1. IO流原理及流的分类

1.1 Java IO 原理

  • I/O是Input/Output的缩写，I/O技术是非常实用的技术，用于处理设备之间的数据传输。如读写文件、网络通讯等
  • Java程序中，对于数据的输入/输出操作以”流（Stream）“的方式进行。
  • java.io包下提供了各种“流”类和接口，用以获取不同种类的数据，并通过标准的方法输入或输出数据
输入和输出是一个相对的概念，对文件的读取操作从文件的角度来说就是输出，从程序角度来说就是输入，因此要明确一点，Java中的输入输出流式从程序或内存的角度来看的。从外部文件或网络流到内存中称为输入，从内存写入文件或输出到网络称为输出。

1.2 流的分类

  • 按数据流向分为输入流和输出流
  • 按操作数据单位不同，分为字节流（8bit）和字符流（16bit）
  • 按流的角色不同，分为节点流，处理流。
抽象基类字节流字符流
输入流InputStreamReader
输出流OutputStreamWriter
  1. Java的IO流共涉及40多个类，实际上非常规则，都是从4个抽象基类派生的。
  2. 由这4个类派生出来的子类名称都是以父类作为子类名后缀

IO体系

分类字节输入流字节输出流字符输入流字符输出流
抽象基类InputStreamOutputStreamReaderWriter
访问文件FileInputStreamFileOutputStreamFileReaderFileWriter
访问数组ByteArrayInputStreamByteArrayOutputStreamCharArrayReaderCharArrayWriter
访问管道PipeInputStreamPipeOutputStreamPipeReaderPipeWriter
访问字符串 StringReaderStringWriter
缓冲流BufferedInputStreamBufferedOutputStreamBufferedReaderBufferedWriter
转换流 InputStreamReaderOutputStreamWriter
对象流ObjectInputStreamObjectOutputStream
FilterInputStreamFilterOutputStreamFilterReaderFilterWriter
打印流 PrintStream PringWriter
推回输入流PushbackInputStream PushbackReader
特殊流DataInputStreamDataOutputStream

1.2.1 节点流和处理流

  • 节点流：直接从数据源或目的地读写数据
  • 处理流：不直接连接到数据源或目的地，而是连接在已存在的流之上，通过对数据的处理为程序提供更为强大的读写功能。

1.2.2 InputStream和Reader

  • InputStream和Reader是所有输入流的基类。

  • InputStream

    • int read()：从输入流中读取数据的下一个字节。返回0~255范围内的int字节值。如果因为已经到达流末尾而没有可用的字节，则返回-1.
    • int read(byte[] b)：从此输入流中将最多b.length个字节的数据读入到一个byte[]数组中。如果因为已经到达流末尾而没有可用的字节，则返回值-1。否则以整数的形式返回实际已经读取的字节数
    • int read(byte[] b, int off, int len)：将输入流中最多len个字节的数据读入一个byte[]数组中。如果因为已经到达流末尾而没有可用的字节，则返回值-1。

  • Reader

    • int read()：读取单个字符。作为整数读取的字符，范围在0~65535之间（0xxx~0xffff），如果已经达到流的末尾，则返回-1。
    • int read(char[] c)：将字符读入数组。如果已到达流的末尾，则返回 -1。否则返回本次读取的字符数。
    • int read(char[] c, int off, int len)：将字符读入数组的某一部分。存到数组c中，从off处开始存储，最多读len个字 符。如果已到达流的末尾，则返回 -1。否则返回本次读取的字符数。
  • 程序中打开的文件IO不属于内存里的资源，垃圾回收机制无法回收该资源，所以应该显式关闭文件IO源
  • FileInputStream从文件系统中的某个文件中获得输入字节。FileInputStream用于读取非文本数据之类的原始字节流。要读取字符流，需要使用FileReader

