深入理解Java IO流（第一篇）

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🥅IO流理论概述

1.什么是IO

❤️什么是IO？IO有什么用？

  ⭐️**I代表Input**，把硬盘里的文件放到内存里，就叫做输入(Input)，也就是读

  ⭐️**O代表Output**，把内存里的文件放到硬盘里，就叫做输出(Output)，也就是写

❤️通过IO流可以完成文件的读和写！并且读和写都是以内存为参照的！

2.IO流的分类

❤️IO流的分类？有多种分类方式：
⭐️第一种方式是按照流的方向进行分类（以内存作为参照物）：
（1）往内存中去，叫做输入(Input)。或者叫做读(Read)。
（2）从内存中出来，叫做输出(Output)。或者叫做写(Write)。
⭐️另一种方式是按照读取数据方式不同进行分类：
（1）有的流是按照字节的方式读取数据，一次读取1个字节byte，等同于一次读取8个二进制位。这种流是万能的，什么类型的文件都可以读取。包括：文本文件，图片，声音文件，视频文件等....
例：假设文件file1.txt，采用字节流的话是这样读的：
a中国bc张三fe
第一次读：一个字节，正好读到'a'
第二次读：一个字节，正好读到'中'字符的一半。
第三次读：一个字节，正好读到'中'字符的另外一半。
（2）有的流是按照字符的方式读取数据，一次读取一个字符，这种流是为了方便读取
普通文本文件而存在的，这种流不能读取：图片、声音、视频等文件。只能读取纯文本文件，连word文件都无法读取。
例：假设文件file1.txt，采用字符流的话是这样读的：
a中国bc张三fe
第一次读：'a'字符（'a'字符在windows系统中占用1个字节。）
第二次读：'中'字符（'中'字符在windows系统中占用2个字节。）
⭐️综上所述：流的分类
（1）输入流、输出流
（2）字节流、字符流

3.流的四大家族

❤️Java中的IO流都已经写好了，我们最主要还是掌握，在java中已经提供了哪些流，每个流的特点是什么，每个流对象上的常用方法有哪些
⭐️java中所有的流都是在：java.io.*;

⭐️ java中主要还是研究：怎么new流对象？调用流对象的哪个方法是读？哪个方法是写？

❤️java IO流这块有四大家族****：
⭐️四大家族的四个首领：（都是抽象类(abstract class)）
java.io.InputStream ​​​​字节输入流（读）
java.io.OutputStream 字节输出流（写）

    java.io.Reader                ​​​​  字符输入流（读）
     java.io.Writer                    字符输出流（写）

⭐️所有的流都实现了：

       （1）**java.io.Closeable接口，都是可关闭的，都有close()方法**。
        （2） 流，毕竟是一个管道，这个是内存和硬盘之间的通道，用完之后一定要关闭，
          不然会耗费(占用)很多资源。养成好习惯，用完流一定要关闭。

⭐️所有的输出流都实现了：
（1）** java.io.Flushable接口，都是可刷新的，都有flush()方法。**
（2）养成一个好习惯，输出流在最终输出之后，一定要记得flush()刷新一下，
这个刷新表示将通道/管道当中剩余未输出的数据强行输出完（清空管道），
（3）注意： 刷新的作用就是清空管道；如果没有flush()可能会导致丢失数据。
❤️****注意：在java中只要“类名”以Stream结尾的都是字节流。以“Reader/Writer”结尾的都是字符流。

4.需要掌握的十六个流

❤️java.io包下需要掌握的流有16个：

** ⭐️文件专属：**
java.io.FileInputStream（掌握）
java.io.FileOutputStream（掌握）
java.io.FileReader
java.io.FileWriter

** ⭐️转换流：（将字节流转换成字符流）**
java.io.InputStreamReader
java.io.OutputStreamWriter

** ⭐️缓冲流专属：**
java.io.BufferedReader
java.io.BufferedWriter
java.io.BufferedInputStream
java.io.BufferedOutputStream

** ⭐️数据流专属：**
java.io.DataInputStream
java.io.DataOutputStream

** ⭐️标准输出流：**
java.io.PrintWriter
java.io.PrintStream（掌握）

** ⭐️对象专属流：**
java.io.ObjectInputStream（掌握）
java.io.ObjectOutputStream（掌握）

🥅字节输入流FileInputStream

1.FileInputStream初步理解

⭐️java.io.FileInputStream:
1、文件字节输入流，万能的，任何类型的文件都可以采用这个流来读。
2、字节的方式，完成输入的操作，完成读的操作（硬盘---> 内存）

