Java 流(Stream)、文件(File)和IO
Java.io 包几乎包含了所有操作输入、输出需要的类。所有这些流类代表了输入源和输出目标。
Java.io 包中的流支持很多种格式，比如：基本类型、对象、本地化字符集等等。
一个流可以理解为一个数据的序列。输入流表示从一个源读取数据，输出流表示向一个目标写数据。
Java 为 I/O 提供了强大的而灵活的支持，使其更广泛地应用到文件传输和网络编程中。
但本节讲述最基本的和流与 I/O 相关的功能。我们将通过一个个例子来学习这些功能。
读取控制台输入
Java 的控制台输入由 System.in 完成。
为了获得一个绑定到控制台的字符流，你可以把 System.in 包装在一个 BufferedReader 对象中来创建一个字符流。
下面是创建 BufferedReader 的基本语法：
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
BufferedReader 对象创建后，我们便可以使用 read() 方法从控制台读取一个字符，或者用 readLine() 方法读取一个字符串。
从控制台读取多字符输入
从 BufferedReader 对象读取一个字符要使用 read() 方法，它的语法如下：
int read( ) throws IOException
每次调用 read() 方法，它从输入流读取一个字符并把该字符作为整数值返回。 当流结束的时候返回 -1。该方法抛出 IOException。
下面的程序示范了用 read() 方法从控制台不断读取字符直到用户输入 "q"。
//使用 BufferedReader 在控制台读取字符
import java.io.*;
public class BRRead {
public static void main(String args[]) throws IOException {
char c;
// 使用 System.in 创建 BufferedReader
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("输入字符, 按下 'q' 键退出。");
// 读取字符
do {
c = (char) br.read();
System.out.println(c);
} while (c != 'q');
}
}从控制台读取字符串
从标准输入读取一个字符串需要使用 BufferedReader 的 readLine() 方法。
它的一般格式是：
String readLine( ) throws IOException
下面的程序读取和显示字符行直到你输入了单词"end"。
//使用 BufferedReader 在控制台读取字符
import java.io.*;
public class BRReadLines {
public static void main(String args[]) throws IOException {
// 使用 System.in 创建 BufferedReader
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String str;
System.out.println("Enter lines of text.");
System.out.println("Enter 'end' to quit.");
do {
str = br.readLine();
System.out.println(str);
} while (!str.equals("end"));
}
}JDK 5 后的版本我们也可以使用 Java Scanner 类来获取控制台的输入。
控制台输出
在此前已经介绍过，控制台的输出由 print( ) 和 println() 完成。这些方法都由类 PrintStream 定义，System.out 是该类对象的一个引用。
PrintStream 继承了 OutputStream类，并且实现了方法 write()。这样，write() 也可以用来往控制台写操作。
PrintStream 定义 write() 的最简单格式如下所示：
void write(int byteval)
该方法将 byteval 的低八位字节写到流中。
读写文件
如前所述，一个流被定义为一个数据序列。输入流用于从源读取数据，输出流用于向目标写数据。
下图是一个描述输入流和输出流的类层次图。
FileInputStream
该流用于从文件读取数据，它的对象可以用关键字 new 来创建。
有多种构造方法可用来创建对象。
可以使用字符串类型的文件名来创建一个输入流对象来读取文件：
InputStream f = new FileInputStream("C:/java/hello");
也可以使用一个文件对象来创建一个输入流对象来读取文件。我们首先得使用 File() 方法来创建一个文件对象：
File f = new File("C:/java/hello"); InputStream out = new FileInputStream(f);
创建了InputStream对象，就可以使用下面的方法来读取流或者进行其他的流操作。
| 序号 |
方法及描述 |
| 1 |
public void close() throws IOException{} 关闭此文件输入流并释放与此流有关的所有系统资源。抛出IOException异常。 |
| 2 |
protected void finalize()throws IOException {} 这个方法清除与该文件的连接。确保在不再引用文件输入流时调用其 close 方法。抛出IOException异常。 |
| 3 |
public int read(int r)throws IOException{} 这个方法从 InputStream 对象读取指定字节的数据。返回为整数值。返回下一字节数据，如果已经到结尾则返回-1。 |
| 4 |
public int read(byte[] r) throws IOException{} 这个方法从输入流读取r.length长度的字节。返回读取的字节数。如果是文件结尾则返回-1。 |
| 5 |
