1. 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。
1.3 IO的流向说明图解
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
2. 字节流 2.1 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。
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。
小贴士:
close方法,当完成流的操作时,必须调用此方法,释放系统资源。
2.3 FileOutputStream类 OutputStream
有很多子类,我们从最简单的一个子类开始。
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。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 public class FileOutputStreamConstructor throws IOException { public static void main (String[] args) { File file = new File ("a.txt" ); FileOutputStream fos = new FileOutputStream (file); 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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 public class FOSWrite { public static void main (String[] args) throws IOException { FileOutputStream fos = new FileOutputStream ("fos.txt" ); fos.write(97 ); fos.write(98 ); fos.write(99 ); 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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 public class FOSWrite { public static void main (String[] args) throws IOException { FileOutputStream fos = new FileOutputStream ("fos.txt" ); byte [] b = "黑马程序员" .getBytes(); fos.write(b); fos.close(); } } 输出结果: 黑马程序员
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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 public class FOSWrite { public static void main (String[] args) throws IOException { FileOutputStream fos = new FileOutputStream ("fos.txt" ); byte [] b = "abcde" .getBytes(); fos.write(b,2 ,2 ); 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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 public class FOSWrite { public static void main (String[] args) throws IOException { FileOutputStream fos = new FileOutputStream ("fos.txt" ,true ); byte [] b = "abcde" .getBytes(); fos.write(b); 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
以指定是否追加续写了,代码使用演示:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 public class FOSWrite { public static void main (String[] args) throws IOException { FileOutputStream fos = new FileOutputStream ("fos.txt" ); byte [] words = {97 ,98 ,99 ,100 ,101 }; for (int i = 0 ; i < words.length; i++) { fos.write(words[i]); fos.write("\r\n" .getBytes()); } fos.close(); } } 输出结果: a b c d e
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。
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 。
小贴士:
close方法,当完成流的操作时,必须调用此方法,释放系统资源。
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
。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 public class FileInputStreamConstructor throws IOException{ public static void main (String[] args) { File file = new File ("a.txt" ); FileInputStream fos = new FileInputStream (file); 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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 public class FISRead { public static void main (String[] args) throws IOException{ FileInputStream fis = new FileInputStream ("read.txt" ); 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); read = fis.read(); System.out.println( read); fis.close(); } } 输出结果: a b c d e -1
循环改进读取方式,代码使用演示:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 public class FISRead { public static void main (String[] args) throws IOException{ FileInputStream fis = new FileInputStream ("read.txt" ); int b ; while ((b = fis.read())!=-1 ) { System.out.println((char )b); } fis.close(); } } 输出结果: a b c d e
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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 public class FISRead { public static void main (String[] args) throws IOException{ FileInputStream fis = new FileInputStream ("read.txt" ); int len ; byte [] b = new byte [2 ]; while (( len= fis.read(b))!=-1 ) { System.out.println(new String (b)); } fis.close(); } } 输出结果: ab cd ed
错误数据d
,是由于最后一次读取时,只读取一个字节e
,数组中,上次读取的数据没有被完全替换,所以要通过len
,获取有效的字节,代码使用演示:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 public class FISRead { public static void main (String[] args) throws IOException{ FileInputStream fis = new FileInputStream ("read.txt" ); int len ; byte [] b = new byte [2 ]; while (( len= fis.read(b))!=-1 ) { System.out.println(new String (b,0 ,len)); } fis.close(); } } 输出结果: ab cd e
小贴士:
