Java IO流

Java IO 也称为IO流，IO = 流，它的核心就是对文件的操作，对于 字节 、字符类型的输入和输出流。

IO是指对数据流的输入和输出，也称为IO流，IO流主要分为两大类，字节流和字符流。字节流可以处理任何类型的数据，如图片，视频等，字符流只能处理字符类型的数据。

IO流的本质是数据传输，并且流是单向的。

常用的字节流FileInputStream、FileOutputStream、ObjectInputStream、ObjectOutputStream。

IO分阻塞型IO和非阻塞型IO（NIO）

阻塞型IO在读取数据时，如果数据未到达，会一直阻塞到读取到数据为止，所以称为阻塞型IO，在高并发的环境下性能不佳。

NIO不是使用 “流” 来作为数据的传输方式，而是使用通道，通道的数据传输是双向的，且NIO的数据写入和读取都是异步的，不会阻塞线程，所以称为非阻塞型IO，在高并发的环境下性能很好。

Java流操作的相关类或接口

File – 文件类

RandomAccessFile – 随机存储文件类

InputStream – 字节输入流

OutputStream – 字节输出流

Reader – 字符输入流

Writer – 字符输出流

Java流类图结构

流的概念和作用

流是一组有顺序的，有起点和终点的字节集合，是对数据传输的总称或抽象。即数据在设备间传输称之为流。

流的本质是数据传输，根据数据传输的特性将流区分为各种类，方便更直观的进行数据操作。

IO流的分类

• 根据数据处理的不同类型分为：字节流和字符流

• 根据数据流向不同分为：输入流和输出流

字符流和字节流

字符流的由来：因为数据编码的不同，而有了对字符进行高效操作的流对象，本质上其实就是对于字节流的读取时，去查了指定的码表。

字节流和字符流的区别：

• 读写单位的不同：字节流以字节（8bit）为单位。字符流以字符为单位，根据码表映射字符，一次可能读多个字节。

• 处理对象不同：字节流可以处理任何类型的数据，如图片、avi等，而字符流只能处理字符类型的数据。

输入流和输出流

对于输入流只能进行读操作。

对于输出流只能进行鞋操作。

程序中需要对于传输数据的不同特性而使用不用的流。

Java IO流对象

输入字节流 InputStream

从IO中输入字节流的继承图中可以看出。

1. InputStream是所有数据字节流的父类，它是一个抽象类。

2. ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream是三种基本的介质流，它们分别从Byte数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据，PipedInputStream是从与其他线程共用的管道中读取数据。

3. ObjectInputStream和所有FileInputStream 的子类都是装饰流（装饰器模式的主角）。

输出字节流 OutputStream

从IO中输入字节流的继承图中可以看出。

1. OutputStream是所有输出字节流的父类，它是一个抽象类。

2. ByteArrayOutputStream、FIleOutputStream是两种基本的介质，它们分别向Byte 数组，和本地文件中写入数据。PipedOutputStream是从与其他线程共用的管道中写入数据。

3. ObjectOutputStream和所有FileOutputStream的子类都是装饰流。

字节流的输入与输出对应图

图中蓝色为主要对应部分，红色为不对应部分，黑色的虚线部分代表这些流一般需要搭配使用。从上面的图中可以看出Java IO中的字节流是非常对称的。我们来看看这些字节流中不对称的几个类。