public int available() throws IOException{} 返回下一次对此输入流调用的方法可以不受阻塞地从此输入流读取的字节数。返回一个整数值。 |
除了 InputStream 外，还有一些其他的输入流，更多的细节参考下面链接：
FileOutputStream
该类用来创建一个文件并向文件中写数据。
如果该流在打开文件进行输出前，目标文件不存在，那么该流会创建该文件。
有两个构造方法可以用来创建 FileOutputStream 对象。
使用字符串类型的文件名来创建一个输出流对象：
OutputStream f = new FileOutputStream("C:/java/hello")
也可以使用一个文件对象来创建一个输出流来写文件。我们首先得使用File()方法来创建一个文件对象：
File f = new File("C:/java/hello"); OutputStream f = new FileOutputStream(f);
创建OutputStream 对象完成后，就可以使用下面的方法来写入流或者进行其他的流操作。
| 序号 |
方法及描述 |
| 1 |
public void close() throws IOException{} 关闭此文件输入流并释放与此流有关的所有系统资源。抛出IOException异常。 |
| 2 |
protected void finalize()throws IOException {} 这个方法清除与该文件的连接。确保在不再引用文件输入流时调用其 close 方法。抛出IOException异常。 |
| 3 |
public void write(int w)throws IOException{} 这个方法把指定的字节写到输出流中。 |
| 4 |
public void write(byte[] w) 把指定数组中w.length长度的字节写到OutputStream中。 |
除了OutputStream外，还有一些其他的输出流，更多的细节参考下面链接：
文件和I/O
还有一些关于文件和I/O的类，我们也需要知道：
Java中的目录
创建目录：
File类中有两个方法可以用来创建文件夹：
- mkdir( )方法创建一个文件夹，成功则返回true，失败则返回false。失败表明File对象指定的路径已经存在，或者由于整个路径还不存在，该文件夹不能被创建。
- mkdirs()方法创建一个文件夹和它的所有父文件夹。
读取目录
一个目录其实就是一个 File 对象，它包含其他文件和文件夹。
如果创建一个 File 对象并且它是一个目录，那么调用 isDirectory() 方法会返回 true。
可以通过调用该对象上的 list() 方法，来提取它包含的文件和文件夹的列表。
import java.io.File;
public class DirList {
public static void main(String args[]) {
String dirname = "/tmp";
File f1 = new File(dirname);
if (f1.isDirectory()) {
System.out.println("目录 " + dirname);
String s[] = f1.list();
for (int i = 0; i < s.length; i++) {
File f = new File(dirname + "/" + s[i]);
if (f.isDirectory()) {
System.out.println(s[i] + " 是一个目录");
} else {
System.out.println(s[i] + " 是一个文件");
}
}
} else {
System.out.println(dirname + " 不是一个目录");
}
}
}删除目录或文件
删除文件可以使用 java.io.File.delete() 方法。
以下代码会删除目录 /tmp/java/，需要注意的是当删除某一目录时，必须保证该目录下没有其他文件才能正确删除，否则将删除失败。
public class DeleteFileDemo {
public static void main(String args[]) {
// 这里修改为自己的测试目录
File folder = new File("/tmp/java/");
deleteFolder(folder);
}
// 删除文件及目录
public static void deleteFolder(File folder) {
File[] files = folder.listFiles();
if (files != null) {
for (File f : files) {
if (f.isDirectory()) {
deleteFolder(f);
} else {
f.delete();
}
}
}
folder.delete();
}
}Java Scanner 类
java.util.Scanner 是 Java5 的新特征，我们可以通过 Scanner 类来获取用户的输入。
下面是创建 Scanner 对象的基本语法：
Scanner s = new Scanner(System.in);
接下来我们演示一个最简单的数据输入，并通过 Scanner 类的 next() 与 nextLine() 方法获取输入的字符串，在读取前我们一般需要 使用 hasNext 与 hasNextLine 判断是否还有输入的数据：
next() 与 nextLine() 区别
next():
- 1、一定要读取到有效字符后才可以结束输入。
- 2、对输入有效字符之前遇到的空白，next() 方法会自动将其去掉。
- 3、只有输入有效字符后才将其后面输入的空白作为分隔符或者结束符。
- next() 不能得到带有空格的字符串。
nextLine()：
- 1、以Enter为结束符,也就是说 nextLine()方法返回的是输入回车之前的所有字符。
- 2、可以获得空白。
如果要输入 int 或 float 类型的数据，在 Scanner 类中也有支持，但是在输入之前最好先使用 hasNextXxx() 方法进行验证，再使用 nextXxx() 来读取：
public class ScannerDemo {