使用数组读取,每次读取多个字节,减少了系统间的IO操作次数,从而提高了读写的效率,建议开发中使用。
2.6 字节流练习:图片复制 复制原理图解
案例实现 复制图片文件,代码使用演示:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 public class Copy { public static void main (String[] args) throws IOException { FileInputStream fis = new FileInputStream ("D:\\test.jpg" ); FileOutputStream fos = new FileOutputStream ("test_copy.jpg" ); byte [] b = new byte [1024 ]; int len; while ((len = fis.read(b))!=-1 ) { fos.write(b, 0 , len); } fos.close(); fis.close(); } }
小贴士:
流的关闭原则:先开后关,后开先关。
3. 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:
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。
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 。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 public class FileReaderConstructor throws IOException{ public static void main (String[] args) { File file = new File ("a.txt" ); FileReader fr = new FileReader (file); FileReader fr = new FileReader ("b.txt" ); } }
读取字符数据
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,代码使用演示:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 public class FRRead { public static void main (String[] args) throws IOException { FileReader fr = new FileReader ("read.txt" ); int b ; while ((b = fr.read())!=-1 ) { System.out.println((char )b); } fr.close(); } } 输出结果: 黑 马 程 序 员
小贴士:虽然读取了一个字符,但是会自动提升为int类型。
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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 public class FRRead { public static void main (String[] args) throws IOException { FileReader fr = new FileReader ("read.txt" ); int len ; char [] cbuf = new char [2 ]; while ((len = fr.read(cbuf))!=-1 ) { System.out.println(new String (cbuf)); } fr.close(); } } 输出结果: 黑马 程序 员序
获取有效的字符改进,代码使用演示:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 public class FISRead { public static void main (String[] args) throws IOException { FileReader fr = new FileReader ("read.txt" ); int len ; char [] cbuf = new char [2 ]; while ((len = fr.read(cbuf))!=-1 ) { System.out.println(new String (cbuf,0 ,len)); } fr.close(); } } 输出结果: 黑马 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。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 public class FileWriterConstructor { public static void main (String[] args) throws IOException { File file = new File ("a.txt" ); FileWriter fw = new FileWriter (file); 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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 public class FWWrite { public static void main (String[] args) throws IOException { FileWriter fw = new FileWriter ("fw.txt" ); fw.write(97 ); fw.write('b' ); fw.write('C' ); fw.write(30000 ); } } 输出结果: abC田
小贴士:
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。
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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 public class FWWrite { public static void main (String[] args) throws IOException { FileWriter fw = new FileWriter ("fw.txt" ); fw.write('刷' ); fw.flush(); fw.write('新' ); fw.flush(); fw.write('关' ); fw.close(); fw.write('闭' ); fw.close(); } }
小贴士:即便是flush方法写出了数据,操作的最后还是要调用close方法,释放系统资源。
写出其他数据
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,代码使用演示:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 public class FWWrite { public static void main (String[] args) throws IOException { FileWriter fw = new FileWriter ("fw.txt" ); char [] chars = "黑马程序员" .toCharArray(); fw.write(chars); fw.write(b,2 ,2 ); fos.close(); } }
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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 public class FWWrite { public static void main (String[] args) throws IOException { FileWriter fw = new FileWriter ("fw.txt" ); String msg = "黑马程序员" ; fw.write(msg); fw.write(msg,2 ,2 ); fos.close(); } }
续写和换行 :操作类似于FileOutputStream。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 public class FWWrite { public static void main (String[] args) throws IOException { FileWriter fw = new FileWriter ("fw.txt" ,true ); fw.write("黑马" ); fw.write("\r\n" ); fw.write("程序员" ); fw.close(); } } 输出结果: 黑马 程序员
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
4. IO异常的处理 JDK7前处理 之前的入门练习,我们一直把异常抛出,而实际开发中并不能这样处理,建议使用try...catch...finally
