Java SE 高级开发之Java IO 之 字节流与字符流

字节流与字符流

流操作简介
File类不支持文件内容处理，如果要处理文件内容，必须要通过流的操作模式来完成。流分为输入流和输出流。

在java.io包中，流分为两种：字节流与字符流

 字节流：InputStream、OutputStream
 字符流：Reader、Writer

字节流与字符流操作的本质区别只有一个：字节流是原生的操作，而字符流是经过处理后的操作。

在进行网络数据传输、磁盘数据保存所保存所支持的数据类型只有：字节。

而所有磁盘中的数据必须先读取到内存后才能进行操作，而内存中会帮助我们把字节变为字符。字符更加适合处理中文。

不管使用的是字节流还是字符流，其基本的操作流程几乎是一样的，以文件操作为例：

 根据文件路径创建File类对象 ；
 根据字节流或字符流的子类实例化父类对象 ；
 进行数据的读取或写入操作；
 关闭流(close())。

注意：对于IO操作属于资源处理，所有的资源处理操作(IO操作、数据库操作、网络)最后必须要进行关闭。

字节输出流(OutputStream)

如果要想通过程序进行内容输出，则可以使用java.io.OutputStream。

来观察OutputStream类的定义结构：

public abstract class OutputStream implements Closeable, Flushable

OutputStream类实现了Closeable，Flushable两个接口，这两个接口中的方法：

Closeable: public void close() throws IOException;
Flushable: public void flush() throws IOException;

在OutputStream类中还定义有其他方法：

 将给定的字节数组内容全部输出：public void write(byte b[]) throwsIOException
 将部分字节数组内容输出：public void write(byte b[], int off, int len) throws IOException
  输出单个字节：public abstract void write(int b) throws IOException;

由于OutputStream是一个抽象类，所以要想为父类实例化，就必须要使用子类。由于方法名称都由父类声明好了，所以我们在此处只需要关系子类的构造方法。如果要进行文件的操作，可以使用FileOutputStream类来处理，
这个类的构造方法如下：

接收File类（覆盖）：public FileOutputStream(File file) throws FileNotFoundException
 接收File类（追加）：public FileOutputStream(File file, boolean append)

例：实现文件的内容输出

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        File file = new File("C:"+File.separator+"Users"+File.separator+"贵军"+
                File.separator+"Desktop"+File.separator+"hello.txt");
        if(!file.getParentFile().exists()) {        //必须保证父目录存在
            file.getParentFile().mkdirs();          //创建多级父目录
        }
        //OutputStream是一个抽象类，所以需要通过子类进行实例化，此时只能操作File类
        OutputStream outputStream = new FileOutputStream(file);
        String msg = "hello world";                 //要求输出到文件的内容
        outputStream.write(msg.getBytes());         //将内容变为字节数组进行输出
        outputStream.close();                       //关闭输出流
    }
}

在进行文件输出的时候，所有的文件会自动帮助用户创建，不在需要调用createFile()方法手工创建。

这个时候程序如果重复执行，并不会出现内容追加的情况而是一直在覆盖。如果需要文件内容追加，则需要调用FileOutputStream提供的另外一种构造方法。
例：文件内容追加

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        File file = new File("C:"+File.separator+"Users"+File.separator+"贵军"+
                File.separator+"Desktop"+File.separator+"hello.txt");
        if(!file.getParentFile().exists()) {        //必须保证父目录存在
            file.getParentFile().mkdirs();          //创建多级父目录
        }
        //OutputStream是一个抽象类，所以需要通过子类进行实例化，此时只能操作File类
        OutputStream outputStream = new FileOutputStream(file, true);//加一个true，就变为可以追加
        String msg = "hello world";                 //要求输出到文件的内容
        outputStream.write(msg.getBytes());         //将内容变为字节数组进行输出
        outputStream.close();                       //关闭输出流
    }
}

AutoCloseable自动关闭支持

从JDk1.7开始追加了一个AutoCloseable接口，这个接口的主要目的是自动进行关闭处理，但是这种处理一般不好用，因为使用它必须结合try..catch

例：观察AutoCloseable接口使用

class Message implements AutoCloseable {
    public Message() {
        System.out.println("创建一条新的消息");
    }
    @Override
    public void close() throws Exception {
        System.out.println("[AutoCloseable]自动关闭方法");
    }
    public void print() {
        System.out.println("www.bit.java") ;
    }
}
public class TestAutoClose {
    public static void main(String[] args) {
        try(Message msg = new Message()) { // 必须在try中定义对象
            msg.print();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这种自动关闭处理是需要结合try语句进行调用。
例：使用自动关闭处理之前的操作

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        File file = new File("C:"+File.separator+"Users"+File.separator+"贵军"+
                File.separator+"Desktop"+File.separator+"hello.txt");
        if(!file.getParentFile().exists()) {        //必须保证父目录存在
            file.getParentFile().mkdirs();          //创建多级父目录
        }
        //OutputStream是一个抽象类，所以需要通过子类进行实例化，此时只能操作File类
        try(OutputStream outputStream = new FileOutputStream(file)) {
            String msg = "hello world";                 //要求输出到文件的内容
            outputStream.write(msg.getBytes());         //将内容变为字节数组进行输出
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

