Java語言程序設(shè)計(jì)課件：10課ch10 IO與流

1、以下內(nèi)容比較晦澀難懂I/O與流I/O是程序設(shè)計(jì)中的重要問題，大部分的應(yīng)用程序都需要I/O操作，比如從鍵盤獲得用戶輸入、在屏幕輸出運(yùn)行結(jié)果、對(duì)磁盤文件進(jìn)行讀寫等等。應(yīng)用程序只有通過I/O操作才能實(shí)現(xiàn)與用戶的交互及數(shù)據(jù)的處理及存儲(chǔ) 在Java語言中，將不同類型的I/O抽象為流。所謂“流（stream）”，可以看作是數(shù)據(jù)在文件或程序之間的傳遞 輸入流和輸出流 一般來說，流有兩種基本形式：輸入流和輸出流，根據(jù)程序是作為數(shù)據(jù)流的目的端還是源端來劃分。程序首先要打開一個(gè)流，才能與數(shù)據(jù)文件進(jìn)行通信。 通過輸入流，程序可以從數(shù)據(jù)文件讀取數(shù)據(jù)，但不可向輸入流中寫入數(shù)據(jù)；反之，通過輸出流，程序可以向數(shù)據(jù)文件中寫入

2、數(shù)據(jù)。程序與其他設(shè)備間的I/O也可以使用流，這時(shí)可將設(shè)備看作是一個(gè)數(shù)據(jù)文件。 Java I/O流類的組織模式 java.io在Java開發(fā)環(huán)境中，主要是由包java.io中提供的一系列的類和接口來實(shí)現(xiàn)輸入/輸出處理。而標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出處理則是由包java.lang中提供的類來處理的，這些類又都是從包java.io中的類繼承而來的。I/O類提供了低層次和高層次的界面。每一種介質(zhì)都有一對(duì)與之相關(guān)聯(lián)的輸入輸出類，它們提供低層次的面向數(shù)據(jù)序列（字符、字節(jié)）的界面。與介質(zhì)相關(guān)的各個(gè)類都分別是輸入輸出抽象流類的子類，它們通常具有與介質(zhì)相關(guān)的構(gòu)造器及方法。I/O抽象類為所有與介質(zhì)相關(guān)的具體輸入輸出類提供了一個(gè)

3、統(tǒng)一的界面。反過來各個(gè)具體的與介質(zhì)相關(guān)的輸入輸出類也擴(kuò)展了抽象類，通過它們可以實(shí)現(xiàn)在具體介質(zhì)上的輸入輸出操作 I/O操作的一般步驟 構(gòu)造一個(gè)與介質(zhì)相關(guān)的I/O對(duì)象，以提供一種低層次的方法將數(shù)據(jù)輸入或輸出到相應(yīng)的介質(zhì)；將與介質(zhì)相關(guān)的對(duì)象強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換為它的父類（即抽象I/O類），并利用該對(duì)象構(gòu)造一個(gè)流對(duì)象。這樣便建立起了流類對(duì)象與介質(zhì)相關(guān)對(duì)象的關(guān)聯(lián)；這時(shí)就可利用流對(duì)象的I/O方法進(jìn)行相應(yīng)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)讀寫。字節(jié)流類 /面向byte InputStream類InputStream類定義了一套所有字節(jié)輸入流所需的方法 方法描述read()將數(shù)據(jù)讀入流中skip()跳過流中的若干字節(jié)available()

4、返回當(dāng)前流中的可用字節(jié)mark()在流中標(biāo)記一個(gè)位置reset()返回到流中的標(biāo)記位置markSupported()返回一個(gè)boolean值，描述流是否支持標(biāo)記和復(fù)位close()關(guān)閉流OutputStream類OutputStream類定義了一套所有字節(jié)輸出流所需的方法。 方法描述write()寫數(shù)據(jù)到流flush()強(qiáng)制將被緩沖的內(nèi)容寫到輸出close()關(guān)閉流字符流類/面向charOutputStreamWriterReader與Writer類Reader類的相關(guān)方法：void close()void mark(int readAheadLimit)boolean markSupport

5、ed()int read() int read(char cbuf) int read(char cbuf, int off, int len) boolean ready() void reset() long skip(long n) Writer類的相關(guān)方法：void close() void flush() void write(char cbuf) void write(char cbuf, int off, int len) void write(int c) void write(String str) void write(String str, int off, int le

6、n) 流的使用（1）I/O類型流作用內(nèi)存CharArrayReaderCharArrayWriterByteArrayInputStreamByteArrayOutputStream用來從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)或向內(nèi)存寫入數(shù)據(jù)StringReaderStringWriterStringBufferInputStream從內(nèi)存里的某個(gè)String或StringBuffer讀字符或字節(jié)管道PipedReaderPipedWriterPipedInputStreamPipedOutputStream實(shí)現(xiàn)一個(gè)輸入、輸出管道。管道可用于一個(gè)線程的輸出連接到另一個(gè)線程的輸入流的使用（2）文件FileReaderFi