public static void main(String[] args) {
Scanner scan = new Scanner(System.in);
// 从键盘接收数据
int i = 0;
float f = 0.0f;
System.out.print("输入整数：");
if (scan.hasNextInt()) {
// 判断输入的是否是整数
i = scan.nextInt();
// 接收整数
System.out.println("整数数据：" + i);
} else {
// 输入错误的信息
System.out.println("输入的不是整数！");
}
System.out.print("输入小数：");
if (scan.hasNextFloat()) {
// 判断输入的是否是小数
f = scan.nextFloat();
// 接收小数
System.out.println("小数数据：" + f);
} else {
// 输入错误的信息
System.out.println("输入的不是小数！");
}
scan.close();
}
}Java 异常处理
异常是程序中的一些错误，但并不是所有的错误都是异常，并且错误有时候是可以避免的。
比如说，你的代码少了一个分号，那么运行出来结果是提示是错误 java.lang.Error；如果你用System.out.println(11/0)，那么你是因为你用0做了除数，会抛出 java.lang.ArithmeticException 的异常。
异常发生的原因有很多，通常包含以下几大类：
- 用户输入了非法数据。
- 要打开的文件不存在。
- 网络通信时连接中断，或者JVM内存溢出。
这些异常有的是因为用户错误引起，有的是程序错误引起的，还有其它一些是因为物理错误引起的。-
要理解Java异常处理是如何工作的，你需要掌握以下三种类型的异常：
- 检查性异常：最具代表的检查性异常是用户错误或问题引起的异常，这是程序员无法预见的。例如要打开一个不存在文件时，一个异常就发生了，这些异常在编译时不能被简单地忽略。
- 运行时异常： 运行时异常是可能被程序员避免的异常。与检查性异常相反，运行时异常可以在编译时被忽略。
- 错误： 错误不是异常，而是脱离程序员控制的问题。错误在代码中通常被忽略。例如，当栈溢出时，一个错误就发生了，它们在编译也检查不到的。
Exception 类的层次
所有的异常类是从 java.lang.Exception 类继承的子类。
Exception 类是 Throwable 类的子类。除了Exception类外，Throwable还有一个子类Error 。
Java 程序通常不捕获错误。错误一般发生在严重故障时，它们在Java程序处理的范畴之外。
Error 用来指示运行时环境发生的错误。
例如，JVM 内存溢出。一般地，程序不会从错误中恢复。
异常类有两个主要的子类：IOException 类和 RuntimeException 类。
Java 内置异常类
Java 语言定义了一些异常类在 java.lang 标准包中。
标准运行时异常类的子类是最常见的异常类。由于 java.lang 包是默认加载到所有的 Java 程序的，所以大部分从运行时异常类继承而来的异常都可以直接使用。
Java 根据各个类库也定义了一些其他的异常，下面的表中列出了 Java 的非检查性异常。
| 异常 |
描述 |
| ArithmeticException |
当出现异常的运算条件时，抛出此异常。例如，一个整数"除以零"时，抛出此类的一个实例。 |
| ArrayIndexOutOfBoundsException |
用非法索引访问数组时抛出的异常。如果索引为负或大于等于数组大小，则该索引为非法索引。 |
| ArrayStoreException |
试图将错误类型的对象存储到一个对象数组时抛出的异常。 |
| ClassCastException |
当试图将对象强制转换为不是实例的子类时，抛出该异常。 |
| IllegalArgumentException |
抛出的异常表明向方法传递了一个不合法或不正确的参数。 |
| IllegalMonitorStateException |
抛出的异常表明某一线程已经试图等待对象的监视器，或者试图通知其他正在等待对象的监视器而本身没有指定监视器的线程。 |
| IllegalStateException |
在非法或不适当的时间调用方法时产生的信号。换句话说，即 Java 环境或 Java 应用程序没有处于请求操作所要求的适当状态下。 |
| IllegalThreadStateException |
线程没有处于请求操作所要求的适当状态时抛出的异常。 |
| IndexOutOfBoundsException |
指示某排序索引（例如对数组、字符串或向量的排序）超出范围时抛出。 |
| NegativeArraySizeException |
如果应用程序试图创建大小为负的数组，则抛出该异常。 |
| NullPointerException |
当应用程序试图在需要对象的地方使用 null 时，抛出该异常 |
| NumberFormatException |
当应用程序试图将字符串转换成一种数值类型，但该字符串不能转换为适当格式时，抛出该异常。 |
| SecurityException |
由安全管理器抛出的异常，指示存在安全侵犯。 |
| StringIndexOutOfBoundsException |
此异常由 String 方法抛出，指示索引或者为负，或者超出字符串的大小。 |
| UnsupportedOperationException |
当不支持请求的操作时，抛出该异常。 |
下面的表中列出了 Java 定义在 java.lang 包中的检查性异常类。
| 异常 |
描述 |
| ClassNotFoundException |
应用程序试图加载类时，找不到相应的类，抛出该异常。 |
| CloneNotSupportedException |
当调用 Object 类中的 clone 方法克隆对象，但该对象的类无法实现 Cloneable 接口时，抛出该异常。 |
| IllegalAccessException |