字节输入流：InputStream

利用了OutputStream实现了程序输出内容到文件的处理，下面使用InputStream类在程序中读取文件内容。
InputStream类的定义如下：

public abstract class InputStream implements Closeable

发现InputStream类只实现了Closeable接口，
在InputStream类中提供有如下方法：

读取数据到字节数组中,返回数据的读取个数。如果此时开辟的字节数组大小大于读取的数据大小，则返回的就是读取个数；如果要读取的数据大于数组的内容，那么这个时候返回的就是数组长度；如果没有数据了还在读，则返回-1: public int read(byte b[]) throws IOException.最常用方法
读取部分数据到字节数组中，每次只读取传递数组的部分内容，如果读取满了则返回长度(len),如果没有读取满则返回读取的数据个数，如果读取到最后没有数据了返回-1：public int read(byte b[], int off,int len) throws IOException
读取单个字节，每次读取一个字节的内容，直到没有数据了返回-1：public abstract int read() throws IOException;

同OutputStream的使用一样，InputStream是一个抽象类，如果要对其实例化，同样也需要使用子类。如果要对文件进行处理，则使用FileInputStream类。
例：实现文件信息的读取

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //定义文件路径
        File file = new File("C:"+File.separator+"Users"+File.separator+"贵军"+
                File.separator+"Desktop"+File.separator+"hello.txt");
        //必须保证文件存在才能进行处理
        if(file.exists()) {
            InputStream inputStream = new FileInputStream(file);
            byte[] data = new byte[1024];                   //每次可以读取的最大数量
            int len = inputStream.read(data);               //此时的数据读取到了数组之中
            String result = new String(data, 0, len);       //将字节数组转为String
            System.out.println("读取文件内容： " + result);
            inputStream.close();
        } else {
            System.out.println("文件不存在");
        }
    }
}

运行结果

字符输出流：Writer
字符适合于处理中文数据，Writer是字符输出流的处理类，这个类的定义如下:

public abstract class Writer implements Appendable, Closeable, Flushable

与OutputStream相比多了一个Appendable接口。

在Writer类里面也提供write()方法，而且该方法接收的类型都是char型，要注意的是，Writer类提供了一个直接输出字符串的方法：

public void write(String str) throws IOException

如果要操作文件使用FileWriter子类。

例：通过Writer实现输出

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //定义文件路径
        File file = new File("C:"+File.separator+"Users"+File.separator+"贵军"+
                File.separator+"Desktop"+File.separator+"hello.txt");
        if(!file.getParentFile().exists()) {
            file.getParentFile().mkdirs();
        }
        String msg = "hello world";
        Writer out = new FileWriter(file);
        out.write(msg);
        out.close();
    }
}

Writer类的结构与方法的使用与OutputStream非常相似，只是Writer类对于中文的支持很好并且提供了直接写入String的方法而已。

字符输入流：Reader

Reader依然也是一个抽象类。如果要进行文件读取，同样的，使用FileReader。

在上面提到的Writer类中提供有方法直接向目标源写入字符串，而在Reader类中没有方法可以直接读取字符串类型，这个时候只能通过字符数组进行读取操作。

例：通过文件读取数据

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //定义文件路径
        File file = new File("C:"+File.separator+"Users"+File.separator+"贵军"+
                File.separator+"Desktop"+File.separator+"hello.txt");
        //必须保证文件存在才能进行处理
        if(file.exists()) {
            Reader in = new FileReader(file);
            char[] data = new char[1024];
            int len = in.read(data);//将数据读取到字符数组中
            String result = new String(data, 0, len);
            System.out.println("读取文件内容：" + result);
            in.close();
        } else {
            System.out.println("文件不存在");
        }
    }
}

字符流适合处理中文，字节流适合处理一切数据类型（对中文支持不好）

字节流与字符流区别
通过上述这一系列流的讲解可以发现，使用字节流和字符流从代码形式上区别不大。但是如果从实际开发来讲，字节流一定是优先考虑的，只有在处理中文时才会考虑字符流。因为所有的字符都需要通过内存缓冲来进行处理。

所有字符流的操作，无论是写入还是输出，数据都先保存在缓存中。

如果字符流不关闭，数据就有可能保存在缓存中并没有输出到目标源。这种情况下就必须强制刷新才能够得到完整数据。

例：字符流刷新操作

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //定义文件路径
        File file = new File("C:"+File.separator+"Users"+File.separator+"贵军"+
                File.separator+"Desktop"+File.separator+"hello.txt");
        if(!file.getParentFile().exists()) {
            file.getParentFile().mkdirs();
        }
        String msg = "hello world";
        Writer out = new FileWriter(file,true);
        out.write(msg);
        out.flush();        //写上此语句表示强制清空缓冲内容，所有内容都输出。
    }
}

在以后进行IO处理的时候，如果处理的是图片、音乐、文字都可以使用字节流，而只有处理中文的时候才会使用字符流。