1.2.3 OutputStream 和 Writer

  • OutputStream和Writer是所有输出流的基类

  • OutputStream

    • void write(int b)：将指定的字节写入此输出流。write的常规协定是：向输出流写入一个字节。要写 入的字节是参数 b的八个低位。b 的 24 个高位将被忽略。 即写入0~255范围的。
    • void write(byte[] b)：将 b.length 个字节从指定的 byte数组写入此输出流。write(b) 的常规协定是：应该 与调用 write(b, 0, b.length) 的效果完全相同。
    • void write(byte[] b, int off, int len)：将指定 byte数组中从偏移量 off 开始的 len个字节写入此输出流。
    • flush()：刷新此输出流并强制写出所有缓冲的输出字节，调用此方法指示应将这些字节立 即写入它们预期的目标。
    • close()：关闭此输出流并释放与该流关联的所有系统资源。

  • Writer

    • void write(int c)：写入单个字符。要写入的字符包含在给定整数值的 16 个低位中，16 高位被忽略。 即 写入0 到 65535 之间的Unicode码。
    • void write(char[] cbuf)：写入字符数组。
    • void write(char[] cbuf, int off, int len)：写入字符数组的某一部分。从off开始，写入len个字符
    • void write(String str)：写入字符串。
    • void write(String str, int off, int len)：写入字符串的某一部分。
    • void flush()：刷新该流的缓冲，则立即将它们写入预期目标。
    • void close() throws IOException：关闭此输出流并释放与该流关联的所有系统资源。

2. 节点流（文件流）

2.1 读取文本文件

  1. 建立一个流对象，将已存在的一个文件加载进流：FileReader fr = new FileReader(new File("hello.txt"));
  2. 创建一个临时存放数据的数组：char[] ch = new char[1024];
  3. 调用流对象的读取方法将流中的数据读入到数组中：fr.reaf(ch);
  4. 关闭资源：fr.close();
/**
 * 将hello.txt中的内容读入内存
 */
@Test
public void test1() {
    // 1. 实例化file对象，指明操作的文件
    File file = new File("hello.txt");
    if (file.exists()) {
        // 2. 提供具体的流
        FileReader fr = null;
        try {
            fr = new FileReader(file);
            // 3. 数据读入
            int data = fr.read();
            while (data != -1) {
                System.out.println((char) data);
                data = fr.read();
            }
            // 4. 流的关闭
            fr.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (fr != null) {
                    fr.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}


/**
 * 文件读取增强版
 */
@Test
public void test2() {
    // 1. File类实例化
    File file = new File("hello.txt");
    FileReader fr = null;
    // 2. 流的实例化
    try {
        fr = new FileReader(file);
        // 3. 读入操作
        char[] cbuf = new char[5];
        int len;
        while ((len = fr.read(cbuf)) != -1) {
            // 错误写法
            // for (int i = 0; i < cbuf.length; i++) {
            // 正确写法
            for (int i = 0; i < len; i++) {
                System.out.println(cbuf[i]);
            }
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        // 4. 资源关闭
        if (fr != null) {
            try {
                fr.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

2.2 写入文本文件

  1. 创建流对象，建立数据存放文件：FileWriter fw = new FileWriter(new File("hello.txt"));
  2. 调用流对象的写入方法，将数据写入流：fw.write("hello");
  3. 关闭资源，并将流中的数据清空到文件中：fw.close();
/**
 * 从内存中写出数据到文件
 */
@Test
public void test3() {
    // 1. 提供File类的对象
    File file = new File("hello1.txt");
    FileWriter fw = null;
    try {
        // 2. 提供FileWriter对象，用于数据的写出
        fw = new FileWriter(file);
        // 3. 写出操作
        fw.write("hello world !!!");
        fw.write("\njava");
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        // 4. 流资源关闭
        try {
            if (fw != null) {
                fw.close();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2.3 注意点

