加了缓冲区，为了读写提高效率。字符流不能直接输出，需要转换成字节流才能输出(这个确实是刚知道的)！
Java 2 SDK中有三种基本类型的节点：文件(file)、内存(memory)、管道(pipe)。
下面来看郑莉教材上IO章节的那个经典图片。
继承自InputStream/OutputStream的流都是用于向程序中输入/输出数据，且数据的单位都是字节(byte=8bit)，如图，深色的为节点流，浅色的为处理流。

继承自Reader/Writer的流都是用于向程序中输入/输出数据，且数据的单位都是字符(2byte=16bit)，如图，深色的为节点流，浅色的为处理流。

二.用法分析
Java IO的一般使用原则(部分来自百度文库)：
(1) 按数据来源（去向）分类：
是文件： FileInputStream, FileOutputStream, FileReader, FileWriter
是byte[]：ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream
是Char[]: CharArrayReader, CharArrayWriter
是String: StringBufferInputStream, StringReader, StringWriter
网络数据流：InputStream, OutputStream, Reader, Writer
(2) 按是否格式化输出分：
要格式化输出：PrintStream, PrintWriter
(3) 按是否要缓冲分：
要缓冲：BufferedInputStream, BufferedOutputStream, BufferedReader, BufferedWriter。
(4) 按数据格式分：
二进制格式（只要不能确定是纯文本的）: InputStream, OutputStream及其所有带Stream结束的子类
纯文本格式（含纯英文与汉字或其他编码方式）；Reader, Writer及其所有带Reader, Writer的子类
(5) 按输入输出分：
输入：Reader, InputStream类型的子类；输出：Writer, OutputStream类型的子类
(6) 特殊需要：
从Stream到Reader,Writer的转换类：InputStreamReader, OutputStreamWriter
对象输入输出：ObjectInputStream, ObjectOutputStream
进程间通信：PipeInputStream, PipeOutputStream, PipeReader, PipeWriter
合并输入：SequenceInputStream
更特殊的需要：PushbackInputStream, PushbackReader, LineNumberInputStream, LineNumberReader
       (7) 决定使用哪个类以及它的构造进程的一般准则如下（不考虑特殊需要）：
考虑最原始的数据格式是什么：是否为文本？是输入还是输出?是否需要转换流：InputStreamReader, OutputStreamWriter?数据来源（去向）是什么：文件？内存？网络？是否要缓冲：bufferedReader （特别注明：一定要注意的是readLine()是否有定义，有什么比read, write更特殊的输入或输出方法）是否要格式化输出：print。

三.若干实例
还是寒假时候写的，权当复习了，折叠代码的插件找不到了，先看着吧。
1.System.in


代码如下:

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
/*
 * System.in是InputStream static final的，包含了多态,叫同步式或者阻塞式
 * 读取ASCII和二进制文件(图片)，而字母就是ASCII字符(个人理解)。
 */
public class TestSystemIn {
 public static void main(String[] args) {
  InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
  BufferedReader br = new BufferedReader(isr);//有readline
  String s = null;
  try {
   s = br.readLine();
   while(s!=null) {
    if(s.equalsIgnoreCase("exit")) {
     break;
    }
    System.out.println(s.toUpperCase());
    s = br.readLine();
   }
   br.close();
  }catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
  }
 }
}

2.buffer


代码如下:

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
public class TestBuffer {
 public static void main(String[] args) {
  try {
   //查看修改日就可以判断文件是否是新建的了
   BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("d:/java.txt"));
   BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("d:/java.txt"));
   String s = null;
   for(int i=1; i<100; i++) {
    s = String.valueOf(Math.random());
    bw.write(s);
    bw.newLine();//换行
   }
   //刷新该流的缓冲，br没有该方法
   bw.flush();
   while((s=br.readLine())!=null) {
    System.out.println(s);
   }
   bw.close();
   br.close();
  }catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
  }
 }
}

3.FileInputStream


代码如下:

import java.io.*;
public class TestFileInputStream {
 public static void main(String[] args) {
  FileInputStream in = null;
  try {
   in = new FileInputStream("e:/1.txt");
  }catch(FileNotFoundException e) {
   System.out.println("找不到文件");
   System.exit(-1);
  }
  //下面表示找到了文件
  int tag = 0;
  try {
   long num = 0;
   while((tag = in.read())!=-1) {
    //read是字节流，若是有汉字就显示不正常了,使用reader就解决了
    System.out.print((char)tag);
    num++;
   }
   in.close();
   System.out.println();
   System.out.println("共读取了" + num + "字符");
  }catch(IOException e1) {//read和close都会抛出IOException
   System.out.println("文件读取错误");
   System.exit(-1);
  }
 }
}

