(Java基础知识) Java/IO 流详解

总结一下Java I/O文件读写基本类相关知识和概念，对于程序设计者来说，创建一个好的输入/输出系统是一项艰难的任务，其中挑战来源于所有的可能性，不仅存在各种源端与接收端（文件，控制台，网络链接等），而且还需要以各种不同的方式与它们通信（顺序，随机存取，缓冲，二进制，按字符，按行，按字等）。

 

Java I/O主要包括如下几个层次：

1. File（文件特征与管理）：用于文件或者目录的描述信息，例如生成新目录，修改文件名，删除文件，判断文件所在路径等。

2. InputStream（二进制格式操作）：抽象类，基于字节的输入操作，是所有输入流的父类。定义了所有输入流都具有的共同特征。

3. OutputStream（二进制格式操作）：抽象类。基于字节的输出操作。是所有输出流的父类。定义了所有输出流都具有的共同特征。

 

Java中字符是采用Unicode标准，一个字符是16位，即一个字符使用两个字节来表示。为此，JAVA中引入了处理字符的流。

4. Reader（文件格式操作）：抽象类，基于字符的输入操作。

5. Writer（文件格式操作）：抽象类，基于字符的输出操作。

6. RandomAccessFile（随机文件操作）：它的功能丰富，可以从文件的任意位置进行存取（输入输出）操作。

 

1. File

它是独立于系统平台的，利用其构造函数创建出相应的File 对象；再调用其中的方法实现对文件的各个属性方面的操作。

构造函数：
File( String  path)
File(String path, String FileName)
File(File dir, String name)

 

用途：File类提供了一种与机器无关的方式来描述一个文件对象的属性，通过类File所提供的方法，可以得到文件或目录的描述信息，这主要包括名称、所在路经、可读性、可写性、文件的长度等，还可以生成新的目录、改变文件名、删除文件、列出一个目录中所有的文件等。 

public static void main(String[] args) throws IOException { 
		File f = new File("dir"); 
 
		f.createNewFile();// 创建一个.txt这个文件 
 
		f.mkdir();// 创建一个名为.txt的目录 
 
		/* 
		 * 使用绝对路径 
		 *  
		 * File f=new File("D:\\dir\\src\\A.java"); 
		 *  
		 * f.createNewFile(); 
		 */ 
 
		/* 
		 * 跨平台使用 
		 *  
		 * 根据不同操作系统获得对应的分隔符 File fDir=new File(File.separator); 
		 *  
		 * String strFile="dir"+File.separator+"src"+File.separator +"A.java"; 
		 *  
		 * File f=new File(fDir,strFile); 
		 *  
		 * f.createNewFile(); 
		 *  
		 * f.delete();//删除文件或目录 
		 *  
		 * //f.deleteOnExit(); 
		 */ 
 
		/* 
		 * 在缺省的临时文件目录下创建临时文件 
		 *  
		 * for(int i=0;i<5;i++) 
		 *  
		 * { 
		 *  
		 * File f=File.createTempFile("winTemp",".tmp"); 
		 *  
		 * f.deleteOnExit();//退出时删除 
		 *  
		 *  
		 *  
		 * } 
		 */ 
 
		/* 
		 * 列出指定目录下所有子目录及文件的名称 
		 */ 
		File fDir = new File(File.separator); 
		String strFile = "dir" + File.separator + "src"; 
		File f = new File(fDir, strFile); 
		String[] names = f.list(); 
		for (int i = 0; i < names.length; i++) { 
			System.out.println(names[i]); 
		} 
 
		// 有过滤器的情况FilenameFilter是个接口 
		File dir = new File(File.separator); 
 
		String filepath = "dir" + File.separator + "src"; 
 
		/** 
		 * dir 
		 * 上级抽象路径，如果dir为null，那么程序将自动调用单个参数的File构造方法，同时将filepath路径应用到File但构造参数 
		 * 如果dir为//，则此路径为本文件所在磁盘根目录 
		 */ 
		File f = new File(dir, filepath); 
		if (f.exists()) { 
		} else { 
			f.mkdirs(); 
		} 
 
		String[] names = f.list(new FilenameFilter() { // 实现了FilenameFilter接口的匿名类，实现accept方法过滤文件 
 