  • 定义文件路径时，可以使用/或\\
  • 在写入一个文件时，如果使用构造器FileOutputStream(file)，则目录下有同名文件将被覆盖。
  • 如果使用构造器FileOutputStream(file, true)，则原文件不会被覆盖，而是在文件末尾追加内容。
  • 在读取文件时，必须保证改文件已经存在，否则会报异常。
  • 字节流操作字节，比如：.mp3, .avi, .rmvb, mp4, .jpg, .doc, .ppt
  • 字符流操作字符，只能操作普通文本文件。最常见的文本文件：.txt, .java, .cpp等语言的源代码。尤其注意doc、excel、ppt这些不是文本文件。
  • 使用字节流处理文本文件可能出现乱码，因为不同字符所占的字节是不一样的，由于使用byte类型数组进行数据缓冲，而中文字符往往单个字节无法装下，导致读取过程中某些字符被截断出现乱码的现象。
/**
 * 文本文件复制
 */
@Test
public void testFileReaderWriter() {
    // 1. 创建File类对象
    File srcFile = new File("hello.txt");
    File destFile = new File("hello2.txt");

    FileReader fr = null;
    FileWriter fw = null;

    try {
        // 2. 创建输入流和输出流对象
        fr = new FileReader(srcFile);
        fw = new FileWriter(destFile);
        // 3. 数据的读入和写出
        char[] cbuf = new char[5];
        int len;
        while ((len = fr.read(cbuf)) != -1) {
            fw.write(cbuf, 0, len);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        // 4. 关闭流资源
        try {
            if (fr != null) {
                fr.close();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            if (fw != null) {
                fw.close();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2.4 非文本文件复制

/**
 * 复制文件
 *
 * @param srcPath  源文件的路径
 * @param destPath 目标文件的路径
 */
public void copyFile(String srcPath, String destPath, int bufferSize) {
    File srcFile = new File(srcPath);
    File destFile = new File(destPath);

    FileInputStream fis = null;
    FileOutputStream fos = null;
    try {
        fis = new FileInputStream(srcFile);
        fos = new FileOutputStream(destFile);

        byte[] buffer = new byte[bufferSize];
        int len;
        while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {
            fos.write(buffer, 0, len);
        }

    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (fis != null) {
            try {
                fis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if (fos != null) {
            try {
                fos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

2.5 缓冲数组大小的选择

创建如下方法，并多次调用上一小节的文件复制方法复制一个视频文件：

@Test
public void testCopyFile() {
    long start = System.currentTimeMillis();
    String srcPath = "D:\\video.mp4";
    String destPath = "D:\\video1.mp4";
    copyFile(srcPath, destPath, 1024);
    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("复制操作花费的时间为：" + (end - start));
}
使用不同的缓冲区大小，文件复制的速度也不同。使用小缓冲区，文件复制速度慢，但是内存占用较少，使用大尺寸的缓冲区，文件复制速度快，但会消耗一定的内存空间。复制文件时，使用后续的缓冲流效率会更高。

3. 缓冲流

3.1 缓冲流简介

  • 为了提高数据读写的速度，Java API提供了带缓冲功能的流类，在使用这些流时，会创建一个内部缓冲区数组，缺省使用8192个字节（8kb）的缓冲区。

  • 缓冲流要“套接”在相应的节点流之上，根据数据操作单位可以把缓冲流分为：

    • BufferedInputStream和BufferedOutputStream
    • BufferedReader和BufferedWriter
  • 当读取数据时，数据按块读入缓冲区，其后的读操作则直接访问缓冲区
  • 当时用BufferedInputStream读取字节文件时，BufferedInputStream会一次性从文件中读取8192个字节，存在缓冲区中，直到缓冲区装满了，才重新从文件中读取8192个字节数组。
  • 向流中写入字节时，不会直接写到文件，先写到缓冲区中直到缓冲区写满，BufferedOutputStream才会把缓冲区中的数据一次性写到文件里。使用方法flush()可以强制将缓冲区中的内容全部写入输出流。
  • 关闭流的顺序应和打开流的顺序相反。只要关闭最外层流即可，关闭最外层的流也会相应关闭内层节点流
  • flush()方法的使用：手动将buffer中的内容写入文件
  • 如果是带缓冲区的流对象的close()方法，不但会关闭流，还会在关闭之前刷新缓冲区，关闭之后不能再写出。

3.2 使用缓冲流复制文件

public void copyFile(String srcPath, String destPath) {

    File srcFile = new File(srcPath);
    File destFile = new File(destPath);

