JAVA IO流
IO流图解
一、什么是IO流
I/O流是Java中用于执行输入和输出操作的抽象。它们被设计成类似于流水，可以在程序和外部源（如文件、网络套接字、键盘、显示器等）之间传输数据。
按处理数据单位分为：
1字符 = 2字节 、 1字节(byte) = 8位(bit)
- 字节流：单位是字节，处理二进制数据，可以处理任何文件类型的数据，如图片、视频、文本等。
InputStream：InputStream是所有字节输入流的抽象基类，前面说过抽象类不能被实例化，实际上是作为模板而存在的，为所有实现类定义了处理输入流的方法。FileInputSream：文件输入流，一个非常重要的字节输入流，用于对文件进行读取操作。PipedInputStream：管道字节输入流，能实现多线程间的管道通信。ByteArrayInputStream：字节数组输入流，从字节数组(byte[])中进行以字节为单位的读取，也就是将资源文件都以字节的形式存入到该类中的字节数组中去。FilterInputStream：装饰者类，具体的装饰者继承该类，这些类都是处理类，作用是对节点类进行封装，实现一些特殊功能。DataInputStream：数据输入流，它是用来装饰其它输入流，作用是“允许应用程序以与机器无关方式从底层输入流中读取基本 Java 数据类型”。BufferedInputStream：缓冲流，对节点流进行装饰，内部会有一个缓存区，用来存放字节，每次都是将缓存区存满然后发送，而不是一个字节或两个字节这样发送，效率更高。ObjectInputStream：对象输入流，用来提供对基本数据或对象的持久存储。通俗点说，也就是能直接传输对象，通常应用在反序列化中。它也是一种处理流，构造器的入参是一个InputStream的实例对象。
- 字符流：单位是字符，只能对文本类型的数据进行处理。
InputStreamReader：从字节流到字符流的桥梁（InputStreamReader构造器入参是FileInputStream的实例对象），它读取字节并使用指定的字符集将其解码为字符。它使用的字符集可以通过名称指定，也可以显式给定，或者可以接受平台的默认字符集。BufferedReader：从字符输入流中读取文本，设置一个缓冲区来提高效率。BufferedReader是对InputStreamReader的封装，前者构造器的入参就是后者的一个实例对象。FileReader：用于读取字符文件的便利类，new FileReader(File file)等同于new InputStreamReader(new FileInputStream(file, true),"UTF-8")，但FileReader不能指定字符编码和默认字节缓冲区大小。PipedReader：管道字符输入流。实现多线程间的管道通信。CharArrayReader：从Char数组中读取数据的介质流。StringReader：从String中读取数据的介质流。
Writer与Reader结构类似，方向相反 。
按数据流方向分为：
- 输入流：从外部读取数据到内存中为我所有，为输入流，如读取磁盘的数据、网络的数据。
- 输出流：从内存中将数据输出到外部，如输出到磁盘，输出到网络通信的数据。
按功能划分为：
- 节点流：用来包装数据源，直接与数据源连接的流。
- 处理流：用来包装节点流，利用节点流来连接，jdk利用的是装饰器模式进行编写。
二、基础方法
2.1、字节流方法
字节输入流InputStream主要方法：
read()：从此输入流中读取一个数据字节，返回-1表示读取完毕。read(byte[] b)：从此输入流中将最多b.length个字节的数据读入一个 b 数组中,等同于下面的read(byte[] b, 0, b.length)read(byte[] b, int off, int len)：从此输入流中将最多 len 个字节的数据读入一个 b 数组中。close()：关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。
字节输出流OutputStream主要方法：
write(byte[] b)：将 b.length 个字节从指定 byte 数组写入此文件输出流中。write(byte[] b, int off, int len)：将指定 byte 数组中从偏移量 off 开始的 len 个字节写入此文件输出流。write(int b)：将指定字节写入此文件输出流。close()：关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。
2.2、字符流方法
字符输入流Reader主要方法：
read()：读取单个字符。read(char[] cbuf)：将字符读入数组。read(char[] cbuf, int off, int len)： 将字符读入数组的某一部分。read(CharBuffer target)：试图将字符读入指定的字符缓冲区。close()：关闭此流，但要先刷新它。
字符输出流Writer主要方法：
write(char[] cbuf)：写入字符数组。write(char[] cbuf, int off, int len)：写入字符数组的某一部分。write(int c)：写入单个字符。write(String str)：写入字符串。write(String str, int off, int len)：写入字符串的某一部分。flush()：刷新该流的缓冲。close()：关闭此流，会先刷新缓冲区它。
三、使用示例
字节流
3.1、FileInputStream / FileOutputStream
文件字节流：实现文件复制的功能
public static String inputPicturePath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\1.png";
public static String outPicturePath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2.png";
// 实现文件复制功能，将inputPicturePath文件复制到outPicturePath路径。
public void fileStream() throws IOException {
// 读取文件，这儿读取的是本地的图片
FileInputStream fis = new FileInputStream(inputPicturePath);
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(outPicturePath);
int readCount = 0;
byte[] bytes = new byte[4];
// while循环直到等于-1为止，表明读取结束。
while ((readCount = fis.read(bytes)) != -1) {
fos.write(bytes, 0, readCount);
}
fis.close();
fos.close();
}
3.2、DataOutputStream / DataInputStream / ByteArrayOutputStream / ByteArrayInputStream
数据流，是一个处理流，封装节点流操作
数组流常用场景：
-
内存中读取数据：
ByteArrayInputStream允许从内存中的字节数组读取数据，而无需借助磁盘或网络等外部存储设备。这在某些情况下可以提高读取速度和效率，特别是当数据已经存在于内存中时。 -
方便数据传输： 使用
ByteArrayInputStream，可以方便地将字节数组传递给需要输入流的方法或组件，而无需将字节数组写入磁盘或进行网络传输。这样可以简化代码，并避免不必要的数据复制和存储开销。 -
测试和调试： 在测试和调试过程中，可以使用
ByteArrayInputStream来模拟输入流的行为，以便更容易对代码进行单元测试和调试。可以使用预定义的字节数组作为输入数据，并通过ByteArrayInputStream提供给待测试的方法。 -
数据解析和处理： 有时，需要对二进制数据进行解析和处理。使用
ByteArrayInputStream可以将字节数组转换为输入流，然后使用相应的读取方法从中读取数据。这对于处理二进制协议、解析图像或音频数据等场景非常有用。
/**
* 数据处理流
* <p>
* ByteArrayStream 字节数组流
*
* @return
* @throws IOException
*/
public void dataStream() throws IOException {
// 字节数组流
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(bos);
// 真正调用的是 ByteArrayOutputStream的 write写入到数组中去。