					@Override 
					public boolean accept(File dir, String name) { 
						System.out.println(name.indexOf(".java")); 
						return name.indexOf(".java") != -1; 
					} 
				}); 
 
		for (int i = 0; i < names.length; i++) { 
			System.out.println(names[i]); 
		} 
	}

 

2. InputStream/OutputStream（抽象基类）

（1） 它们主要提供文件内容操作的基本功能函数read()、 write()、close()等；一般都是创建出其派生类对象（完成指定的特殊功能）来实现文件读写。
（2）文件操作的一般方法：
根据所要操作的类型生成对应输入输出文件类的对象；
调用此类的成员函数实现文件数据的读写；
关闭此文件流对象。
（3）文件操作的应用要点：
异常的捕获：由于包java.io中几乎所有的类都声明有I/O异常，因此程序应该对这些异常加以处理。
流结束的判断：方法read()的返回值为-1时；readLine()的返回值为null时。

 

上边两个抽象基类实现类有FileInputStream/FileOutputStream（本地文件读写类）：它们用于本地文件的二进制格式顺序读写。

 

java.io.FileInputStream是InputStream的子类。从开头File名称上就可以知道，FileInputStream与从指定的文件中读取数据至目的地有关。而java.io.FileOutputStream是 OutputStream的子类，顾名思义，FileOutputStream主要与从来源地写入数据至指定的文件中有关。

 

当建立一个FileInputStream或FileOutputStream的实例时，必须指定文件位置及文件名称，实例被建立时文件的流就会开启；而不使用流时，必须关闭文件流，以释放与流相依的系统资源，完成文件读/写的动作。

 

FileInputStream可以使用read()方法一次读入一个字节，并以int类型返回，或者是使用read()方法时读入至一个byte 数组，byte数组的元素有多少个，就读入多少个字节。在将整个文件读取完成或写入完毕的过程中，这么一个byte数组通常被当作缓冲区，因为这么一个 byte数组通常扮演承接数据的中间角色。

public class FileStreamDemo { 
	 
	public static void main(String[] args) { 
		 
		try { 
			 
			byte[] buffer = new byte[1024]; 
			 
			// 来源文件 
			FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(new File(args[0])); 
			 
			// 目的文件 
			FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File(args[1])); 
			 
			// available()可取得未读取的数据长度 
			System.out.println("复制文件：" + fileInputStream.available() + "字节"); 
 
			while (true) { 
				if (fileInputStream.available() < 1024) { 
					// 剩余的数据比1024字节少 
					// 一位一位读出再写入目的文件 
					int remain = -1; 
					while ((remain = fileInputStream.read()) != -1) { 
						fileOutputStream.write(remain); 
					} 
					break; 
				} else { 
					// 从来源文件读取数据至缓冲区 
					fileInputStream.read(buffer); 
					// 将数组数据写入目的文件 
					fileOutputStream.write(buffer); 
				} 
			} 
 
			// 关闭流 
			fileInputStream.close(); 
			fileOutputStream.close(); 
 
			System.out.println("复制完成"); 
		} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) { 
			System.out.println("using: java FileStreamDemo src des"); 
			e.printStackTrace(); 
		} catch (IOException e) { 
			e.printStackTrace(); 
		} 
	} 
}

 

 PipedInputStream/PipedOutputStream（管道输入输出）

（1）它用于实现管道的二进制格式的输入输出（将一个线程的输出结果直接连接到另一个线程的输入端口，实现两者数据直接传送）。
（2） PipedReader/PipedWriter类：它用于实现管道的字符格式的输入输出。
（3）要求：操作时需要将两个端口相互连结。
（4）实现原理：

  

（5） 管道的连接：
方法一：是通过构造函数直接将某一个程序的输出作为另一个程序的输入，在定义对象时指明目标管道对象

方法二：是利用双方类中的任一个成员函数 connect()相连接
（6）实例讲解： Sender.java, Receiver.java, PipedIO.java （使用PipedWriter,PipedReader）