3、调用read()方法进行读，返回的是int类型(字符对应的ASCII码）；没有元素的话，返回的是-1

package com.bjpowernode.java.io;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;

public class FileInputStreamTest01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建文件字节输入流对象
        // 文件路径：//C:\Java学习\temp.txt
        //（里面存的是abc，IDEA会自动把\编程\\，因为java中\表示转义）
        // FileInputStream这个方法会抛出异常，父类是Exception，属于编译时异常，需要处理
        FileInputStream fis = null; //写到外面，主要是为了finally里面能够调用
        try {  //C:/Java学习/temp.txt，路径写成这样也是可以的
            fis = new FileInputStream("C:\\Java学习\\temp.txt");
            //1、读文件，从此输入流中读取一个字节
            int readDate = fis.read();
            System.out.println(readDate); //97

            readDate = fis.read();
            System.out.println(readDate); //98

            readDate = fis.read();
            System.out.println(readDate); //99

            readDate = fis.read();
            System.out.println(readDate); //-1；最终没数据了，就返回-1
            
            //2、循环读
           while(true){
               int readDate1 = fis.read();
               if(readDate1 == -1){ // 没有数据返回的是-1
                   break;
               }
               System.out.println(readDate1);
           }

            //3、优化while
            int readDate1 = 0;
            while((readDate1 = fis.read()) != -1){
                System.out.println(readDate1);
            }

        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) { //read时候，补充的异常处理
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 加上finally关键字，无论最终有没有异常，都需要关闭这个流
            // 在finally语句块当中确保流一定关闭
            if (fis != null) { //生成这个的快捷键ifn
                // 关闭流的前提，流不是null；是空没必要关闭
                try {
                    fis.close(); //有异常，try...catch
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

⭐️分析上面这个程序的缺点：
（1）一次读取一个字节byte，这样内存和硬盘交互太频繁，基本上时间/资源都耗费在交互上面了。所以能不能一次读取多个字节呢？答案是可以的。

（2）int read(byte[] b)； 一次最多读取 b.length 个字节。
减少硬盘和内存的交互，提高程序的执行效率；往byte[]数组当中读。

（3）这里我们不在使用绝对路径，而是相对路径；那么IDEA默认的路径是什么呢？

   ** 工程Project的根就是IDEA的默认当前路径；**

package com.bjpowernode.java.io;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;

public class FileInputStreamTest02 {
    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fis = null;
        try {
            // 我们写成相对路径方式，在这里要先理解在IDEA默认的当前路径是哪里？
            // 工程Project的根就是IDEA的默认当前路径；例如我的：C:\Users\86177\IdeaProjects\JavaSe1
            //fis = new FileInputStream("tempfile.txt"); //这是在工程下面的tempfile.txt
            // 如果是day06模块下的src包下有一个tempfile.txt，怎么调用呢？
            fis = new FileInputStream("day06/src/tempfile.txt"); //存放的是abcdef

            // 开始读，采用byte数组，一次读取多个字节。最多读取“数组.length”个字节。
            byte[] bytes = new byte[4];  准备一个4个长度的byte数组，一次最多读取4个字节

