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一、IO概述

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分类

根据数据流向划分：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。

根据数据类型划分：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。

注意：字节流和字符流是 Java I/O（输入/输出）系统中用于处理数据的两种基本方式。它们的主要区别在于处理数据的基本单位不同，以及在处理文本数据时对编码的支持。

字节流：

• 可以处理任何类型的文件，包括图片、视频等二进制文件。
• 不涉及字符编码转换，因此不会因为编码问题导致乱码。
• 适合处理大量数据，性能较高。

字符流：

• 专门设计用来处理文本数据，能够自动处理字符编码转换。
• 通过指定字符集（如 UTF-8, GBK 等），可以确保正确地读取和写入文本内容，避免乱码问题。
• 提供了更多的高级功能，例如按行读取文本。

二、字节流

2.1 一切皆为字节

所有文件数据（文本、图片、视频等）在存储时，都是以二进制的形式进行存储的。

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。

2.3 FileOutputStream类

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

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

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();
}
}

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。

   注：任意文件在通过文本编辑器（记事本、notepad++）打开的时候都得查询编码表

   其中 0-127 查询 ascII码表

   其它 查询系统默认表(中文查询GBK表)

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 = "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：
程序员

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 boolean append参数传入 FileOutputStream流中创建输出流对象就可以指定是否追加续写了

• 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 。

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

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

也可以使用循环的方式

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。

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，通过len，获取有效的字节 ，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

三、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

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 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();
}
}

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

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：

3. 续写和换行：操作类似于FileOutputStream。

public void textRead() throws IOException { // 使用文件名称创建流对象 FileWriter fw = new FileWriter("b.txt",true); // 字符串转换为字节数组 char[] chars = "程序员".toCharArray(); // 写出字符数组 fw.write(chars); // 程序员

// 写出换行 fw.write("\r\n");

// 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(chars,1,2); // 程序 // 关闭资源 fw.close(); }