Java IO基础：
IO简介：
IO指Input / Output，即输入和输出。
IO流是一种顺序读写数据的模式：
单向流动；
以byte为最小单位（字节流）。
如果字符不是单字节表示的ASCII：
Java提供了Reader/Writer表示字符流；
字符流传输的最小数据单位是char；
字符流输出的byte取决于编码方式。
Reader/Writer本质上是一个能自动编解码的InputStream/OutputStream。
如：
使用Reader：
使用InputStream：
如果数据源不是文本，那就使用InputStream；如果数据源是文本，那么使用Reader更方便一些。
同步IO和异步IO：
同步IO：
读写IO时代码等待数据返回后才继续执行后续代码；
代码编写简单，CPU执行效率低。
异步IO：
读写IO时仅发出请求，然后立刻执行后续代码；
代码编写复杂，CPU执行效率高。
JDK的java.io包提供了同步IO功能，JDK的java.nio包提供了异步IO功能。
总结：
IO流是一种流式的数据输入/输出模型；
二进制数据以byte为最小单位在InputStream/OutputStream中单向流动；
字符数据以char为最小单位在Reader/Writer中单向流动；
JDK的java.io包提供了同步IO功能，JDK的java.nio包提供了异步IO功能；
Java的IO流的接口和实现是分离的：
字节流接口：InputStream / OutputStream
字符流接口：Reader / Writer
File对象：
java.io.File表示文件系统的一个文件或者目录：
构造方法：File(String pathname)
如：
String getPath()/getAbsolutePath()/getCanonicalPath()：3种返回路径的方法
如：
boolean isFile()：是否是文件
boolean isDirectory()：是否是目录
如：
当File对象表示一个文件时（isFile()==true）：
boolean canRead()：是否允许读取该文件
boolean canWrite()：是否允许写入该文件
boolean canExecute()：是否允许运行该文件
long length()：获取文件大小
如：
boolean createNewFile()：创建一个新文件
static boolean createTempFile(String prefix,String suffix)：创建一个临时文件
boolean delete()：删除该文件
void deleteOnExit()：在JVM退出时删除该文件。
如：
当File对象表示一个目录时(isDirectory()==true)：
String[] list()：列出目录下的文件和子目录名；
File[] listFiles()：列出目录下的文件和子目录名；
File[] listFiles(FileFilter filter)
File[] listFiles(FilenameFilter filter)
如：
当File对象表示一个目录时(isDirectory()==true)：
boolean mkdir()：创建该目录
boolean mkdirs()：创建该目录，并在必要时将不存在的父目录也创建出来
boolean delete()：删除该目录
如：
总结：
File对象表示一个文件或者目录：
创建File对象本身不涉及IO操作；
获取路径/绝对路径/规范路径：getPath()/getAbsolutePath()/getCanonicalPath()；
可以获取目录的文件和子目录；
通过File对象可以创建或删除文件和目录。
Input和Output：
InputStream：
InputStream是所有输入流的超类：
abstract int read()：
读取下一个字节，并返回字节(0-255)；
如果已读到末尾，返回-1；
int read(byte[] b)：
读取若干字节并填充到byte[]数组，返回读取的字节数
int read(byte[] b,int off,int len)：
指定byte[]数组的偏移量和最大填充数
void close()：关闭输入流
如：
完整地读取一个InputStream的所有字节：
这段代码的问题是，如果读取过程中发生了错误，则无法正常关闭。
改进代码：
我们也可以用JDK1.7新增的try(resource)可以保证InputStream正确关闭：
我们还可以利用缓冲区一次读取多个字节：
read()方法是阻塞（blocking）的：
如：
FileInputStream可以从文件获取输入流：
ByteArrayInputStream可以在内存中模拟一个InputStream：
总结：