           /* 1、普通打印
           int readCount = fis.read(bytes); // 返回的是当前的读取到的字节数量。（不是字节本身）
            System.out.println(readCount); // 4;第一次读到了4个字节
            //System.out.println(new String(bytes)); //abcd，将字符数组全部转换成字符串
            // 实际上应该读到多少个，就转换多少个
            System.out.println(new String(bytes,0,readCount)); // abcd

            readCount = fis.read(bytes);
            System.out.println(readCount); // 2;第二次只能读取到2个字节
            //System.out.println(new String(bytes)); //efcd，将字符数组全部转换成字符串，这里就出了问题
            System.out.println(new String(bytes,0,readCount)); //ef

            readCount = fis.read(bytes);
            System.out.println(readCount); //1个字节都没有读取到返回-1*/

           //2、 写成循环
            while(true){
                int readCount = fis.read(bytes);
                if(readCount == -1){
                    break;
                }
                System.out.print(new String(bytes,0,readCount)); // abcdef
            }

            //3、 代码优化
           int readCount = 0;
            while((readCount = fis.read(bytes)) != -1){
                // 将读取到的将字符数组全部转换成字符串
                System.out.print(new String(bytes,0,readCount)); // abcdef
            }

        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally{
            if (fis != null) {
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }
}

2.FileInputStream常用方法

❤️FileInputStream类的其它常用方法：

  ⭐int available()：**返回流当中剩余的没有读到的字节数量**

  ⭐long skip(long n)：**跳过几个字节不读**

package com.bjpowernode.java.io;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;

public class FileInputStreamTest03 {
    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fis = null;
        try {
            fis = new FileInputStream("tempfile.txt"); // 存的abcdef
            // 先读一个字节
            int readByte = fis.read();
            System.out.println(readByte); // 97
            //1、available方法，还剩下多少字节
            System.out.println(fis.available()); // 5，还剩下5个字节
            // available方法有什么用？
            // 我们知道当前有的字节数，就不用使用循环了，直接指定当前长度就行
            // 这种方式不太适合太大的文件，因为byte[]数组不能太大。
            byte[] bytes = new byte[fis.available()]; //不需要循环，直接读一次就行
            int readCount = fis.read(bytes);
            System.out.println(new String(bytes,0,readCount));

            // 2、skip方法，跳过几个字节
            fis = new FileInputStream("tempfile.txt");
            // 跳过3个字节
            fis.skip(3);
            System.out.println(fis.read()); //100（d）

        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                fis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

🥅字节输出流FileOutputStream

❤️文件字节输出流，从内存到硬盘，负责写；怎么写呢？

⭐如果当前文件不存在，会自动创建！

⭐如果当前文件已经存在，会把原来文件的内容进行清空覆盖！

⭐后面的参数直接跟的是byte数组；

⭐如果是字符串，字符串转字节数组需要用getBytes()方法，把字符串转换成byte数组；而把byte数组转换成字符串用的是new String(byte数组)** **

package com.bjpowernode.java.io;

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class FileOutputStreamTest01 {
    public static void main(String[] args) {
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            //1、 myfile文件如果不存在的时候会自动新建！
            // 这种方式谨慎使用，会先将原文件清空，然后重新写入。
            fos = new FileOutputStream("myfile");

            //2、以追加的方式在文件末尾写入。不会清空原文件内容。
            fos = new FileOutputStream("myfile",true);

            //3、开始写，写到数组里
            byte[] bytes = {97,98,99,100};
            fos.write(bytes); // 写进去abcd

            //4、将byte数组的一部分写出
            fos.write(bytes,0,2); //写进去ab

            //5、写一个字符串，然后把字符串转换成byte数组
            String s = "我是一个中国人！";
            //将一个字符串转换成byte数组
            byte[] byts = s.getBytes();
            fos.write(byts); //写进去“我是一个中国人！”

            //6、写完之后一定要刷新
            fos.flush();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (fos != null) {
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

