【字节流、字符流】

IO流
字节流
异常处理
字符流
JDK7中关于流异常处理的新特性

IO概述

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。

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。

IO的流向说明图解

在这里插入图片描述

1.4 顶级父类们

	输入流	输出流
字节流	字节输入流 InputStream	字节输出流 OutputStream
字符流	字符输入流 Reader	字符输出流 Writer

字节流

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。

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。

/*
 * 	字节输出流 
 * 		java.io.OutputStream  所有字节输入流的超类
 * 		作用：从java程序,写出文件
 * 		字节：这样的流每次只操作文件中的1个字节
 * 		写任意文件
 * 
 * 		方法都是写入文件的方法
 * 		write(int b) 写入1个字节
 * 		write(byte[] b) 写入字节数组
 * 		write(byte[] b,int off,int len)写入字节数组，int 开始写入的索引,int写几个
 * 		close()方法,关闭流对象,释放与流相关的资源
 * 		流对象,操作文件的时候,自己不做,依赖操作系统
 */

close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

FileOutputStream类

OutputStream是一个抽象类,并不能直接使用,因此我们需要他的子类。

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：

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

/*
    java.io.FileOutputStream extends OutputStream
    FileOutputStream:文件字节输出流
    作用:把内存中的数据写入到硬盘的文件中

    构造方法:
        FileOutputStream(String name)创建一个向具有指定名称的文件中写入数据的输出文件流。
        FileOutputStream(File file) 创建一个向指定 File 对象表示的文件中写入数据的文件输出流。
        参数:写入数据的目的
            String name:目的地是一个文件的路径
            File file:目的地是一个文件
        构造方法的作用:
            1.创建一个FileOutputStream对象
            2.会根据构造方法中传递的文件/文件路径,创建一个空的文件
            3.会把FileOutputStream对象指向创建好的文件

    写入数据的原理(内存-->硬盘)
        java程序-->JVM(java虚拟机)-->OS(操作系统)-->OS调用写数据的方法-->把数据写入到文件中

    字节输出流的使用步骤(重点):
        1.创建一个FileOutputStream对象,构造方法中传递写入数据的目的地
        2.调用FileOutputStream对象中的方法write,把数据写入到文件中
        3.释放资源(流使用会占用一定的内存,使用完毕要把内存清空,提供程序的效率)
 */
public class Demo01OutputStream {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建一个FileOutputStream对象,构造方法中传递写入数据的目的地
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("d:\\a.txt");
        //2.调用FileOutputStream对象中的方法write,把数据写入到文件中
        //public abstract void write(int b) ：将指定的字节输出流。
        fos.write(97);
        //3.释放资源(流使用会占用一定的内存,使用完毕要把内存清空,提供程序的效率)
        //fos.close();
    }
}

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("d:\\a.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：

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。
流操作完毕后，必须释放系统资源，调用close方法，千万记得。

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("d:\\a.txt");     
      	// 字符串转换为字节数组
      	byte[] b = "hello".getBytes();
      	// 写出字节数组数据
      	fos.write(b);
      	// 关闭资源
        fos.close();
    }
}
输出结果：
hello

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("d:\\a.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

数据追加续写和换行

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：


import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

/*
 * 	FileOutputStream 文件的续写和换行问题
 * 	续写：FileOutputStream构造方法,的第二参数中,加入true
 * 	在文件中写入换行，符号换行 \r\n
 */
public class FileOutputStreamDemo1 {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		File file = new File("d:\\b.txt");
		FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file,true);
		
		fos.write("hello\r\n".getBytes());
		fos.write("hello\r\n".getBytes());
		
		fos.close();
	}
}

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。

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。

/*
java.io.InputStream:字节输入流
   此抽象类是表示字节输入流的所有类的超类。

定义了所有子类共性的方法:
 int read()从输入流中读取数据的下一个字节。
 int read(byte[] b) 从输入流中读取一定数量的字节，并将其存储在缓冲区数组 b 中。
 void close() 关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。
*/

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("09_IOAndProperties\b.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();
    }
}

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("09_IOAndProperties\b.txt");
      	
        // 循环读取
        /*
            发现以上代码是一个重复的过程,所以可以使用循环优化
            不知道文件中有多少字节,使用while循环
            while循环结束条件,读取到-1的时候结束

            布尔表达式(len = fis.read())!=-1
                1.fis.read():读取一个字节
                2.len = fis.read():把读取到的字节赋值给变量len
                3.(len = fis.read())!=-1:判断变量len是否不等于-1
         */
        int len = 0; //记录读取到的字节
        while((len = fis.read())!=-1){
            System.out.print(len);
        }
		// 关闭资源
        fis.close();
    }
}