Sender.java

import java.io.PipedWriter; 
import java.util.Random; 
 
class Sender extends Thread { 
	private Random rand = new Random(); 
	private PipedWriter out = new PipedWriter(); 
 
	public PipedWriter getPipedWriter() { 
		return out; 
	} 
 
	public void run() { 
		while (true) { 
			for (char c = 'A'; c <= 'z'; c++) { 
				try { 
					out.write(c); 
					sleep(rand.nextInt(500)); 
				} catch (Exception e) { 
					throw new RuntimeException(e); 
				} 
			} 
		} 
	} 
}

 

 

Receiver.java

import java.io.IOException; 
import java.io.PipedReader; 
 
class Receiver extends Thread { 
	private PipedReader in; 
 
	public Receiver(Sender sender) throws IOException { 
		in = new PipedReader(sender.getPipedWriter()); 
	} 
 
	public void run() { 
		try { 
			while (true) { 
				// Blocks until characters are there: 
				System.out.println("Read: " + (char) in.read()); 
			} 
		} catch (IOException e) { 
			throw new RuntimeException(e); 
		} 
	} 
}

 

PipedIO.java

public class PipedIO { 
	 
	public static void main(String[] args) throws Exception { 
		Sender sender = new Sender(); 
		Receiver receiver = new Receiver(sender); 
		sender.start(); 
		receiver.start(); 
	} 
}

 

（7）实例讲解： Sender1.java, Receiver1.java, PipedIO1.java （使用

PipedInputStream,PipedOutputStream）

 

Sender1.java

import java.io.File; 
import java.io.FileInputStream; 
import java.io.IOException; 
import java.io.PipedOutputStream; 
 
public class Sender1 extends Thread { 
 
	private PipedOutputStream pos; 
	 
	private File file; 
 
	// 构造方法 
	Sender1(PipedOutputStream pos, String fileName) { 
		this.pos = pos; 
		file = new File(fileName); 
	} 
 
	// 线程运行方法 
	public void run() { 
		try { 
			// 读文件内容 
			FileInputStream fs = new FileInputStream(file); 
			int data; 
			while ((data = fs.read()) != -1) { 
				// 写入管道始端 
				pos.write(data); 
			} 
			pos.close(); 
		} catch (IOException e) { 
			System.out.println("Sender Error" + e); 
		} 
	} 
}

 

Receiver1.java

import java.io.File; 
import java.io.FileOutputStream; 
import java.io.IOException; 
import java.io.PipedInputStream; 
 
public class Receiver1 extends Thread { 
 
	private PipedInputStream pis; 
	private File file; 
 
	// 构造方法 
	Receiver1(PipedInputStream pis, String fileName) { 
		this.pis = pis; 
		file = new File(fileName); 
	} 
 
	// 线程运行 
	public void run() { 
		try { 
			// 写文件流对象 
			FileOutputStream fs = new FileOutputStream(file); 
			int data; 
			// 从管道末端读 
			while ((data = pis.read()) != -1) { 
				// 写入本地文件 
				fs.write(data); 
			} 
			pis.close(); 
		} catch (IOException e) { 
			System.out.println("Receiver Error" + e); 
		} 
	} 
}

 

PipedIO1.java

import java.io.IOException; 
import java.io.PipedInputStream; 
import java.io.PipedOutputStream; 
 
public class PipedIO1 { 
 
	public static void main(String[] args) { 
		try { 
			// 构造读写的管道流对象 
			PipedInputStream pis = new PipedInputStream(); 
			PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream(); 
			 
			// 实现关联 
			pos.connect(pis); 
			 
			// 构造两个线程，并且启动。 
			new Sender1(pos, "c:\\a1.txt").start(); 
			new Receiver1(pis, "c:\\a2.txt").start(); 
		} catch (IOException e) { 
			System.out.println("Pipe Error" + e); 
		} 
	} 
} 

 

 

RandomAccessFile（随机文件读写类）：

（1）RandomAccessFile类：它直接继承于Object类而非InputStream/OutputStream类，从而可以实现读写文件中任何位置中的数据（只需要改变文件的读写位置的指针）。

（2）由于RandomAccessFile类实现了DataOutput与DataInput接口，因而利用它可以读写Java中的不同类型的基本类型数据（比如采用readLong()方法读取长整数，而利用readInt()方法可以读出整数值等）。

 

RandomFileRW.java