pa2sw0rd Java Stream、File、IO
Java 流(Stream)、文件(File)和IO
Java 中的流（Stream）、文件（File）和 IO（输入输出）是处理数据读取和写入的基础设施，它们允许程序与外部数据（如文件、网络、系统输入等）进行交互。
java.io 包是 Java 标准库中的一个核心包，提供了用于系统输入和输出的类，它包含了处理数据流（字节流和字符流）、文件读写、序列化以及数据格式化的工具。
java.io 是处理文件操作、流操作以及低级别 IO 操作的基础包。
java.io 包中的流支持很多种格式，比如：基本类型、对象、本地化字符集等等。
一个流可以理解为一个数据的序列。输入流表示从一个源读取数据，输出流表示向一个目标写数据。
读取控制台输入
Java 的控制台输入由 System.in 完成。
为了获得一个绑定到控制台的字符流，你可以把 System.in 包装在一个 BufferedReader 对象中来创建一个字符流。
下面是创建 BufferedReader 的基本语法：
InputStreamReader(System.in));
BufferedReader 对象创建后，我们便可以使用 read() 方法从控制台读取一个字符，或者用 readLine() 方法读取一个字符串。
从控制台读取多字符输入
从 BufferedReader 对象读取一个字符要使用 read() 方法，它的语法如下：
每次调用 read() 方法，它从输入流读取一个字符并把该字符作为整数值返回。 当流结束的时候返回 -1。该方法抛出 IOException。
下面的程序示范了用 read() 方法从控制台不断读取字符直到用户输入 q。
BRRead.java 文件代码：
import java.io.*; public class BRRead {
public static void main(String[] args) throws IOException {
char c;
// 使用 System.in 创建 BufferedReader
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println(“输入字符, 按下 ‘q’ 键退出。“);
// 读取字符
do {
c = (char) br.read();
System.out.println(c);
} while (c != ‘q‘);
}
}
以上实例编译运行结果如下:
输入字符, 按下 'q' 键退出。 runoob r u n o o b q q
从控制台读取字符串
从标准输入读取一个字符串需要使用 BufferedReader 的 readLine() 方法。
它的一般格式是：
下面的程序读取和显示字符行直到你输入了单词”end”。
BRReadLines.java 文件代码：
import java.io.*; public class BRReadLines {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用 System.in 创建 BufferedReader
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String str;
System.out.println(“Enter lines of text.“);
System.out.println(“Enter ‘end’ to quit.“);
do {
str = br.readLine();
System.out.println(str);
} while (!str.equals(“end“));
}
}
以上实例编译运行结果如下:
Enter lines of text. Enter 'end' to quit. This is line one This is line one This is line two This is line two end end
JDK 5 后的版本我们也可以使用 Java Scanner 类来获取控制台的输入。
控制台输出
在此前已经介绍过，控制台的输出由 print( ) 和 println() 完成。这些方法都由类 PrintStream 定义，System.out 是该类对象的一个引用。
PrintStream 继承了 OutputStream类，并且实现了方法 write()。这样，write() 也可以用来往控制台写操作。
PrintStream 定义 write() 的最简单格式如下所示：
该方法将 byteval 的低八位字节写到流中。
实例
下面的例子用 write() 把字符 “A” 和紧跟着的换行符输出到屏幕：
WriteDemo.java 文件代码：
public class WriteDemo {
public static void main(String[] args) {
int b;
b = ‘A‘;
System.out.write(b);
System.out.write(‘\n‘);
}
}
运行以上实例在输出窗口输出 “A” 字符
A
注意：write() 方法不经常使用，因为 print() 和 println() 方法用起来更为方便。
读写文件
如前所述，一个流被定义为一个数据序列。输入流用于从源读取数据，输出流用于向目标写数据。
下图是一个描述输入流和输出流的类层次图。
字节流（处理二进制数据）
字节流用于处理二进制数据，例如文件、图像、视频等。
| 类名 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
InputStream |
