第21讲-JavaSE-API-字节字符流-8

1. IO概述 （查看PDF文件）

1.1 什么是IO

生活中，你肯定经历过这样的场景。当你编辑一个文本文件，忘记了ctrl+s ，可能文件就白白编辑了。当你电脑上插入一个U盘，可以把一个视频，拷贝到你的电脑硬盘里。那么数据都是在哪些设备上的呢？键盘、内存、硬盘、外接设备等等。

我们把这种数据的传输，可以看做是一种数据的流动，按照流动的方向，以内存为基准，分为输入input 和输出output ，即流向内存是输入流，流出内存的输出流。

Java中I/O操作主要是指使用java.io包下的内容，进行输入、输出操作。输入也叫做读取数据，输出也叫做作写出数据。

1.2 IO的分类

根据数据的流向分为：输入流和输出流。

• 输入流 ：把数据从其他设备上读取到内存中的流。

• 输出流 ：把数据从内存 中写出到其他设备上的流。

格局数据的类型分为：字节流和字符流。

• 字节流 ：以字节为单位，读写数据的流。

• 字符流 ：以字符为单位，读写数据的流。

1.4 顶级父类们

2. 字节流

2.1 一切皆为字节

一切文件数据(文本、图片、视频等)在存储时，都是以二进制数字的形式保存，都一个一个的字节，那么传输时一样如此。所以，字节流可以传输任意文件数据。在操作流的时候，我们要时刻明确，无论使用什么样的流对象，底层传输的始终为二进制数据。

2.2 字节输出流【OutputStream】

java.io.OutputStream 抽象类是表示字节输出流的所有类的超类，将指定的字节信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

• public void      close() ：关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。

• public void      flush() ：刷新此输出流并强制任何缓冲的输出字节被写出。

• public void      write(byte[] b)：将 b.length字节从指定的字节数组写入此输出流。

• public void      write(byte[] b, int off, int len) ：从指定的字节数组写入 len字节，从偏移量 off开始输出到此输出流。

• public      abstract void write(int b) ：将指定的字节输出流。

小贴士：

close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

2.3 FileOutputStream类

OutputStream有很多子类，我们从最简单的一个子类开始。

java.io.FileOutputStream 类是文件输出流，用于将数据写出到文件。

构造方法

• public      FileOutputStream(File file)：创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。

• public      FileOutputStream(String name)： 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有这个文件，会创建该文件。如果有这个文件，会清空这个文件的数据。

• 构造举例，代码如下：

public class FileOutputStreamConstructor throws IOException {

    public static void main(String[] args) {

                 // 使用File对象创建流对象

        File file = new File("a.txt");

        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);

        // 使用文件名称创建流对象

        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("b.txt");

    }

}

写出字节数据

1. 写出字节：write(int      b) 方法，每次可以写出一个字节数据，代码使用演示：

public class FOSWrite {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 使用文件名称创建流对象

        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");    

         // 写出数据

         fos.write(97); // 写出第1个字节

         fos.write(98); // 写出第2个字节

         fos.write(99); // 写出第3个字节

         // 关闭资源

        fos.close();

    }

}

输出结果：

abc

小贴士：

1. 虽然参数为int类型四个字节，但是只会保留一个字节的信息写出。

2. 流操作完毕后，必须释放系统资源，调用close方法，千万记得。

2. 写出字节数组：write(byte[]      b)，每次可以写出数组中的数据，代码使用演示：

public class FOSWrite {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 使用文件名称创建流对象

        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");    

         // 字符串转换为字节数组

         byte[] b = "黑马程序员".getBytes();

         // 写出字节数组数据

         fos.write(b);

         // 关闭资源

        fos.close();

    }

}

输出结果：

黑马程序员

3. 写出指定长度字节数组：write(byte[]      b, int off, int len) ,每次写出从off索引开始，len个字节，代码使用演示：

public class FOSWrite {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 使用文件名称创建流对象

        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");    

         // 字符串转换为字节数组

         byte[] b = "abcde".getBytes();

                 // 写出从索引2开始，2个字节。索引2是c，两个字节，也就是cd。

        fos.write(b,2,2);

         // 关闭资源

        fos.close();

    }

}

输出结果：

cd

数据追加续写

经过以上的演示，每次程序运行，创建输出流对象，都会清空目标文件中的数据。如何保留目标文件中数据，还能继续添加新数据呢？

• public      FileOutputStream(File file, boolean append)： 创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。