7、leWriterFileInputStreamFileOutputStream用于對(duì)本機(jī)文件系統(tǒng)上的一個(gè)件行讀寫聯(lián)結(jié)N/ASequenceInputStream將多個(gè)輸入流聯(lián)結(jié)成為一個(gè)輸入流對(duì)象串行化N/AObjectInputStreamObjectOutputStream將對(duì)象串行化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換N/ADataInputStreamDataOutputStream以一種與機(jī)器無關(guān)的格式讀寫原始數(shù)據(jù)類型流的使用（3）計(jì)數(shù)LineNumberReaderLineNumberInputStream在讀取時(shí)記錄行數(shù)預(yù)覽PushbackReaderPushbackInputStream帶有“回推(push

8、back)”緩沖區(qū)的輸入流打印PrintWriterPrintStream包含便捷的打印方法的流。流的使用（4）緩沖BufferedReaderBufferedWriterBufferedInputStreamBufferedOutputStream緩沖流，用于在讀寫時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)緩沖過濾FilterReaderFilterWriterFilterInputStreamFilterOutputStream過濾流的抽象類接口。數(shù)據(jù)讀寫時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾在字節(jié)和字符之間轉(zhuǎn)換InputStreamReaderOutputStreamWriter字節(jié)流和字符類間的轉(zhuǎn)換橋梁文件流要對(duì)本機(jī)文件系統(tǒng)上的文件進(jìn)行讀

9、寫，需要使用文件流。Java的文件流類包括字符流的FileReader、FileWriter和字節(jié)流的FileInputStream、FileOutputStream。文件流對(duì)象的構(gòu)造需要提供文件名作為參數(shù)，也即可以通過文件名來創(chuàng)建文件流。這里的所謂文件名可以是字符串、File對(duì)象或FileDescriptor對(duì)象。內(nèi)存流為了支持內(nèi)存上的輸入輸出，java.io包內(nèi)提供了一組相關(guān)的類：字節(jié)流類ByteArrayInputStream ByteArrayOutputStream StringBufferInputStream字符流類CharArrayReader CharArrayWriter

10、StringReader StringWriter例程importjava.io.*;publicclassByteArrayOutputStreamTest publicstaticvoidmain(Stringargs) try ByteArrayOutputStreambaos=newByteArrayOutputStream(); PrintStreamps=newPrintStream(baos); for(inti=0;i1000;i+) ps.println(i+ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ); longstart=System.currentTimeMi

11、llis(); FileOutputStreamfos= newFileOutputStream(ByteArrayOutputStreamTest); baos.writeTo(fos); fos.close(); longstop=System.currentTimeMillis(); System.out.println(timeelapsed(milliseconds)=+(stop-start); catch(FileNotFoundExceptionfnfe) System.out.println(fnfe.getMessage(); catch(IOExceptionioe) S

12、ystem.out.println(ioe.getMessage(); 管道流 管道是用來把一個(gè)線程的輸出連接到另一個(gè)線程的輸入。管道輸入流作為一個(gè)通信管道的接收端，管道輸出流則作為發(fā)送端。管道流必須是輸入輸出并用，也就是說在使用管道前，兩者必須進(jìn)行連接。為什么要用到管道流？當(dāng)某個(gè)程序的輸出作為另外一個(gè)程序的輸入時(shí)，如果沒有管道，就必須為程序提供一個(gè)存放中間結(jié)果的位置，前一個(gè)程序?qū)⑤敵鰯?shù)據(jù)寫入該位置，而后一個(gè)程序再從該位置讀出這些數(shù)據(jù)，這樣的做法無疑是低效率的。通過管道，可以連接程序的輸出和輸入，直接將前一程序的輸出作為后一程序的輸入，提高了程序效率。 管道流的連接方式j(luò)ava.io中為字符類

13、型和字節(jié)類型各提供了一對(duì)輸入輸出管道流類：PipedReader/ PipedWriter和PipedInputStream/PipedOutputStream。管道流的連接方式有兩種，以PipedInputStream/PipedOutputStream為例：在構(gòu)造方法中進(jìn)行連接：PipedInputStream(PipedOutputStream pos); PipedOutputStream(PipedInputStream pis);通過各自的connect()方法連接： 在類PipedInputStream中，connect(PipedOutputStream pos); 在類Pip

14、edOutputStream中，connect(PipedInputStream pis);例程class PipedExample public static void main(String args) throws IOException byte dataA = 123, dataB= 321; PipedInputStream pis = new PipedInputStream(); PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream(pis); System.out.println(PipedInputStream); try pos.wr

15、ite(dataA); pos.write(dataB); System.out.println(byte)pis.read(); System.out.println(byte)pis.read(); finally pis.close(); pos.close(); 過濾器流在某些情況下，對(duì)于由程序?qū)懭牖蜃x取的數(shù)據(jù)，需要在寫入或讀取之前對(duì)其進(jìn)行處理或者過濾 總的來說，過濾器的作用是對(duì)相關(guān)輸入輸出流中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而對(duì)于程序而言，這些過濾器是透明的。過濾器流類 類型類作用字節(jié)FilterInputStreamFilterOutputStream字節(jié)類型的過濾器類的抽象父類BufferedI