dos.writeBoolean(true);
dos.writeInt(99);
dos.writeShort(111);
dos.writeDouble(3.14);
// 读取数据流
ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
DataInputStream dis = new DataInputStream(bis);
// 读取数据时，数据类型的顺序要与写入时一样。。。
System.out.println(dis.readBoolean());
System.out.println(dis.readInt());
System.out.println(dis.readShort());
System.out.println(dis.readDouble());
}
3.3、ObjectOutputStream / ObjectInputStream
对象处理流，常用在JAVA对象的序列化与反序列化。
public void objectStream() throws IOException, ClassNotFoundException {
Person person = new Person();
person.setId("1");
person.setName("哇哈哈");
person.setAge(32);
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
// 创建对象流，这儿用的是字节数组流进行装饰。
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
// 写入对象。
oos.writeObject(person);
oos.writeBoolean(true);
oos.flush();
oos.close();
ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
// 获取对象。
Person person1 = (Person) ois.readObject();
boolean b = ois.readBoolean();
System.out.println(b);
System.out.println(JSONUtil.toJsonStr(person1));
}
@Data
public static class Person implements Serializable {
private String id;
private String name;
private Integer age;
}
3.4、BufferedInputStream / BufferedOutputStream
缓冲处理流。内部设置了一个缓冲区，进行存储到内存中，减少直接读取的次数，以此来提高效率。
public void bufferedStream() throws IOException {
// 读取文件
FileInputStream fis = new FileInputStream(filePath);
// 新建，用文件流来进行装饰。
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(bufferOutputFilePath);
// 用缓冲流复制文件，输出到 bufferOutputFilePath
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);
int readCount = 0;
byte[] buffer = new byte[4];
while ((readCount = bis.read(buffer)) != -1) {
bos.write(buffer, 0, readCount);
}
fis.close();
bis.close();
bos.flush();
bos.close();
fos.close();
}
字符流
3.1、FileReader / FileWriter
文件字符流
public void fileStream() throws IOException {
// 文件字符流读取
FileReader fileReader = new FileReader(filePath);
FileWriter fileWriter = new FileWriter(fileWriterPath);
int readCount = 0;
// 复制文件到 fileWriterPath
while ((readCount = fileReader.read()) != -1) {
fileWriter.append((char) readCount);
}
fileReader.close();
fileWriter.close();
}
3.2、BufferedReader / BufferedWriter
字符缓冲流，是个处理流，内部用具体的流进行装饰。
public void bufferStream() throws IOException {
FileReader fr = new FileReader(filePath);
// 用文件流进行装饰。
BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
FileWriter fw = new FileWriter(bufferWriterPath);
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);
int readCount = 0;
char[] buff = new char[4];
// 复制文件
while ((readCount = br.read(buff)) != -1) {
bw.write(buff, 0, readCount);
}
bw.close();
fw.close();
br.close();
fr.close();
}
3.3、InputStreamReader / OutputStreamWriter
转换流，用于字节流转换为字符流。
public void fileInputStream() throws IOException {
// 创建文件字节输入流
FileInputStream fis = new FileInputStream(filePath);
// 装饰
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis);
char[] chars = new char[4];
int readCount = 0;
// 创建文件字符输出流
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(inputStreamWriterPath);
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos);
while ((readCount = isr.read(chars)) != -1) {
// 输出到文件，复制
osw.write(chars, 0, readCount);
}
isr.close();
fis.close();
osw.close();
fos.close();
}
3.4、CharArrayReader / CharArrayWriter
字符数组流
public void charArrayStream() throws IOException {
// 写入到数组中
CharArrayWriter caw = new CharArrayWriter();
caw.write("一");
caw.write("二");
caw.write("三");
char[] charArray = caw.toCharArray();
// 创建读取字符数组。
CharArrayReader car = new CharArrayReader(charArray);
int readCount = 0;
while ((readCount = car.read()) != -1) {
System.out.println((char) readCount);
}
car.close();
caw.close();
}
四、总结
1、字节流是原生的操作，字符流是处理之后的操作。
输入流都是：InputStream和Reader的子类。
输出流都是：OutputStream和 Writer的子类。
![[C++核心编程-09]----C++类和对象之继承](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/00781b08ab014d2eab92f746b5342708.png)