小贴士：

虽然读取了一个字节，但是会自动提升为int类型。
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，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("09_IOAndProperties\b.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

在这里插入图片描述

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

IO 流中异常的处理

/*
 * 	IO流的异常处理
 * 	try catch finally
 * 
 * 	细节:
 * 		1.保证流对象变量,作用域足够
 * 		2. catch里面怎么处理异常
 * 			输入异常的信息，目的看到哪里出现了问题
 * 			停下程序,重新尝试
 * 		3.如果流对象建立失败了,需要关闭资源吗
 * 			new 对象的时候,失败了,没有占用系统资源
 * 			释放资源的时候 需要对流对象判断null
 * 			变量不是null,对象建立成功,需要关闭资源
 */
public class FileOutputStreamDemo2 {
	public static void main(String[] args) {
		//try 外面声明对象,try 里面建立对象
		FileOutputStream fos = null;
		try {
			fos = new FileOutputStream("d:\\z.txt");
			fos.write("hello\r\n".getBytes());
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
			throw new RuntimeException("文件写入失败，请重试！");
		}finally {
			try {
				if(fos!=null)
				fos.close();
			} catch (IOException e) {
				e.printStackTrace();
				throw new RuntimeException("关闭资源失败");
			}
		}
		
	}
}

文件复制

案例实现（并伴有异常的处理）

每次读写一个字节的形式,实现文件复制

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
/*
 *  	将数据源 c:\\a.txt
 *  	复制到 d:\\a.txt  数据目的
 *  	字节输入流,绑定数据源
 *  	字节输出流,绑定数据目的
 *  
 *  	输入,读取1个字节
 *  	输出,写1个字节
 */
public class Copy {
	public static void main(String[] args) {
		//定义两个流的对象变量
		FileInputStream fis = null;
		FileOutputStream fos = null;
		try{
			//建立两个流的对象,绑定数据源和数据目的
			fis = new FileInputStream("c:\\a.txt");
			fos = new FileOutputStream("d:\\b.txt");
			//字节输入流,读取1个字节,输出流写1个字节
			int len = 0 ;
			while((len = fis.read())!=-1){
				fos.write(len);
			}
		}catch(IOException ex){
			System.out.println(ex);
			throw new RuntimeException("文件复制失败");
		}finally{
			try{
				if(fos!=null)
					fos.close();
			}catch(IOException ex){
				throw new RuntimeException("释放资源失败");
			}finally{
				try{
					if(fis!=null)
						fis.close();
				}catch(IOException ex){
					throw new RuntimeException("释放资源失败");
				}
			}
		}
	}
}

流的关闭原则：先开后关，后开先关。
每次读写一个字节,我们发现速度是特别的慢，慢到了我们用户无法忍受。
接下来我们采用字节数组来作为缓冲区来复制文件。

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

/*
 *  	字节流复制文件
 *   	采用数组缓冲提高效率
 *  	 字节数组
 *   	FileInputStream 读取字节数组
 *   	FileOutputStream 写字节数组
 */
public class Copy1 {
	public static void main(String[] args) {
		long s = System.currentTimeMillis();
		FileInputStream fis = null;
		FileOutputStream fos = null;
		try{
			fis = new FileInputStream("c:\\office2016 软件安装包.rar");//2.36 GB (2,538,018,536 字节)
			fos = new FileOutputStream("d:\\office2016 软件安装包.rar");
			//定义字节数组,缓冲
			byte[] bytes = new byte[1024*10];
			//读取数组,写入数组
			int len = 0; 
			while((len = fis.read(bytes))!=-1){
				fos.write(bytes, 0, len);
			}
		}catch(IOException ex){
			System.out.println(ex);
			throw new RuntimeException("文件复制失败");
		}finally{
			try{
				if(fos!=null)
					fos.close();
			}catch(IOException ex){
				throw new RuntimeException("释放资源失败");
			}finally{
				try{
					if(fis!=null)
						fis.close();
				}catch(IOException ex){
					throw new RuntimeException("释放资源失败");
				}
			}
		}
		long e = System.currentTimeMillis();
		System.out.println(e-s);//23145 共23秒
	}
}

通过以上代码，我们发现2G多的文件,23秒复制完成,速度达到我们的预期,但是以上代码，还有一个弊端，那就是我们在以字节流复制中文文件时容易出现乱码。

演示代码:

/*
    使用字节流读取中文文件
    1个中文
        GBK:占用两个字节
        UTF-8:占用3个字节
 */
public class Demo01InputStream {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    	//文件内容：你好
        FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\a.txt");
        int len = 0;
        while((len = fis.read())!=-1){
            System.out.println((char)len);
    }
        fis.close();
    }
}

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。

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。

/*
 * 	字符输入流读取文本文件,所有字符输入流
 * 		java.io.Reader
 * 	专门读取文本文件
 * 	
 * 	读取的方法 read()
 * 
 * 	int read() 读取一个字符
 * 	int read(char[] c) 读取字符数组
 * 
 * 	Reader 类的抽象类,找到子类对象
 * 
 * 	构造方法：绑定数据源
 * 		参数：
 * 		File类行对象
 * 		String 文件名
 * 		
 */

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：

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

字节缓冲区：一个字节数组，用来临时存储字节数据。


public interface ReaderDemo {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		FileReader fr = new FileReader("d:\\1.txt");
		
		/*int len = 0;
		while((len = fr.read()) != -1) {
			System.out.println((char)len);
		}*/
		 // 定义字符数组，作为装字符数据的容器
		char[] ch = new char[1024];
		// 定义变量，保存有效字符个数
		int len = 0;
		// 循环读取
		while((len = fr.read(ch)) != -1) {
			System.out.println(new String(ch,0,len));
		}
		// 关闭资源
		fr.close();
	}
}

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。

/*
 * 	字符输出流
 * 		java.io.Writer 所有字符输出流的超类
 * 	写文件,写文本文件
 * 
 * 	写的方法write
 * 	write(int c) 写1个字符
 * 	write(char[] c)写字符数组
 * 	write(char[] c,int off,int len) 写字符数组的一部分,开始索引,写几个
 * 	write(String s)写入字符串
 * 	字符输出写数据的时候,必须要运行一个功能，刷新功能
 *	flush()
 * /

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。

public class WriterDemo {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		FileWriter fw = new FileWriter("d:\\1.txt");
		
		//写一个字符
		fw.write(100);
		fw.flush();
		
		//写一个字符数组
		char[] c = {'a','b','c','d','e'};
		fw.write(c);
		fw.flush();
		
		//写入部分字符数组
		fw.write(c, 0, 2);
		fw.flush();
		
		//写入字符串
		fw.write("hello");
		fw.flush();
		
		fw.close();
		
	}
}

flush和close方法的区别

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。

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

JDK7中关于流异常处理的新特性(扩展知识点了解内容)

还可以使用JDK7优化后的try-with-resource 语句，该语句确保了每个资源在语句结束时关闭。所谓的资源（resource）是指在程序完成后，必须关闭的对象。

格式：

try (创建流对象语句，如果多个,使用';'隔开) {
	// 读写数据
} catch (IOException e) {
	e.printStackTrace();
}

我们先来看一下，正常情况下，用字符流来复制文本文件的代码：

/*
 * 	字符流复制文本文件,必须是文本文件
 * 	字符流查询本机默认的编码表,简体中文GBK
 * 	FileReader 读取数据源
 * 	FileWriter 写入数据目地
 */
public class Copy2 {
	public static void main(String[] args) {
		FileReader fr = null;
		FileWriter fw = null;
		try {
			fr = new FileReader("d:\\1.txt");
			fw = new FileWriter("d:\\2.txt");
			int len = 0;
			char[] cbuf = new char[1024];
			while ((len = fr.read(cbuf)) != -1) {
				fw.write(cbuf, 0, len);
				fw.flush();
			}
		} catch (IOException e) {

			e.printStackTrace();
			throw new RuntimeException("复制文件失败");

		} finally {
			try {
				if (fw != null)
					fw.close();
			} catch (IOException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
				throw new RuntimeException("释放资源失败");
			} finally {
				try {
					if (fr != null)
						fr.close();
				} catch (IOException e) {

					e.printStackTrace();
					throw new RuntimeException("释放资源失败");
				}
			}

		}

	}
}

我们发现finally代码块内的代码太多，而采用新特性下的代码：

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

public class Copy {
	public static void main(String[] args) {
		try (FileReader fr = new FileReader("d:\\a.txt");
				FileWriter fw = new FileWriter("d:\\b.txt")) {
			int len = 0;
			// 创建char类型的数组缓冲区
			char[] cbuf = new char[1024];
			while ((len = fr.read(cbuf)) != -1) {
				fw.write(cbuf, 0, len);
			}
		} catch (IOException e) {

		}

	}
}