16、nputStreamBufferedOutputStream緩沖過濾器流，用于提高輸入輸出效率PushBackInputStream允許將已讀取的數(shù)據(jù)“壓回”到流中GZIPInputStreamGZIPOutputStreamZipInputStreamZipOutputStream對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行zip格式或gzip格式的壓縮字符FilterReaderFilterWriter字符類型過濾器類的抽象父類BufferedReaderBufferedWriter緩沖過濾器流，用于提高輸入輸出效率PushBackReader允許將已讀取的數(shù)據(jù)“壓回”到流中LineNumberReader用計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)從輸

17、入中讀取的數(shù)據(jù)行數(shù)例程import java.io.*; public class ReadLineTest public static void main(String args) try BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(args0); String line = null; int i = 0; while(line = br.readLine() != null) i+; System.out.println(i + : + line); br.close(); catch(Exception e) e.prin

18、tStackTrace(); 對(duì)象的串行化所謂對(duì)象串行化是指讀寫對(duì)象的過程，其關(guān)鍵之處在于以串行的流的形式來表示結(jié)構(gòu)化的對(duì)象。為了實(shí)現(xiàn)完整對(duì)象的輸入輸出，java.io包中提供了兩個(gè)類：ObjectOutputStream和ObjectInputStream。這兩個(gè)流類與其他的字節(jié)流類的功能類似，其特殊之處在于通過它們可以讀寫對(duì)象。對(duì)象的串行化通常在下面兩個(gè)方式下使用：遠(yuǎn)程方法調(diào)用（RMI）在遠(yuǎn)程方法調(diào)用時(shí)，需要在客戶機(jī)與服務(wù)器之間傳遞各種對(duì)象。對(duì)象持久性保存允許對(duì)象在創(chuàng)建它們的程序的生命周期結(jié)束后仍然存在保存，供以后的程序調(diào)用。Serializable接口 并非所有對(duì)象都是可串行化的，如果要

19、對(duì)某對(duì)象進(jìn)行串行化，該對(duì)象的類必須實(shí)現(xiàn)Serializable接口 Serializable接口是一個(gè)空接口，也就是說，它不包含任何方法的聲明，該接口的作用只是表明這個(gè)類的對(duì)象可以被串行化 隨機(jī)文件處理使用流的形式對(duì)文件進(jìn)行讀寫必須順序進(jìn)行，也就是說這些文件流的數(shù)據(jù)必須按先后次序進(jìn)行處理。在對(duì)某些順序存儲(chǔ)訪問介質(zhì)，例如磁帶等進(jìn)行訪問時(shí)，這樣的文件流方式非常有用 隨機(jī)文件存取提供了一種更靈活的文件讀寫方式，它允許對(duì)文件的內(nèi)容進(jìn)行非順序的訪問。在這里，“隨機(jī)”是指所存取的數(shù)據(jù)不需要與以前存取過的歷史數(shù)據(jù)有任何的關(guān)系。使用隨即文件存取方式可以在打開一個(gè)文件后同時(shí)進(jìn)行讀寫操作，并且可以移動(dòng)文件指針使其

20、指向文件中的任何位置 隨機(jī)存取文件的結(jié)構(gòu)在文件內(nèi)部，文件被分成固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)塊（記錄）。從概念上來說，文件可以看作是一個(gè)記錄數(shù)組。文件指針的移動(dòng)是以記錄為單位的。文件類 FileFile類的核心概念是封裝用戶文件系統(tǒng)中的某個(gè)文件或目錄，它包含許多用于執(zhí)行文件常規(guī)操作的方法以及檢查、訪問、刪除、創(chuàng)建、更改指定的文件或目錄File類的構(gòu)造函數(shù)有三個(gè)，分別根據(jù)文件名、文件路徑與文件名、文件對(duì)象(目錄)與文件名創(chuàng)建實(shí)例：public File(String path)public File(String path,String name)public File(File dir,String name

21、) RandomAccessFile類RandomAccessFile類的構(gòu)造函數(shù)使用了兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)表示要操作的文件，可以使用字符串類型的文件名也可以使用一個(gè)文件對(duì)象；第二個(gè)字符串類型的參數(shù)mode表示了對(duì)文件的操作方式：mode為 ”r” 時(shí)表示可以從文件讀?。籱ode 為 ”rw” 時(shí)表示既可以從文件讀取也可以向文件寫入 RandomAccessFile類通過實(shí)現(xiàn)DataInput和DataOutPut的方法來實(shí)現(xiàn)文件數(shù)據(jù)的讀寫，這些方法允許使用二進(jìn)制編碼形式將基本的Java類型寫入或讀出文件。在RandomAccessFile類中還提供了一些操作文件指針的方法，如通過seek方法可以將文件指針移動(dòng)到其參數(shù)所制定的位置。例程importjava.io.*;publicclassFileTest publicstaticvoidmain(Stringargs)throwsIOException RandomAccessFileraf=newRandomAccessFile(foo.txt,rw); try Writerout= newOutputStreamWriter(newFileOutputStream(raf.getFD(),UTF-