    FileInputStream fis = null;
    FileOutputStream fos = null;
    BufferedOutputStream bos = null;
    BufferedInputStream bis = null;
    try {
        fos = new FileOutputStream(destFile);
        fis = new FileInputStream(srcFile);
        bis = new BufferedInputStream(fis);
        bos = new BufferedOutputStream(fos);

        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = bis.read(buffer)) != -1) {
            bos.write(buffer, 0, len);
        }

    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        try {
            if (bos != null) {
                bos.close();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            if (bis != null) {
                bis.close();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
处理文本数据 时，使用对应的BufferedReader和BufferedWriter即可，使用方法和缓冲字节流一致
@Test
public void testBufferedReaderBufferedWriter() {
    BufferedReader br = null;
    BufferedWriter bw = null;
    try {
        br = new BufferedReader(new FileReader(new File("dbcp.txt")));
        bw = new BufferedWriter(new FileWriter(new File("dbcp1.txt")));

        // 缓冲字符流特有的写法
        String data;
        while ((data = br.readLine()) != null) {
            bw.write(data);
            bw.newLine();
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (br != null) {
            try {
                br.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if (bw != null) {
            try {
                bw.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
缓冲字符流读取文件时可以直接使用br.readLine()的方式读取一行数据，读到的数据不包含换行符

4. 转换流

4.1 转换流简介

  • 转换流提供了在字节流和字符流之间的转换

  • Java API 提供了两个转换流

    • InputStreamReader：将InputStream转换为Reader，需要和InputStream“套接”

      • public InputStreamReader(InputStream in)
      • public InputStreamReader(InputStream in, String charsetName)：指定使用的字符集

    • OutputStreamWriter：将Writer转换为OutputStream，需要和OutputStream“套接”

      • public OutputStreamWriter(OutputStream out)
      • public OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName)：指定使用的字符集
  • 字节流中的数据都是字符时，转成字符流操作更高效。
  • 很多时候我们使用转换流来处理文件乱码问题。实现编码和解码的功能。
@Test
public void test1() {

    FileInputStream fis = null;
    InputStreamReader isr = null;
    try {
        fis = new FileInputStream("dbcp.txt");
        // 参数二指明了字符集，根据文件的字符集决定
        isr = new InputStreamReader(fis, StandardCharsets.UTF_8);

        char[] cbuf = new char[1024];
        int len;
        while ((len = isr.read(cbuf)) != -1) {
            String str = new String(cbuf, 0, len);
            System.out.print(str);
        }

    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (isr != null) {
            try {
                isr.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if (fis != null) {
            try {
                fis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}
/**
 * 综合使用转换流：转换字符编码
 */
@Test
public void test2() {

    File file1 = new File("dbcp.txt");
    File file2 = new File("dbcp_gbk.txt");
    FileInputStream fis = null;
    FileOutputStream fos = null;
    InputStreamReader isr = null;
    OutputStreamWriter osw = null;
    try {
        fis = new FileInputStream(file1);
        fos = new FileOutputStream(file2);
        isr = new InputStreamReader(fis, StandardCharsets.UTF_8);
        osw = new OutputStreamWriter(fos, "GBK");
        char[] cbuf = new char[1024];
        int len;
        while ((len = isr.read(cbuf)) != -1) {
            osw.write(cbuf, 0, len);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (osw != null) {
            try {
                osw.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if (isr != null) {
            try {
                isr.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

4.2 字符集 介绍

  • 编码表的由来：计算机只能识别二进制数据，早起由来是电信号。为了方便应用到计算机，让它可以识别各个国家的文字。就将各个国家的文字用数字来表示，并一一对应，形成一张表，这就是编码表

  • 常见的编码表：

    • ASCII：美国标准信息交换码，用一个字节的7个低位表示
    • ISO8859-1：拉丁码表，欧洲的码表，使用一个字节的所有8位表示
    • GB2312：中国的中文编码表，最多两个字节编码所有字符
    • GBK：中国的中文编码表升级版本，融合了更多的中文文字符号，最多两个字节能编码