• public      FileOutputStream(String name, boolean append)： 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

这两个构造方法，参数中都需要传入一个boolean类型的值，true 表示追加数据，false 表示清空原有数据。这样创建的输出流对象，就可以指定是否追加续写了，代码使用演示：

public class FOSWrite {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 使用文件名称创建流对象

        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt"，true);    

         // 字符串转换为字节数组

         byte[] b = "abcde".getBytes();

        // 写出从索引2开始，2个字节。索引2是c，两个字节，也就是cd。

        fos.write(b);

         // 关闭资源

        fos.close();

    }

}

文件操作前：cd

文件操作后：cdabcde

写出换行

Windows系统里，换行符号是\r\n 。把

以指定是否追加续写了，代码使用演示：

public class FOSWrite {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 使用文件名称创建流对象

        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt"); 

         // 定义字节数组

         byte[] words = {97,98,99,100,101};

         // 遍历数组

        for (int i = 0; i < words.length; i++) {

                 // 写出一个字节

            fos.write(words[i]);

                 // 写出一个换行, 换行符号转成数组写出

            fos.write("\r\n".getBytes());

        }

         // 关闭资源

        fos.close();

    }

}

输出结果：

a

b

c

d

e

• 回车符\r和换行符\n ：

• 回车符：回到一行的开头（return）。

• 换行符：下一行（newline）。

• 系统中的换行：

• Windows系统里，每行结尾是 回车+换行 ，即\r\n；

• Unix系统里，每行结尾只有 换行 ，即\n；

• Mac系统里，每行结尾是 回车 ，即\r。从 Mac OS X开始与Linux统一。

2.4 字节输入流【InputStream】

java.io.InputStream 抽象类是表示字节输入流的所有类的超类，可以读取字节信息到内存中。它定义了字节输入流的基本共性功能方法。

• public void      close() ：关闭此输入流并释放与此流相关联的任何系统资源。

• public      abstract int read()： 从输入流读取数据的下一个字节。

• public int      read(byte[] b)： 从输入流中读取一些字节数，并将它们存储到字节数组 b中 。

小贴士：

close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

2.5 FileInputStream类

java.io.FileInputStream 类是文件输入流，从文件中读取字节。

构造方法

• FileInputStream(File      file)： 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的 File对象 file命名。

• FileInputStream(String      name)： 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的路径名 name命名。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有该文件,会抛出FileNotFoundException 。

• 构造举例，代码如下：

public class FileInputStreamConstructor throws IOException{

    public static void main(String[] args) {

                  // 使用File对象创建流对象

        File file = new File("a.txt");

        FileInputStream fos = new FileInputStream(file);

        // 使用文件名称创建流对象

        FileInputStream fos = new FileInputStream("b.txt");

    }

}

读取字节数据

1. 读取字节：read方法，每次可以读取一个字节的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回-1，代码使用演示：

public class FISRead {

    public static void main(String[] args) throws IOException{

         // 使用文件名称创建流对象

         FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");

         // 读取数据，返回一个字节

        int read = fis.read();

        System.out.println((char) read);

        read = fis.read();

        System.out.println((char) read);

        read = fis.read();

        System.out.println((char) read);

        read = fis.read();

        System.out.println((char) read);

        read = fis.read();

        System.out.println((char) read);

         // 读取到末尾,返回-1

         read = fis.read();

        System.out.println( read);

                 // 关闭资源

        fis.close();

    }

}

输出结果：

a

b

c

d

e

-1

循环改进读取方式，代码使用演示：

public class FISRead {

    public static void main(String[] args) throws IOException{

         // 使用文件名称创建流对象

         FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");

         // 定义变量，保存数据

        int b ；

        // 循环读取

        while ((b = fis.read())!=-1) {

            System.out.println((char)b);

        }

                 // 关闭资源

        fis.close();

    }

}

输出结果：

a

b

c

d

e

小贴士：

1. 虽然读取了一个字节，但是会自动提升为int类型。

2. 流操作完毕后，必须释放系统资源，调用close方法，千万记得。

2. 使用字节数组读取：read(byte[]      b)，每次读取b的长度个字节到数组中，返回读取到的有效字节个数，读取到末尾时，返回-1 ，代码使用演示：

public class FISRead {

    public static void main(String[] args) throws IOException{

         // 使用文件名称创建流对象.

         FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde

         // 定义变量，作为有效个数

        int len ；

        // 定义字节数组，作为装字节数据的容器  

        byte[] b = new byte[2];

        // 循环读取

        while (( len= fis.read(b))!=-1) {

                 // 每次读取后,把数组变成字符串打印

            System.out.println(new String(b));

        }

                 // 关闭资源

        fis.close();

    }

}

输出结果：

ab

cd

ed

错误数据d，是由于最后一次读取时，只读取一个字节e，数组中，上次读取的数据没有被完全替换，所以要通过len ，获取有效的字节，代码使用演示：

public class FISRead {

    public static void main(String[] args) throws IOException{

         // 使用文件名称创建流对象.

         FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde

         // 定义变量，作为有效个数

        int len ；

        // 定义字节数组，作为装字节数据的容器  

        byte[] b = new byte[2];

        // 循环读取

        while (( len= fis.read(b))!=-1) {

                 // 每次读取后,把数组的有效字节部分，变成字符串打印

            System.out.println(new String(b，0，len));//  len 每次读取的有效字节个数

        }

                 // 关闭资源

        fis.close();

    }

}

输出结果：

ab

cd

e

小贴士：

使用数组读取，每次读取多个字节，减少了系统间的IO操作次数，从而提高了读写的效率，建议开发中使用。

2.6 字节流练习：图片复制

案例实现

复制图片文件，代码使用演示：

public class Copy {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 1.创建流对象

        // 1.1 指定数据源

        FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\test.jpg");

        // 1.2 指定目的地

        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test_copy.jpg");

        // 2.读写数据

        // 2.1 定义数组

        byte[] b = new byte[1024];

        // 2.2 定义长度

        int len;

        // 2.3 循环读取

        while ((len = fis.read(b))!=-1) {

            // 2.4 写出数据

            fos.write(b, 0 , len);

        }

        // 3.关闭资源

        fos.close();

        fis.close();

    }

}

小贴士：

流的关闭原则：先开后关，后开先关。

3. 字符流

当使用字节流读取文本文件时，可能会有一个小问题。就是遇到中文字符时，可能不会显示完整的字符，那是因为一个中文字符可能占用多个字节存储。所以Java提供一些字符流类，以字符为单位读写数据，专门用于处理文本文件。

3.1 字符输入流【Reader】

java.io.Reader抽象类是表示用于读取字符流的所有类的超类，可以读取字符信息到内存中。它定义了字符输入流的基本共性功能方法。

• public void      close() ：关闭此流并释放与此流相关联的任何系统资源。

• public int      read()： 从输入流读取一个字符。

• public int      read(char[] cbuf)： 从输入流中读取一些字符，并将它们存储到字符数组 cbuf中 。

3.2 FileReader类

java.io.FileReader 类是读取字符文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

小贴士：

1. 字符编码：字节与字符的对应规则。Windows系统的中文编码默认是GBK编码表。

idea中UTF-8

2. 字节缓冲区：一个字节数组，用来临时存储字节数据。

构造方法

• FileReader(File      file)： 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的File对象。

• FileReader(String      fileName)： 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的文件的名称。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。类似于FileInputStream 。

• 构造举例，代码如下：

public class FileReaderConstructor throws IOException{

    public static void main(String[] args) {

                  // 使用File对象创建流对象

        File file = new File("a.txt");

        FileReader fr = new FileReader(file);

        // 使用文件名称创建流对象

        FileReader fr = new FileReader("b.txt");

    }

}

读取字符数据

1. 读取字符：read方法，每次可以读取一个字符的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回-1，循环读取，代码使用演示：

public class FRRead {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

         // 使用文件名称创建流对象

         FileReader fr = new FileReader("read.txt");

         // 定义变量，保存数据

        int b ；

        // 循环读取

        while ((b = fr.read())!=-1) {

            System.out.println((char)b);

        }

                 // 关闭资源

        fr.close();

    }

}

输出结果：

程

序

员

小贴士：虽然读取了一个字符，但是会自动提升为int类型。

2. 使用字符数组读取：read(char[]      cbuf)，每次读取b的长度个字符到数组中，返回读取到的有效字符个数，读取到末尾时，返回-1 ，代码使用演示：

public class FRRead {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

         // 使用文件名称创建流对象

         FileReader fr = new FileReader("read.txt");

         // 定义变量，保存有效字符个数

        int len ；

        // 定义字符数组，作为装字符数据的容器

         char[] cbuf = new char[2];