1. LineNumberInputStream 主要完成从流中读取数据时，会得到相应的行号，至于什么时候分行、在哪里分行是由改类主动确定的，并不是在原始中有这样一个行号。在输出部分没有对应的部分，我们完全可以自己建立一个LineNumberOutputStream，在最初写入时会有一个基准的行号，以后每次遇到换行时会在下一行添加一个行号，看起来也是可以的。好像更不入流了。
2. PushbackInputStream 的功能是查看最后一个字节，不满意就放入缓冲区。主要用在编译器的语法、词法分析部分。输出部分的BufferedOutputStream 几乎实现相近的功能。
3. StringBufferInputStream 已经被Deprecated，本身就不应该出现在InputStream 部分，主要因为String 应该属于字符流的范围。已经被废弃了，当然输出部分也没有必要需要它了！还允许它存在只是为了保持版本的向下兼容而已。
4. SequenceInputStream 可以认为是一个工具类，将两个或者多个输入流当成一个输入流依次读取。完全可以从IO 包中去除，还完全不影响IO 包的结构，却让其更“纯洁”――纯洁的Decorator 模式。
5. PrintStream 也可以认为是一个辅助工具。主要可以向其他输出流，或者FileInputStream 写入数据，本身内部实现还是带缓冲的。本质上是对其它流的综合运用的一个工具而已。一样可以踢出IO 包！System.out 和System.out 就是PrintStream 的实例。

字符输入流Reader

在上面的继承关系图中可以看出：

1. Reader是所有的输入字符流的父类，它是一个抽象类。

2. CharReader、StringReader 是两种基本的介质流，它们分别将Char数组、String中读取数据。PipedInputReader 是从与其他线程共用的管道中读取数据。

3. BuffereReader 很明显的是一个装饰器，它和其子类复制装饰其他Reader对象。

4. FilterReader 是所有自定义具体装饰流的父类，其子类PushbackReader 对Reader 对象进行装饰，回增加一个行号。

5. InputStreamReader 是一个连接字节流和字符流的桥梁，它将字节流转变为字符流。FileReader 可以说是一个达到此功能、常用的工具类，在其源代码中明显使用了将FileInputStream转变为Reader 的方法。我们可以从这个类中得到一定的技巧。Reader 中各个类的用途和使用方法基本和InputStream 中的类使用一致。

字符输出流Writer

在上面的关系图中可以看出：

1. Writer 是所有输出字符流的父类，它是一个抽象类。

2. CharArrayWriter、StringWriter 是两种基本的介质流，它们分别向Char 数组、String 中写入数据。PipedInputWriter 是从与其他线程共用的管道中读取数据。

3. BuffereWriter 很明显是一个装饰器，他和其子类复制装饰其他Reader对象。

4. FilterWriter 和PrintStream 及其类似，功能和使用也非常相似。

5. OutputStreamWriter 是OutputStream 到Writer 转换到桥梁，它的子类FileWriter 其实就是一个实现此功能的具体类（具体可以研究一下SourceCode）。功能和使用OutputStream极其类似。

字符流的输入与输出对应图

字符流与字节流的转换

转换流的特点：

1. 其是字符流和字节流之间的桥梁。

2. 可对读取到的字节数据经过指定编码转换成字符。

3. 可对读取到的字符数据经过指定编码转换成字节。

何时使用转换流？

1. 当字节和字符之间有转换动作时。

2. 流操作的数据需要编码或解码时。

具体的对象体现：

1. InputStreamReader：字节到字符的桥梁。

2. OutputStreamWriter：字符到字节的桥梁。

这两个流对象时字符体系中的成员，它们有转换的作用，本身又是字符流，所以在构造的时候需要传入字节流对象进来。

File类

File类是对文件系统中文件以及文件夹进行封装的对象，可以通过对象的思想来操作文件和文件夹。File类保存文件或目录的各种数据信息，包括文件名、文件长度、最后修改时间、是否可读、获取当前文件的路径名、判断文件是否存在、获取当前目录中的文件列表、创建、删除文件和目录等方法。

RandomAccessFile类

该对象不是流体系中的一员，其封装了字节流，同时还封装了一个缓冲区（字符数组），通过内部的指针来操作字符数组中的数据。该对象特点：

1. 该对象只能操作文件，所以构造函数接受两种数据类型的参数：

   • 字符串文件路径
   • File对象

2. 该对象既可以对文件进行读操作，也能进行写操作，在进行对象实例化时可指定操作模式（r , rw）。

注意：该对象在实例化时，如果要操作的文件不存在，会自动创建；如果文件存在，写数据未指定位置，会从头开始写，即覆盖原有的内容。可以用于多线程下载或多个线程同时写数据到文件。