    • Unicode：国际标准码，融合了目前人类使用的所有字符。为每个字符分配唯一的字符码，所有的文字都用两个字节来表示。Unicode并不完美，存在三个问题：

      • 英文字母只用一个字节表示就够了
      • 无法区分Unicode和ASCII
      • 如果使用双字节编码方式，使用最高位表示是否为两个字节，则少了很多值无法用于表示字符。
    • UTF-8/UTF-16：变长的编码方式，可用1-4个字节表示一个字符，顾名思义，UTF-8表示每次8个位传输数据，UTF-16表示每次16个位传输数据。这是为传输而设计的编码，并使编码无国界，这样就可以显示世界上所有文化的字符了。中文的UTF-8格式为3个字节
  • 在Unicode出现之前，所有的字符集都是和具体编码方案绑定在一起的，即字符集等于编码方式，直接将字符和最终字节流绑定死了。
  • GBK等双字节编码方式，用最高为是1或0表示两个字节和一个字节。
  • Unicode只是定义了一个庞大的、全球通用的字符集，并为每个字符规定了唯一确定的编号，具体存储成什么样子的字节流，取决于字符编码方案。推荐的Unicode编码方案是UTF-8和UTF-16

5. 标准输入输出流

  • System.in和System.out分别代表了系统标准的输入和输出设备
  • 默认输入设备是键盘，输出设备是显示器
  • System.in的类型时InputStream
  • System.out的类型时PrintStream，其实是OutputStream的子类FilterOutputStream的子类

  • 重定向：通过Syatem.in类的setIn()、setOut()方法对默认设备进行改变

    • public static void setIn(InputStream in)
    • public static void setOut(OutputStream out)
/**
 * 标准输入输出流
 */
@Test
public void test1() {

    BufferedReader br = null;

    try {
        br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        while (true) {
            String data = br.readLine();
            if ("e".equalsIgnoreCase(data) || "exit".equalsIgnoreCase(data)) {
                System.out.println("程序结束");
                break;
            }
            String uperCase = data.toUpperCase();
            System.out.println(uperCase);
        }

    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (br != null) {
            try {
                br.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

6. 打印流

  • 实现将基本数据类型的数据格式转化为字符串输出

  • 打印流：PrintStream和PrintWriter

    • 提供了一系列重载的print()和println()方法，用于多种数据类型的输出
    • PrintStream和PrintWriter的输出不会抛出IOException异常
    • PrintStream和PrintWriter有自动flush()功能
    • PrintStream打印的所有字符都使用平台的默认字符编码转换为字节。 在需要写入字符而不是写入字节的情况下，应该使用 PrintWriter类。
    • System.out返回的是PrintStream的实例
@Test
public void test2() {
    PrintStream ps = null;
    try {
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("dbcp.txt");
        // 创建打印输出流,设置为自动刷新模式(写入换行符或字节 '\n' 时都会刷新输出缓冲区)
        ps = new PrintStream(fos, true);
        // 把标准输出流(控制台输出)改成文件
        System.setOut(ps);
        // 输出ASCII字符
        for (int i = 0; i <= 255; i++) {
            System.out.print((char) i);
            // 每50个数据一行
            if (i % 50 == 0) {
                // 换行
                System.out.println();
            }
        }
    } catch (FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (ps != null) {
            ps.close();
        }
    }
}

7. 数据流

  • 为了方便地操作Java语言的基本数据类型和String的数据，可以使用数据流。

  • 数据流有两个类：(用于读取和写出基本数据类型、String类的数据）

    • DataInputStream 和DataOutputStream
    • 分别“套接”在InputStream 和 OutputStream 子类的流上

  • DataInputStream中的方法

    • boolean readBoolean()
    • byte readByte()
    • char readChar()
    • float readFloat()
    • double readDouble()
    • short readShort()
    • long readLong()
    • int readInt()
    • String readUTF()
    • void readFully(byte[] b)