拒绝访问一个类的时候，抛出该异常。 |
| InstantiationException |
当试图使用 Class 类中的 newInstance 方法创建一个类的实例，而指定的类对象因为是一个接口或是一个抽象类而无法实例化时，抛出该异常。 |
| InterruptedException |
一个线程被另一个线程中断，抛出该异常。 |
| NoSuchFieldException |
请求的变量不存在 |
| NoSuchMethodException |
请求的方法不存在 |
异常方法
下面的列表是 Throwable 类的主要方法:
| 序号 |
方法及说明 |
| 1 |
public String getMessage() 返回关于发生的异常的详细信息。这个消息在Throwable 类的构造函数中初始化了。 |
| 2 |
public Throwable getCause() 返回一个Throwable 对象代表异常原因。 |
| 3 |
public String toString() 使用getMessage()的结果返回类的串级名字。 |
| 4 |
public void printStackTrace() 打印toString()结果和栈层次到System.err，即错误输出流。 |
| 5 |
public StackTraceElement [] getStackTrace() 返回一个包含堆栈层次的数组。下标为0的元素代表栈顶，最后一个元素代表方法调用堆栈的栈底。 |
| 6 |
public Throwable fillInStackTrace() 用当前的调用栈层次填充Throwable 对象栈层次，添加到栈层次任何先前信息中。 |
捕获异常
使用 try 和 catch 关键字可以捕获异常。try/catch 代码块放在异常可能发生的地方。
try/catch代码块中的代码称为保护代码，使用 try/catch 的语法如下：
try { // 程序代码
}catch(ExceptionName e1) {
//Catch 块 }
Catch 语句包含要捕获异常类型的声明。当保护代码块中发生一个异常时，try 后面的 catch 块就会被检查。
如果发生的异常包含在 catch 块中，异常会被传递到该 catch 块，这和传递一个参数到方法是一样。
多重捕获块
一个 try 代码块后面跟随多个 catch 代码块的情况就叫多重捕获。
多重捕获块的语法如下所示：
try{ // 程序代码
}catch(异常类型1 异常的变量名1){ // 程序代码
}catch(异常类型2 异常的变量名2){ // 程序代码
}catch(异常类型2 异常的变量名2){ // 程序代码 }
上面的代码段包含了 3 个 catch块。
可以在 try 语句后面添加任意数量的 catch 块。
如果保护代码中发生异常，异常被抛给第一个 catch 块。
如果抛出异常的数据类型与 ExceptionType1 匹配，它在这里就会被捕获。
如果不匹配，它会被传递给第二个 catch 块。
如此，直到异常被捕获或者通过所有的 catch 块。
throws/throw 关键字：
如果一个方法没有捕获到一个检查性异常，那么该方法必须使用 throws 关键字来声明。throws 关键字放在方法签名的尾部。
也可以使用 throw 关键字抛出一个异常，无论它是新实例化的还是刚捕获到的。
finally关键字
finally 关键字用来创建在 try 代码块后面执行的代码块。
无论是否发生异常，finally 代码块中的代码总会被执行。
在 finally 代码块中，可以运行清理类型等收尾善后性质的语句。
finally 代码块出现在 catch 代码块最后，语法如下：
try{ // 程序代码
}catch(异常类型1 异常的变量名1){ // 程序代码
}catch(异常类型2 异常的变量名2){ // 程序代码
}finally{ // 程序代码 }
注意下面事项：
- catch 不能独立于 try 存在。
- 在 try/catch 后面添加 finally 块并非强制性要求的。
- try 代码后不能既没 catch 块也没 finally 块。
- try, catch, finally 块之间不能添加任何代码。
声明自定义异常
在 Java 中你可以自定义异常。编写自己的异常类时需要记住下面的几点。
- 所有异常都必须是 Throwable 的子类。
- 如果希望写一个检查性异常类，则需要继承 Exception 类。
- 如果你想写一个运行时异常类，那么需要继承 RuntimeException 类。
可以像下面这样定义自己的异常类：
class MyException extends Exception{ }
只继承Exception 类来创建的异常类是检查性异常类。
下面的 InsufficientFundsException 类是用户定义的异常类，它继承自 Exception。
一个异常类和其它任何类一样，包含有变量和方法。
//自定义异常类，继承Exception类
public class InsufficientFundsException extends Exception
{
//此处的amount用来储存当出现异常（取出钱多于余额时）所缺乏的钱
private double amount;
public InsufficientFundsException(double amount)
{
this.amount = amount;
}
public double getAmount()
{
return amount;
}
}通用异常
在Java中定义了两种类型的异常和错误。
- JVM(Java虚拟机) 异常：由 JVM 抛出的异常或错误。例如：NullPointerException 类，ArrayIndexOutOfBoundsException 类，ClassCastException 类。
- 程序级异常：由程序或者API程序抛出的异常。例如 IllegalArgumentException 类，IllegalStateException 类。
本文是在总结别人的文章的基础上编写的，如需原文请访问https://www.runoob.com/java/java-tutorial.html