        // 循环读取

        while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {

            System.out.println(new String(cbuf));

        }

                 // 关闭资源

        fr.close();

    }

}

输出结果：

程序

员序

获取有效的字符改进，代码使用演示：

public class FISRead {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

         // 使用文件名称创建流对象

         FileReader fr = new FileReader("read.txt");

         // 定义变量，保存有效字符个数

        int len ；

        // 定义字符数组，作为装字符数据的容器

        char[] cbuf = new char[2];

        // 循环读取

        while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {

            System.out.println(new String(cbuf,0,len));

        }

         // 关闭资源

        fr.close();

    }

}

输出结果：

程序

员

3.3 字符输出流【Writer】

java.io.Writer 抽象类是表示用于写出字符流的所有类的超类，将指定的字符信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

• void      write(int c) 写入单个字符。

• void      write(char[] cbuf) 写入字符数组。

• abstract void      write(char[] cbuf, int off, int len) 写入字符数组的某一部分,off数组的开始索引,len写的字符个数。

• void      write(String str) 写入字符串。

• void      write(String str, int off, int len) 写入字符串的某一部分,off字符串的开始索引,len写的字符个数。

• void      flush() 刷新该流的缓冲。

• void close() 关闭此流，但要先刷新它。

3.4 FileWriter类

java.io.FileWriter 类是写出字符到文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

构造方法

• FileWriter(File      file)： 创建一个新的 FileWriter，给定要读取的File对象。

• FileWriter(String      fileName)： 创建一个新的 FileWriter，给定要读取的文件的名称。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径，类似于FileOutputStream。

• 构造举例，代码如下：

public class FileWriterConstructor {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

                  // 使用File对象创建流对象

        File file = new File("a.txt");

        FileWriter fw = new FileWriter(file);

        // 使用文件名称创建流对象

        FileWriter fw = new FileWriter("b.txt");

    }

}

基本写出数据

写出字符：write(int b) 方法，每次可以写出一个字符数据，代码使用演示：

public class FWWrite {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 使用文件名称创建流对象

        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");    

         // 写出数据

         fw.write(97); // 写出第1个字符

         fw.write('b'); // 写出第2个字符

         fw.write('C'); // 写出第3个字符

         fw.write(30000); // 写出第4个字符，中文编码表中30000对应一个汉字。

         /*

        【注意】关闭资源时,与FileOutputStream不同。

          如果不关闭,数据只是保存到缓冲区，并未保存到文件。

        */

        // fw.close();

    }

}

输出结果：

abC田

小贴士：

1. 虽然参数为int类型四个字节，但是只会保留一个字符的信息写出。

2. 未调用close方法，数据只是保存到了缓冲区，并未写出到文件中。

关闭和刷新

因为内置缓冲区的原因，如果不关闭输出流，无法写出字符到文件中。但是关闭的流对象，是无法继续写出数据的。如果我们既想写出数据，又想继续使用流，就需要flush 方法了。

• flush ：刷新缓冲区，流对象可以继续使用。

• close :先刷新缓冲区，然后通知系统释放资源。流对象不可以再被使用了。

代码使用演示：

public class FWWrite {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 使用文件名称创建流对象

        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");

        // 写出数据，通过flush

        fw.write('刷'); // 写出第1个字符

        fw.flush();

        fw.write('新'); // 继续写出第2个字符，写出成功

        fw.flush();

         // 写出数据，通过close

        fw.write('关'); // 写出第1个字符

        fw.close();

        fw.write('闭'); // 继续写出第2个字符,【报错】java.io.IOException: Stream closed

        fw.close();

    }

}

小贴士：即便是flush方法写出了数据，操作的最后还是要调用close方法，释放系统资源。

写出其他数据

1. 写出字符数组 ：write(char[]      cbuf) 和 write(char[]      cbuf, int off, int len) ，每次可以写出字符数组中的数据，用法类似FileOutputStream，代码使用演示：

public class FWWrite {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 使用文件名称创建流对象

        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");    

         // 字符串转换为字节数组

         char[] chars = "黑马程序员".toCharArray();

         // 写出字符数组

         fw.write(chars); // 黑马程序员

                 // 写出从索引2开始，2个字节。索引2是'程'，两个字节，也就是'程序'。

        fw.write(b,2,2); // 程序

         // 关闭资源

        fos.close();