  • DataOutputStream中的方法

    • 将上述的方法的read改为相应的write即可。
@Test
public void test3() {
    DataOutputStream dos = null;
    try {
        dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("data.txt"));
        dos.writeUTF("中国");
        dos.flush();

        dos.writeBoolean(true);
        dos.flush();

        dos.writeInt(123);
        dos.flush();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (dos != null) {
            try {
                dos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

@Test
public void test4() {
    DataInputStream dis = null;
    try {
        dis = new DataInputStream(new FileInputStream("data.txt"));
        String s = dis.readUTF();
        int i = dis.readInt();
        boolean b = dis.readBoolean();

        System.out.println("s = " + s);
        System.out.println("i = " + i);
        System.out.println("b = " + b);

    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}
读取时的顺序要与写入时的顺序保持一致

8. 对象流

8.1 简介

  • ObjectInputStream和ObjectOutputStream
  • 用于存储和读取基本数据类型数据或对象的处理流。它的强大之处就是可以把Java中的对象写入到数据源中，也能把对象从数据源中还原回来。
  • 序列化：用ObjectOutputStream类保存基本类型数据或对象的机制
  • 反序列化：用ObjectInputStream类读取基本类型数据或对象的机制
  • ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修饰的成员变量

8.2 序列化机制

  • 对象的序列化机制允许把内存中的Java对象转换成平台无关的二进制流，从而允许把这种二进制流持久地保存在磁盘上，或通过网络将这种二进制流传输到另一个网络节点。当其他程序获取了这种二进制流，就可以恢复成原来的Java对象
  • 序列化的好处在于可以将任何实现了Serializable接口的对象转化为字节数据，使其在保存和传输时可以被还原
  • 序列化是RMI(Remote Method Invoke - 远程方法调用)过程的参数和返回值都必须实现的机制，而RMI是JavaEE的基础。因此序列化机制是JavaEE平台的基础

  • 如果需要让某个对象支持序列化机制，则必须让对象所属的类及其属性是可序列化的，为了让某个类是可序列化的，该类必须实现如下两个接口之一：

    • Serializable
    • Externalizable

  • 凡是实现了Serializable接口的类都有一个表示序列化版本标识符的静态变量：

    • private static final long serialVersionUID
    • serialVersionUID用来表明类的不同版本间的兼容性。简而言之，其目的是以序列化对象进行版本控制，有关各版本序列化时是否兼容
    • 如果类没有显示定义这个静态变量，它的值是Java运行时环境根据类的内部细节自动生成的。若类的实例变量做了修改，serialVersionUID可能发生变化。故建议显式声明

8.3 使用对象流序列化对象

  • 若某个类实现了Serializable接口，该类的对象就是可序列化的：

    • 创建一个ObjectOutputStream
    • 调用ObjectOutputStream对象writeObject(对象)方法输出可序列化的对象
    • 注意写出一次，就调用flush()一次

  • 反序列化：

    • 创建一个ObjectInputStream
    • 调用readObject()方法读取流中的对象
  • 注意：如果某个类的属性不是基本数据类型或String类型，而是另一个引用类型，那么这个引用类型必须是可序列化的，否则拥有该类型的Fileld的类也不能序列化。

要序列化的类：

public class Person implements Serializable {

    public static final long serialVersionUID = 32423423423L;
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
    }

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

序列化和反序列化：

/**
 * 序列化：将内存中的Java对象保存到磁盘中
 */
@Test
public void testObjectOutputStream() {
    ObjectOutputStream oos = null;
    try {
        oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.data"));
        oos.writeObject(new Person("hxuanyu", 22));
        oos.flush();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (oos != null) {
            try {
                oos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

/**
 * 反序列化
 */
@Test
public void testObjectInputStream() {
    ObjectInputStream ois = null;
    try {
        ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("object.data")));
        Object o = ois.readObject();
        Person p = (Person) o;
        System.out.println(p);

    } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (ois != null) {
            try {
                ois.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

9. 随机文件存储流

9.1 简介

  • RandomAccessFile类声明在java.io包下，但直接继承于java.lang.Object类。并且实现了DataInput、DataOutput这两个接口，也就意味着这个类既可以读也可以写。