抽象类 (输入流) | 所有字节输入流的超类，处理字节的输入操作。 |
OutputStream |
抽象类 (输出流) | 所有字节输出流的超类，处理字节的输出操作。 |
FileInputStream |
输入流 | 从文件中读取字节数据。 |
FileOutputStream |
输出流 | 将字节数据写入文件。 |
BufferedInputStream |
输入流 | 为字节输入流提供缓冲功能，提高读取效率。 |
BufferedOutputStream |
输出流 | 为字节输出流提供缓冲功能，提高写入效率。 |
ByteArrayInputStream |
输入流 | 将内存中的字节数组作为输入源。 |
ByteArrayOutputStream |
输出流 | 将数据写入到内存中的字节数组。 |
DataInputStream |
输入流 | 允许从输入流中读取 Java 原生数据类型（如 int、float、boolean）。 |
DataOutputStream |
输出流 | 允许向输出流中写入 Java 原生数据类型。 |
ObjectInputStream |
输入流 | 从输入流中读取序列化对象。 |
ObjectOutputStream |
输出流 | 将对象序列化并写入输出流中。 |
PipedInputStream |
输入流 | 用于在管道中读取字节数据，通常与 PipedOutputStream 配合使用。 |
PipedOutputStream |
输出流 | 用于在管道中写入字节数据，通常与 PipedInputStream 配合使用。 |
FilterInputStream |
输入流 | 字节输入流的包装类，用于对其他输入流进行过滤处理。 |
FilterOutputStream |
输出流 | 字节输出流的包装类，用于对其他输出流进行过滤处理。 |
SequenceInputStream |
输入流 | 将多个输入流串联为一个输入流进行处理。 |
字符流（处理文本数据）
字符流用于处理文本数据，例如读取和写入字符串或文件。
| 类名 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
Reader |
抽象类 (输入流) | 所有字符输入流的超类，处理字符的输入操作。 |
Writer |
抽象类 (输出流) | 所有字符输出流的超类，处理字符的输出操作。 |
FileReader |
输入流 | 从文件中读取字符数据。 |
FileWriter |
输出流 | 将字符数据写入文件。 |
BufferedReader |
输入流 | 为字符输入流提供缓冲功能，支持按行读取，提高读取效率。 |
BufferedWriter |
输出流 | 为字符输出流提供缓冲功能，支持按行写入，提高写入效率。 |
CharArrayReader |
输入流 | 将字符数组作为输入源。 |
CharArrayWriter |
输出流 | 将数据写入到字符数组。 |
StringReader |
输入流 | 将字符串作为输入源。 |
StringWriter |
输出流 | 将数据写入到字符串缓冲区。 |
PrintWriter |
输出流 | 便捷的字符输出流，支持自动刷新和格式化输出。 |
PipedReader |
输入流 | 用于在管道中读取字符数据，通常与 PipedWriter 配合使用。 |
PipedWriter |
输出流 | 用于在管道中写入字符数据，通常与 PipedReader 配合使用。 |
LineNumberReader |
输入流 | 带行号的缓冲字符输入流，允许跟踪读取的行号。 |
PushbackReader |
输入流 | 允许在读取字符后将字符推回流中，以便再次读取。 |
辅助类（其他重要类）
辅助类提供对文件、目录以及随机文件访问的支持。
| 类名 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
File |
文件和目录操作 | 用于表示文件或目录，并提供文件操作，如创建、删除、重命名等。 |
RandomAccessFile |
随机访问文件 | 支持文件的随机访问，可以从文件的任意位置读写数据。 |
Console |
控制台输入输出 | 提供对系统控制台的输入和输出支持。 |
下面将要讨论的两个重要的流是 FileInputStream 和 FileOutputStream。
FileInputStream
该流用于从文件读取数据，它的对象可以用关键字 new 来创建。
有多种构造方法可用来创建对象。
可以使用字符串类型的文件名来创建一个输入流对象来读取文件：
也可以使用一个文件对象来创建一个输入流对象来读取文件。我们首先得使用 File() 方法来创建一个文件对象：
InputStream in = new FileInputStream(f);
创建了 InputStream 对象，就可以使用下面的方法来读取流或者进行其他的流操作。
| 方法 | 描述 | 示例代码 |
|---|---|---|
int read() |
读取一个字节的数据，返回值为 0 到 255 之间的整数。如果到达流的末尾，返回 -1。 | int data = inputStream.read(); |
int read(byte[] b) |
从输入流中读取字节，并将其存储在字节数组 b 中，返回实际读取的字节数。如果到达流的末尾，返回 -1。 |
byte[] buffer = new byte[1024]; int bytesRead = inputStream.read(buffer); |
int read(byte[] b, int off, int len) |