InputStream定义了所有输入流的超类；
FileInputStream实现了文件流输入；
ByteArrayInputStream在内存中模拟一个字节流输入；
使用try(resource)保证InputStream正确关闭。
OutputStream：
java.io.OutputStream是所有输出流的超类：
abstract write(int b)：写入一个字节
void write(byte[] b)：写入byte[]数组的所有字节
void write(byte[] b,int off,int len)：写入byte[]数组指定范围的字节
void close()：关闭输出流
void flush()：将缓冲区的内容输出，缓冲区满时会自动调用flush()，在关闭OutputStream之前也会自动调用flush()
将byte写入OutputStream：
写入过程中如果发生错误，就无法正确地关闭。
我们使用JDK1.7的try(resource)保证OutputStream正确关闭。
将byte[]写入OutputStream：
write()方法是阻塞（blocking）的：
FileOutputStream可以输出到文件：
ByteArrayOutputStream可以在内存中模拟一个OutputStream：
总结：
OutputStream定义了所有输出流的超类；
FileOutputStream实现了文件流输出；
ByteArrayOutputStream在内存中模拟一个字节流输出；
使用try(resource)保证OutputStream正确关闭。
Filter模式：
JDK提供的InputStream包括：
FileInputStream：从文件读取数据；
ServletInputStream：从http请求读取数据；
Socket.getInputStream：从TCP连接读取数据。
如果要给FileInputStream添加各种InputStream功能：
这样一来，我们发现添加各种功能需要很多的子类：
这就是子类数量爆炸的情况。
Filter模式是为了解决子类数量爆炸的问题。
为了解决这个问题，JDK把InputStream分为两类：
直接提供数据的InputStream：FileInputStream、ByteArrayInputStream、ServletInputStream
提供附加功能的InputStream从FilterInputStream派生：BufferedInputStream、DigestInputStream、CipherInputStream、GZIPInputStream
使用InputStream时，根据情况组合：
首先必须要有一个真正提供数据源的InputStream，如图，即FileInputStream；然后用BufferedInputStram来包装FileInputStream；再假设文件已经被GZIP压缩过，我们希望能直接读取解压缩后的内容，我们就再用GZIPInputStream包装一层。
无论我们包装了多少次，得到的对象总是InputStream，所以我们用InputStream来引用它读取数据。
组合功能而非继承的设计模式称为Filter模式（又称Decorator模式）。
通过少量的类实现了各种功能的组合。
InputStream的继承体系：
OutputStream的继承体系和InputStream类似。
总结：
Java IO使用Filter模式为InputStream/OutputStream增加功能；
可以把一个InputStream和任意FilterInputStream组合；
可以把一个OutputStream和任意FilterOutputStream组合；
Filter模式可以在运行期间动态增加功能（又称Decorator模式）。
操作zip：
ZipInputStream是一种FilterInputStream。
它可以直接读取Zip的内容。
JarInputStream提供了额外读取jar包内容的能力。
ZipInputStream的基本用法：
ZipOutputStream是一种FilterOutputStream，可以直接写入Zip的内容。
ZipOutputStream的基本用法：
总结：
ZipInputStream可以读取Zip格式的流；
ZipOutputStream可以把数据写入Zip；
ZipInputStream/ZipOutputStream都是FilterInputStream/FilterOutputStream；
配合FileInputStream和FileOutputStream就可以读写Zip文件。
classpath资源：
Java存放.class的目录或jar包也可以包含任意其他类型的文件：
.properties,.txt,.jpg,.mov，...