  • RandomAccessFile类支持“随机访问”的方式，程序可以直接跳到文件的任意位置来读、写文件

    • 支持只访问文件的部分内容
    • 可以向已存在的文件后追加内容

  • RandomAccessFile类对象包含一个记录指针，用以标示当前读写处的位置。RandomAccessFile类对象可以自由移动记录指针：

    • long getFilePointer()：获取文件记录指针的当前位置
    • void seek(long pos)：将文件记录指针定位到pos位置

9.2 使用方式

  • 构造器

    • public RandomAccessFile(File file, String mode)
    • public RandomAccessFile(String name, String mode)

  • 创建RandomAccessFile类实例需要指定一个mode参数，该参数指定RandomAccessFile的访问模式：

    • r：以只读方式打开
    • rw：读取和写入
    • rwd：读取和写入，同步文件内容的更新
    • rws：读取和写入，同步文件内容和元数据的更新
  • 如果模式为只读r，则不会创建文件，而是会去读取一个已经存在的文件，如果读取的文件不存在会出现异常。如果模式为rw，文件不存在时会创建文件，如果存在则不创建，默认情况下从原有文件开头进行覆盖
我们可以用RandomAccessFile这个类，来实现一个多线程断点下载的功能，下载前建立两个临时文件，一个是与 被下载文件大小相同的空文件，另一个是记录文件指针的位置文件，每次暂停的时候，都会保存上一次的指针，然后断点下载的时候，会继续从上一次的地方下载，从而实现断点下载或上传的功能
/**
 * 读写文件内容
 */
@Test
public void testRandomAccessFile() {
    RandomAccessFile raf1 = null;
    RandomAccessFile raf2 = null;
    try {
        raf1 = new RandomAccessFile(new File("图片.jpg"), "r");
        raf2 = new RandomAccessFile(new File("图片1.jpg"), "rw");

        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = raf1.read(buffer)) != -1) {
            raf2.write(buffer, 0, len);
        }

    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (raf1 != null) {
            try {
                raf1.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if (raf2 != null) {
            try {
                raf2.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
/**
 * 文本文件写入
 */
@Test
public void test2() {
    RandomAccessFile raf = null;
    try {
        raf = new RandomAccessFile(new File("hello.txt"), "rw");
        raf.write("Java".getBytes());
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (raf != null) {
            try {
                raf.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
这种方式会将原文件开头的四个字母覆盖掉
/**
 * 追加
 */
@Test
public void test3() {
    RandomAccessFile raf = null;
    try {
        File file = new File("hello.txt")
        raf = new RandomAccessFile(file, "rw");
        raf.seek(file.length());
        raf.write("Java".getBytes());
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (raf != null) {
            try {
                raf.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
这种方式可以在文件末尾追加
/**
 * 插入操作
 */
@Test
public void test4() {
    RandomAccessFile raf = null;
    try {
        File file = new File("hello.txt");
        raf = new RandomAccessFile(file, "rw");
        raf.seek(3);
        // 保存指针后的所有数据
        StringBuilder builder = new StringBuilder((int) file.length());
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = raf.read(buffer)) != -1) {
            builder.append(new String(buffer, 0, len));
        }
        raf.seek(3);
        raf.write("Java".getBytes());
        raf.write(builder.toString().getBytes());
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (raf != null) {
            try {
                raf.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
这种方式可以完成在文本文件指定位置插入操作

10. NIO中Path、Paths、Files类的使用

10.1 NIO

  • Java NIO（New IO， Non-Blocking IO）是从Java1.4版本开始引入的一套新的IO API，可以替代标准的Java IO API。 NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用方式完全不同，NIO支持面向缓冲区的（IO是面向流的）、基于通道的IO操作。NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作。