4.FileOutputStream实现复制功能


代码如下:

import java.io.*;
/*
 * 实现复制功能
 */
public class TestFileOutputStream {
 public static void main(String[] args) {
  int b = 0;
  FileInputStream in = null;
  FileOutputStream out = null;
  try {
   in = new FileInputStream("d:/java.txt");
   //下面的若是不存在的话会自动建立
   out = new FileOutputStream("d:/my_java.txt");
   while((b=in.read())!=-1) {
    out.write(b);
   }
   in.close();
   out.close();
  }catch(FileNotFoundException e) {
   System.out.println("找不到指定文件");
   System.exit(-1);
  }catch(IOException e1) {
   System.out.println("文件复制错误");
   System.exit(-1);

}
  System.out.println("文件已复制"); 
 }
}

5.ObjectOutputStream与Serializable


代码如下:

import java.io.*;
/*
 * transient（透明的），可以用来修饰成员变量，
 * 当进行序列化时不予考虑，修饰int 的话，不管原来的值是多少
 * 输出的就是0
 */
public class TestObjectIO {
 public static void main(String[] args) throws Exception {
  T t = new T();
  t.k = 8;
  FileOutputStream fos = new FileOutputStream("d:/1.txt");
  ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
  oos.writeObject(t);
  oos.flush();
  oos.close();

FileInputStream fis = new FileInputStream("d:/1.txt");
  ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
  T tRead = (T)ois.readObject();
  System.out.println(tRead.i + " " + tRead.j + " " + tRead.k);
 }
}
class T implements Serializable {
 int i = 10;
 int j = 9;
 double d = 2.3;
 int k = 15;
}

6.转换编码方式


代码如下:

import java.io.*;
/*
 * 中文windows默认GBK编码方式
 * 追加的内容显示为问号，不知道咋回事
 */
public class TestTransForm {
 public static void main(String[] args) {
  try {
   OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("d:/java.txt"));
   osw.write("你好123");//可以直接写入字符串，包括中文,因为外边的是字符流
   System.out.println("编码方式：" + osw.getEncoding());//ISO8859_1是西欧语言，又叫latin-1，此时未考虑东方人，国标（ISO）为Unicode
   osw.close();
   osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("d:/java.txt",true),"ISO8859_1");//true表示追加
   osw.write("这是追加的内容");
   System.out.println("编码方式：" + osw.getEncoding());
   osw.close();
  }catch(IOException e) {
   e.printStackTrace();
  }
 }
}
7.输出重定向
[code]
import java.io.*;
/*
 * Print流属于输出流，提供了重载的方法很多，
 * PrintWriter和PrintStream不会抛异常，用户通过检测错误状态获取信息，
 * 包含自动flush功能，有什么用呢,在jsp里也要输出一些东西，
 * 但不必每次抛异常。
 */
public class TestPrintStream {
 public static void main(String[] args) {
  PrintStream ps = null;
  try {
   FileOutputStream fos = new FileOutputStream("d:/java.txt");
   ps = new PrintStream(fos);

}catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  if(ps!=null) {
   System.setOut(ps);//输出重定向
  }
  int ln = 0;
  for(char c=0; c<65535; c++) {
   System.out.print(c + " ");
   if(ln++>100) {
    System.out.println();
    ln = 0;
   }
  }
 }
}

8.DataStream


代码如下:

import java.io.*;
public class TestDataStream {
 public static void main(String[] args) {
 //先在内存里分配一个字节数组，再有一个 OutputStream，再加上一个数据流
  ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
  DataOutputStream dos = new DataOutputStream(baos);
  try {//写出读入
   dos.writeDouble(Math.random());
   dos.writeBoolean(true);
   ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
   System.out.println(bais.available());//共几个字节可用
   DataInputStream dis = new DataInputStream(bais);
   ////先写的先读（队列）,下面这两个输出不可以调换,否则就先输出了double里的一个字节
   System.out.println(dis.readDouble());
   System.out.println(dis.readBoolean());
   dos.close();
   dis.close();
  }catch (IOException e) {
   e.printStackTrace(); 
  }
 }
}

四.小问题
为什么Writer/Reader不继承自Stream呢?字符最终也要转换成二进制呀。Writer/Readre继承OutputStream/InputStream，这样的继承层次不是更好，为什么要单独做一个呢,而且Stream也有些子类能够实现字符串的读写。大神回答：单一职责。太牵强了。