从classpath读取文件可以避免不同环境下文件路径不一致的问题。
如：
这段代码在windows下可以正常执行，但是在linux系统下路径就完全不同。
如果资源文件不存在，会返回null。
这样我们就可以不用管不同环境下文件路径不一致的问题。
总结：
把资源存储在classpath中可以避免文件路径依赖；
Class对象的getResourceAsStream()可以从classpath中读取资源；
需要检查返回的InputStream是否为null。
序列化：
序列化是指把一个Java对象变成二进制内容（byte[]数组）：
序列化后可以把byte[]保存到文件中；
序列化后可以把byte[]通过网络传输；
一个Java对象要能实现序列化，必须实现Serializable接口：
Serializable接口没有定义任何方法；
空接口被称为“标记接口”（Marker Interface）；
反序列化是指把一个二进制内容（byte[]）变成Java对象：
反序列化后可以从文件读取byte[]并变为Java对象；
反序列化后可以从网络读取byte[]并变为Java对象。
ObjectOutputStream负责把一个Java对象写入二进制流：
ObjectInputStream负责从二进制流读取一个Java对象：
readObject()可能抛出的异常：
ClassNotFoundException：没有找到对应的Class；
InvalidClassException：Class不匹配；
反序列化的重要特点：反序列化由JVM直接构造出Java对象，不调用构造方法。
总结：
可序列化的Java对象必须实现java.io.Serializable接口；
类似Serializable这样的空接口被称为“标记接口”（Marker Interface）；
反序列化时不调用构造方法；
可设置serialVersionUID作为版本号（非必需）；
Java的序列化机制仅使用与Java，如果需要与其他语言交换数据，必须使用通用的序列化方法，例如JSON。
Reader和Writer：
Reader：
java.io.Reader和java.io.InputStream的区别：
java.io.Reader是所有字符输入流的超类：
int read()：读取下一个字符并返回字符（0-65535），如果已读到末尾，返回-1；
int read(char[] c)：读取若干字符并填充到char[]数组，返回读取的字符数；
int read(char[] c,int off,int len)：指定char[]数组的偏移量和最大填充数；
void close()：关闭Reader。
完整地读取一个Reader的所有字符：
同样的，如果读取过程中出现错误，无法正常关闭。
我们修改一下代码，使用try...finally写法：
或使用try(resource)写法（JDK>=1.7）：
利用缓冲区一次读取多个字符：
FileReader可以从文件获取Reader对象：
注意这里使用的字符编码是系统默认的编码。
CharArrayReader可以在内存中模拟一个Reader对象：
实际上是把一个char[]数组变成一个Reader对象。
Reader是基于InputStream构造的：
FileReader内部持有一个FileInputStream；
Reader可以通过InputStream构造。
任何InputStream都可指定编码并通过InputStreamReader转换为Reader：Reader reader = new InputStreamReader(input, "UTF-8")。
总结：
Reader定义了所有字符输入流的超类；
FileReader实现了文件字符流输入；
CharArrayReader在内存中模拟一个字符流输入；
Reader是基于InputStream构造的：
FileReader使用系统默认编码，无法指定编码，可以通过InputStreamReader指定编码
使用try(resource)保证Reader正确关闭。
Writer：
java.io.Writer和java.io.OutputStream的区别：
java.io.Writer是所有字符输入流的超类：
void write(in c)：写入下一个字符（0-65535）；
void write(char[] c)：写入字符数组的所有字符；
void write(char[] c,int off,int len)：写入字符数组指定范围的字符；
void write(String s)：写入String表示的所有字符。
向Writer对象写入字符：
显然当写入出现错误时无法正常关闭。
我们可以使用try...finally来保证出错时正常关闭。
或使用try(resource)写法（JDK>=1.7）：
一次写入多个字符：
write()方法是阻塞（blocking）的：
FileWriter可以从文件获取Writer：
字符编码是系统默认编码。
CharArrayWriter可以在内存中模拟一个Writer：
实际上是把一个char[]数组变成一个Writer对象。
Writer是基于OutputStream构造的：
FileWriter内部持有一个FileOutputStream；
Writer可以通过OutputStream构造；
任何OutputStream都可指定编码并通过OutputStreamWriter转换为Writer：Writer writer = new OutputStreamWriter(output, "UTF-8")。
总结：
Writer定义了所有字符输出流的超类；
FileWriter实现了文件字符流输出；
CharArrayWriter在内存中模拟一个字符流输出；
Writer是基于OutputStream构造的：
FileWriter使用系统默认编码，无法指定编码；可以通过OutputStreamWriter指定编码。
使用try(resource)保证Writer正确关闭。