  • Java API中提供了两套NIO，一套是针对标准输入输出NIO，另一套就是网络编程NIO。

    • java.nio.channels.Channel

      • FileChannel：处理本地文件
      • SocketChannel：TCP网络编程的客户端的Channel
      • ServerSocketChannel：TCP网络编程的服务器端的Channel
      • DatagramChannel：UDP网络编程中发送端和接收端的Channel
随着 JDK 7 的发布，Java对NIO进行了极大的扩展，增强了对 文件处理和文件系统特性的支持，以至于我们称他们为 NIO.2。 因为 NIO 提供的一些功能，NIO已经成为文件处理中越来越重要 的部分。

10.2 Path、Paths、Files核心API

  • 早期的Java只提供了一个File类来访问文件系统，但File类的功能比较有限，所以提供的方法性能也不高。而且，大多数方法在出错时仅返回失败，并不提供异常信息。
  • NIO.2 为了弥补这一缺陷，引入了Path接口，代表一个平台无关的平台路径，描述了目录结构中文件的位置。Path可以看成File类的升级版本，实际引用的资源也可以不存在。

  • 以前的IO操作：

    • import java.io.File;
    • File file = new File(index.html)

  • 在Java7中：

    • import java.nio.file.Path;
    • import java.nio.file.Paths;
    • Path path = Paths.get("index.html")
  • 同时，NIO.2在java.nio.file包下还提供了Files、Paths工具类，Files包含 了大量静态的工具方法来操作文件；Paths则包含了两个返回Path的静态 工厂方法。

  • Paths类提供的静态get()方法用来获取Path对象：

    • static Path get(String first, String... more)
    • static Path get(URI uri)

10.3 Path接口

  • String toString()： 返回调用 Path 对象的字符串表示形式
  • boolean startsWith(String path) : 判断是否以 path 路径开始
  • boolean endsWith(String path): 判断是否以 path 路径结束
  • boolean isAbsolute(): 判断是否是绝对路径
  • Path getParent()：返回Path对象包含整个路径，不包含 Path 对象指定的文件路径
  • Path getRoot() ：返回调用 Path 对象的根路径
  • Path getFileName() : 返回与调用 Path 对象关联的文件名
  • int getNameCount() : 返回Path 根目录后面元素的数量
  • Path getName(int idx): 返回指定索引位置 idx 的路径名称
  • Path toAbsolutePath(): 作为绝对路径返回调用 Path 对象
  • Path resolve(Path p) :合并两个路径，返回合并后的路径对应的Path对象
  • File toFile(): 将Path转化为File类的对象

10.4 Files类

  • java.nio.file.Files用于操作文件或目录

  • 常用方法：

    • Path copy(Path src, Path dest, CopyOption … how) : 文件的复制
    • Path createDirectory(Path path, FileAttribute … attr): 创建一个目录
    • Path createFile(Path path, FileAttribute … arr) : 创建一个文件
    • void delete(Path path) : 删除一个文件/目录，如果不存在，执行报错
    • void deleteIfExists(Path path) : Path对应的文件/目录如果存在，执行删除
    • Path move(Path src, Path dest, CopyOption…how) : 将 src 移动到 dest 位置
    • long size(Path path) : 返回 path 指定文件的大小

  • 用于判断的常用方法：

    • boolean exists(Path path, LinkOption … opts) : 判断文件是否存在
    • boolean isDirectory(Path path, LinkOption … opts) : 判断是否是目录
    • boolean isRegularFile(Path path, LinkOption … opts) : 判断是否是文件
    • boolean isHidden(Path path) : 判断是否是隐藏文件
    • boolean isReadable(Path path) : 判断文件是否可读
    • boolean isWritable(Path path) : 判断文件是否可写
    • boolean notExists(Path path, LinkOption … opts) : 判断文件是否不存在

  • 用于操作内容的常用方法：

    • SeekableByteChannel newByteChannel(Path path, OpenOption…how) : 获取与指定文件的连 接，how 指定打开方式。
    • DirectoryStream newDirectoryStream(Path path) : 打开 path 指定的目录
    • InputStream newInputStream(Path path, OpenOption…how):获取 InputStream 对象
    • OutputStream newOutputStream(Path path, OpenOption…how) : 获取 OutputStream 对象
最后修改：2021 年 04 月 27 日
© 允许规范转载
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