    }

}

2. 写出字符串：write(String      str) 和 write(String      str, int off, int len) ，每次可以写出字符串中的数据，更为方便，代码使用演示：

public class FWWrite {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 使用文件名称创建流对象

        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");    

         // 字符串

         String msg = "黑马程序员";

         // 写出字符数组

         fw.write(msg); //黑马程序员

                 // 写出从索引2开始，2个字节。索引2是'程'，两个字节，也就是'程序'。

        fw.write(msg,2,2); // 程序

        // 关闭资源

        fos.close();

    }

}

3. 续写和换行：操作类似于FileOutputStream。

public class FWWrite {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 使用文件名称创建流对象，可以续写数据

        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt"，true);    

         // 写出字符串

        fw.write("黑马");

         // 写出换行

         fw.write("\r\n");

         // 写出字符串

                 fw.write("程序员");

         // 关闭资源

        fw.close();

    }

}

输出结果:

黑马

程序员

小贴士：字符流，只能操作文本文件，不能操作图片，视频等非文本文件。

当我们单纯读或者写文本文件时 使用字符流 其他情况使用字节流

4. 综合练习

练习1：拷贝文件夹

public class Test01 {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        //拷贝一个文件夹，考虑子文件夹

        //1.创建对象表示数据源

        File src = new File("D:\\aaa\\src");

        //2.创建对象表示目的地

        File dest = new File("D:\\aaa\\dest");

        //3.调用方法开始拷贝

        copydir(src,dest);

    }

    /*

    * 作用：拷贝文件夹

    * 参数一：数据源

    * 参数二：目的地

    *

    * */

    private static void copydir(File src, File dest) throws IOException {

        dest.mkdirs();

        //递归

        //1.进入数据源

        File[] files = src.listFiles();

        //2.遍历数组

        for (File file : files) {

            if(file.isFile()){

                //3.判断文件，拷贝

                FileInputStream fis = new FileInputStream(file);

                FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(dest,file.getName()));

                byte[] bytes = new byte[1024];

                int len;

                while((len = fis.read(bytes)) != -1){

                    fos.write(bytes,0,len);

                }

                fos.close();

                fis.close();

            }else {

                //4.判断文件夹，递归

                copydir(file, new File(dest,file.getName()));

            }

        }

    }

}

练习2：文件加密

public class Test02 {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        /*

            为了保证文件的安全性，就需要对原始文件进行加密存储，再使用的时候再对其进行解密处理。

            加密原理：

                对原始文件中的每一个字节数据进行更改，然后将更改以后的数据存储到新的文件中。

            解密原理：

                读取加密之后的文件，按照加密的规则反向操作，变成原始文件。

             ^ : 异或

                 两边相同：false

                 两边不同：true

                 0：false

                 1：true

               100:1100100

               10: 1010

               1100100

             ^ 0001010

             __________

               1101110

             ^ 0001010

             __________

               1100100

        */

    }

    public static void encryptionAndReduction(File src, File dest) throws IOException {

        FileInputStream fis = new FileInputStream(src);

        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dest);

        int b;

        while ((b = fis.read()) != -1) {

            fos.write(b ^ 2);

        }

        //4.释放资源

        fos.close();

        fis.close();

    }

}

练习3：数字排序

文本文件中有以下的数据： 2-1-9-4-7-8 将文件中的数据进行排序，变成以下的数据： 1-2-4-7-8-9

实现方式一：

public class Test03 {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        /*

            文本文件中有以下的数据：

                2-1-9-4-7-8

            将文件中的数据进行排序，变成以下的数据：

                1-2-4-7-8-9

        */

        //1.读取数据

        FileReader fr = new FileReader("myio\\a.txt");

        StringBuilder sb = new StringBuilder();

        int ch;

        while((ch = fr.read()) != -1){

            sb.append((char)ch);

        }

        fr.close();

        System.out.println(sb);

        //2.排序

        String str = sb.toString();

        String[] arrStr = str.split("-");//2-1-9-4-7-8

        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();

        for (String s : arrStr) {

            int i = Integer.parseInt(s);

            list.add(i);

        }

        Collections.sort(list);

        System.out.println(list);

        //3.写出

        FileWriter fw = new FileWriter("myio\\a.txt");

        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {

            if(i == list.size() - 1){

                fw.write(list.get(i) + "");

            }else{

                fw.write(list.get(i) + "-");

            }

        }

        fw.close();

    }

}