🥅任意文件拷贝

有了上面的输入流和输出流学习，我们是不是就可以尝试完成一个文件拷贝的功能，无非就是读、写的结合应用，下面我们先看一下原理图：

⭐使用FileInputStream + FileOutputStream完成文件的拷贝。

⭐拷贝的过程应该是一边读，一边写。

⭐使用字节流拷贝文件的时候，文件类型随意，什么样的文件都能拷贝。

package com.bjpowernode.java.io;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class CopyTest {
    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            //1、 创建一个输入流对象
            fis = new FileInputStream("C:\\Java学习\\javaSE学习\\2.JavaSE初学习笔记\\2.第一章：Java环境搭建\\HelloWorld.java");
            //2、 创建一个输出流对象
            fos = new FileOutputStream("C:\\Java学习\\HelloWorld.java");

            //3、 最核心的部分：一边读，一边写
            byte[] bytes = new byte[1024 * 1024]; // 1MB（一次最多拷贝1MB。）
            int readCount = 0;
            while((readCount = fis.read(bytes)) != -1) {
                fos.write(bytes, 0, readCount);
            }

            //4、 刷新，输出流最后要刷新
            fos.flush();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 分开try，不要一起try。
            // 一起try的时候，其中一个出现异常，可能会影响到另一个流的关闭。
            if (fos != null) {
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (fis != null) {
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

🥅FileReader && FileWriter && 普通文件拷贝

1.字符输入流FileReader

（1）对于字符输入输出流FileReader 和 FileWriter的用法，与字节输入输出流FileInputStream 和 FileOutputStream的用法很相似；后者我们已经学过使用byte数组，前者是使用char数组！

（2）FileReader： 文件字符输入流，只能读取普通文本。 读取文本内容时，比较方便，快捷。

package com.bjpowernode.java.io;

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class FileReaderTest01 {
    public static void main(String[] args) {
        FileReader reader = null;
        try {
            // 创建文件字符输入流
            reader  = new FileReader("C:\\Java学习\\javaSE学习\\2.JavaSE初学习笔记\\2.第一章：Java环境搭建\\HelloWorld.java");
            // 开始读
            char[] chars = new char[4]; // 一次读取4个字符

            // 第一种方法
           int readCount = 0;
            while((readCount = reader.read(chars)) != -1){
                System.out.print(new String(chars,0,readCount));
            }

            // 补充
            // reader.read(chars); // 往char数组中读
            
            // 按照字符的方式读取，一次读取一个字符
            for(char c :chars){
                System.out.println(c);
            }

        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (reader != null) {
                try {
                    reader.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }
}

2.字符输出流FileWriter

（1）FileWriter：文件字符输出流，写；只能输出普通文本！例如：图片、声音、视频、word文件等，都不可以！

（2）后面的参数直接跟的是char数组；也可以直接跟字符串！

package com.bjpowernode.java.io;

import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class FileWriterTest01 {
    public static void main(String[] args) {
        FileWriter writer = null;
        try {
            //1、 创建文件字符输出流对象
            writer = new FileWriter("file",true); //file，没有会自动创建

            //2、 开始写
            char[] chars = {'我','是','中','国','人'};
            // 写整个数组的内容
            writer.write(chars);
            // 也可以只写数组的一部分
            writer.write(chars,0,2);
            // 后面也可以直接跟字符串
            writer.write("\n"); // 换行
            writer.write("我很骄傲");

            //3、 刷新
            writer.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally{
            if (writer != null) {
                try {
                    writer.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

3.普通文件拷贝

使用FileReader 和 FileWriter进行拷贝，只能拷贝“普通文本”文件（能用记事本编辑的）！

package com.bjpowernode.java.io;

import java.io.*;

public class CopyTest02 {
    public static void main(String[] args) {
        FileReader reader = null;
        FileWriter writer = null;

        {
            try {
                // 创建字符输入流
                reader = new FileReader("file");
                // 创建字符输出流
                writer = new FileWriter("myfile");

                // 边读边写
                char[] chars = new char[1024*1024]; // 1MB
                int readCount = 0;
                while((readCount = reader.read(chars)) != -1){
                    writer.write(chars,0,readCount);
                }

                // 刷新
                writer.flush();
            } catch (FileNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                if (reader != null) {
                    try {
                        reader.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                if(writer != null){
                    try {
                        writer.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    }

}

结束语

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