代码块,处理异常部分,代码使用演示:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 public class HandleException1 { public static void main (String[] args) { FileWriter fw = null ; try { fw = new FileWriter ("fw.txt" ); fw.write("黑马程序员" ); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { try { if (fw != null ) { fw.close(); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } }
JDK7的处理(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:
1 2 3 4 5 try (创建流对象语句,如果多个,使用';' 隔开) { } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }
代码使用演示:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 public class HandleException2 { public static void main (String[] args) { try ( FileWriter fw = new FileWriter ("fw.txt" ); ) { fw.write("黑马程序员" ); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }
JDK9的改进(扩展知识点了解内容) JDK9中try-with-resource
的改进,对于引入对象 的方式,支持的更加简洁。被引入的对象,同样可以自动关闭,无需手动close,我们来了解一下格式。
改进前格式:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 final Resource resource1 = new Resource ("resource1" );Resource resource2 = new Resource ("resource2" );try (Resource r1 = resource1; Resource r2 = resource2) { }
改进后格式:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 final Resource resource1 = new Resource ("resource1" );Resource resource2 = new Resource ("resource2" );try (resource1; resource2) { }
改进后,代码使用演示:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 public class TryDemo { public static void main (String[] args) throws IOException { final FileReader fr = new FileReader ("in.txt" ); FileWriter fw = new FileWriter ("out.txt" ); try (fr; fw) { int b; while ((b = fr.read())!=-1 ) { fw.write(b); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }
5. 综合练习 练习1:拷贝文件夹 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 public class Test01 { public static void main (String[] args) throws IOException { File src = new File ("D:\\aaa\\src" ); File dest = new File ("D:\\aaa\\dest" ); copydir(src,dest); } private static void copydir (File src, File dest) throws IOException { dest.mkdirs(); File[] files = src.listFiles(); for (File file : files) { if (file.isFile()){ FileInputStream fis = new FileInputStream (file); FileOutputStream fos = new FileOutputStream (new File (dest,file.getName())); byte [] bytes = new byte [1024 ]; int len; while ((len = fis.read(bytes)) != -1 ){ fos.write(bytes,0 ,len); } fos.close(); fis.close(); }else { copydir(file, new File (dest,file.getName())); } } } }
练习2:文件加密 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 public class Test02 { public static void main (String[] args) throws IOException { } public static void encryptionAndReduction (File src, File dest) throws IOException { FileInputStream fis = new FileInputStream (src); FileOutputStream fos = new FileOutputStream (dest); int b; while ((b = fis.read()) != -1 ) { fos.write(b ^ 2 ); } fos.close(); fis.close(); } }
练习3:数字排序 文本文件中有以下的数据: 2-1-9-4-7-8 将文件中的数据进行排序,变成以下的数据: 1-2-4-7-8-9
实现方式一:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 public class Test03 { public static void main (String[] args) throws IOException { FileReader fr = new FileReader ("myio\\a.txt" ); StringBuilder sb = new StringBuilder (); int ch; while ((ch = fr.read()) != -1 ){ sb.append((char )ch); } fr.close(); System.out.println(sb); String str = sb.toString(); String[] arrStr = str.split("-" ); ArrayList<Integer> list = new ArrayList <>(); for (String s : arrStr) { int i = Integer.parseInt(s); list.add(i); } Collections.sort(list); System.out.println(list); FileWriter fw = new FileWriter ("myio\\a.txt" ); for (int i = 0 ; i < list.size(); i++) { if (i == list.size() - 1 ){ fw.write(list.get(i) + "" ); }else { fw.write(list.get(i) + "-" ); } } fw.close(); } }
实现方式二:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 public class Test04 { public static void main (String[] args) throws IOException { FileReader fr = new FileReader ("myio\\a.txt" ); StringBuilder sb = new StringBuilder (); int ch; while ((ch = fr.read()) != -1 ){ sb.append((char )ch); } fr.close(); System.out.println(sb); Integer[] arr = Arrays.stream(sb.toString() .split("-" )) .map(Integer::parseInt) .sorted() .toArray(Integer[]::new ); FileWriter fw = new FileWriter ("myio\\a.txt" ); String s = Arrays.toString(arr).replace(", " ,"-" ); String result = s.substring(1 , s.length() - 1 ); fw.write(result); fw.close(); } }