从输入流中读取最多 len 个字节，并将它们存储在字节数组 b 的 off 偏移位置，返回实际读取的字节数。如果到达流的末尾，返回 -1。 |
byte[] buffer = new byte[1024]; int bytesRead = inputStream.read(buffer, 0, buffer.length); |
long skip(long n) |
跳过并丢弃输入流中的 n 个字节，返回实际跳过的字节数。 |
long skippedBytes = inputStream.skip(100); |
int available() |
返回可以读取的字节数（不阻塞）。 | int availableBytes = inputStream.available(); |
void close() |
关闭输入流并释放与该流相关的所有资源。 | inputStream.close(); |
void mark(int readlimit) |
在流中的当前位置设置标记，readlimit 是可以读取的字节数上限。 |
inputStream.mark(1024); |
void reset() |
将流重新定位到上次标记的位置，如果没有标记或标记失效，抛出 IOException。 |
inputStream.reset(); |
boolean markSupported() |
检查当前输入流是否支持 mark() 和 reset() 操作。 |
boolean isMarkSupported = inputStream.markSupported(); |
除了 InputStream 外，还有一些其他的输入流，更多的细节参考下面链接：
FileOutputStream
该类用来创建一个文件并向文件中写数据。
如果该流在打开文件进行输出前，目标文件不存在，那么该流会创建该文件。
有两个构造方法可以用来创建 FileOutputStream 对象。
使用字符串类型的文件名来创建一个输出流对象：
也可以使用一个文件对象来创建一个输出流来写文件。我们首先得使用File()方法来创建一个文件对象：
OutputStream fOut = new FileOutputStream(f);
创建 OutputStream 对象完成后，就可以使用下面的方法来写入流或者进行其他的流操作。
| 方法 | 描述 | 示例代码 |
|---|---|---|
void write(int b) |
将指定的字节写入输出流，b 的低 8 位将被写入流中。 |
outputStream.write(255); |
void write(byte[] b) |
将字节数组 b 中的所有字节写入输出流。 |
byte[] data = "Hello".getBytes(); outputStream.write(data); |
void write(byte[] b, int off, int len) |
将字节数组 b 中从偏移量 off 开始的 len 个字节写入输出流。 |
byte[] data = "Hello".getBytes(); outputStream.write(data, 0, data.length); |
void flush() |
刷新输出流并强制写出所有缓冲的数据，确保数据被立即写入目标输出。 | outputStream.flush(); |
void close() |
关闭输出流并释放与该流相关的所有资源。关闭后不能再写入。 | outputStream.close(); |
除了 OutputStream 外，还有一些其他的输出流，更多的细节参考下面链接：
实例
下面是一个演示 InputStream 和 OutputStream 用法的例子：
fileStreamTest.java 文件代码：
public static void main(String[] args) {
try {
byte bWrite[] = { 11, 21, 3, 40, 5 };
OutputStream os = new FileOutputStream(“test.txt“);
for (int x = 0; x < bWrite.length; x++) {
os.write(bWrite[x]); // writes the bytes
}
os.close();
InputStream is = new FileInputStream(“test.txt“);
int size = is.available();
for (int i = 0; i < size; i++) {
System.out.print((char) is.read() + “ “);
}
is.close();
} catch (IOException e) {
System.out.print(“Exception“);
}
}
}
上面的程序首先创建文件test.txt，并把给定的数字以二进制形式写进该文件，同时输出到控制台上。
以上代码由于是二进制写入，可能存在乱码，你可以使用以下代码实例来解决乱码问题：
fileStreamTest2.java 文件代码：
import java.io.*; public class fileStreamTest2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
File f = new File(“a.txt“);
FileOutputStream fop = new FileOutputStream(f);
// 构建FileOutputStream对象,文件不存在会自动新建
OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(fop, “UTF-8“);
// 构建OutputStreamWriter对象,参数可以指定编码,默认为操作系统默认编码,windows上是gbk
writer.append(“中文输入“);
// 写入到缓冲区
writer.append(“\r\n“);
// 换行
writer.append(“English“);
// 刷新缓存冲,写入到文件,如果下面已经没有写入的内容了,直接close也会写入
writer.close();
// 关闭写入流,同时会把缓冲区内容写入文件,所以上面的注释掉
fop.close();
// 关闭输出流,释放系统资源
FileInputStream fip = new FileInputStream(f);
// 构建FileInputStream对象
InputStreamReader reader = new InputStreamReader(fip, “UTF-8“);
// 构建InputStreamReader对象,编码与写入相同
StringBuffer sb = new StringBuffer();
while (reader.ready()) {
sb.append((char) reader.read());
// 转成char加到StringBuffer对象中
}
System.out.println(sb.toString());
reader.close();
// 关闭读取流
fip.close();
// 关闭输入流,释放系统资源
}
}
文件和I/O
还有一些关于文件和I/O的类，我们也需要知道：
Java中的目录
创建目录：
File类中有两个方法可以用来创建文件夹：
- mkdir( )方法创建一个文件夹，成功则返回true，失败则返回false。失败表明File对象指定的路径已经存在，或者由于整个路径还不存在，该文件夹不能被创建。
- mkdirs()方法创建一个文件夹和它的所有父文件夹。
下面的例子创建 “/tmp/user/java/bin”文件夹：
CreateDir.java 文件代码：
public static void main(String[] args) {
String dirname = “/tmp/user/java/bin“;
File d = new File(dirname);
// 现在创建目录
d.mkdirs();
}
}
编译并执行上面代码来创建目录 “/tmp/user/java/bin”。
注意： Java 在 UNIX 和 Windows 自动按约定分辨文件路径分隔符。如果你在 Windows 版本的 Java 中使用分隔符 (/) ，路径依然能够被正确解析。
读取目录
一个目录其实就是一个 File 对象，它包含其他文件和文件夹。
如果创建一个 File 对象并且它是一个目录，那么调用 isDirectory() 方法会返回 true。
可以通过调用该对象上的 list() 方法，来提取它包含的文件和文件夹的列表。
下面展示的例子说明如何使用 list() 方法来检查一个文件夹中包含的内容：
DirList.java 文件代码：
public static void main(String args[]) {
String dirname = “/tmp“;
File f1 = new File(dirname);
if (f1.isDirectory()) {
System.out.println(“目录 “ + dirname);
String s[] = f1.list();
for (int i = 0; i < s.length; i++) {
File f = new File(dirname + “/“ + s[i]);
if (f.isDirectory()) {
System.out.println(s[i] + “ 是一个目录“);
} else {
System.out.println(s[i] + “ 是一个文件“);
}
}
} else {
System.out.println(dirname + “ 不是一个目录“);
}
}
}
以上实例编译运行结果如下：
目录 /tmp bin 是一个目录 lib 是一个目录 demo 是一个目录 test.txt 是一个文件 README 是一个文件 index.html 是一个文件 include 是一个目录
删除目录或文件
删除文件可以使用 java.io.File.delete() 方法。
以下代码会删除目录 /tmp/java/，需要注意的是当删除某一目录时，必须保证该目录下没有其他文件才能正确删除，否则将删除失败。
测试目录结构：
/tmp/java/ |-- 1.log |-- test
DeleteFileDemo.java 文件代码：
public static void main(String[] args) {
// 这里修改为自己的测试目录
File folder = new File(“/tmp/java/“);
deleteFolder(folder);
}
// 删除文件及目录
public static void deleteFolder(File folder) {
File[] files = folder.listFiles();
if (files != null) {
for (File f : files) {
if (f.isDirectory()) {
deleteFolder(f);
} else {
f.delete();
}
}
}
folder.delete();
}
}
