Java IO 总结

流是一组有顺序的，有起点和终点的字节集合，是对数据传输的总称或抽象。即数据在两设备间的传输称为流，流的本质是数据传输，根据数据传输特性将流抽象为各种类，方便更直观的进行数据操作。

1、IO流的分类

根据不同的类型或者按流向可以把IO分为以下两种不同的类型：

根据处理数据类型的不同分为：字符流和字节流

根据数据流向不同分为：输入流和输出流

1.1 Java IO相关的类：

类	说明
InputStream	字节输入流
OutputStream	字节输出流
Reader	字符输入流
Writer	字符输入流
File	文件类
RandomAccessFile	随机存取文件类

1.2 Java字节流

1.3 Java字符流

1.4 区别

关于输入流与输出流：

之前说过它们是按照流的流向来分类的：这里面就涉及到一个参照物问题。这里面的参照物就是目标对象(暂时定为电脑)。对于电脑本身如果是数据流向它，那么可以称做输入。如果对于电脑数据向外输出，那么就被称为输出流。所以输入流只能进行读操作，输出流只能进行写操作。

关于字符流与字节流：

字符流的本质其实是对字节流的操作。只是对其它做了一层包装而已。它们的区别如下：

读写单位不同：字节流以字节(8bit)单位,字符流以字符为单位。根据码表映射字符，一次可以读取多个字节。

处理对象不同：字节流能处理所有类型的数据(如图片、AVI等),而字符流只能处理字符类型的数据。

所以处理纯文本数据，就优先考虑使用字符流。其它情况都使用字节流。

2、Java IO库的设计

Java语言的I/O库是对各种常见的流源，流汇以及处理过程的抽象化。客户端的Java程序不必知道最终的流源，流汇是磁盘上的文件还是数组等；也不必关心数据是否经过缓冲的，可否按照行号读取等处理的细节。

书中提到了，对于第一次见到Java/IO库的人，无不因为这个库的庞杂而感到困惑；而对于熟悉这个库的人，而又常常为这个库的设计是否得当而争论不体。书的作者提出自己的意见，要理解Java I/O这个庞大而复杂的库，关键是要掌握两个对称性跟两个设计模式模式。

2.1 Java I/O库具有两个对称性：

输入－输出对称性，比如InputStream和OutputStream各自占据Byte流的输入与输出的两个平行的等级结构的根部。而Reader和Writer各自占据Char流的输入与输出的两个平行的等级结构的根部。

byte-char对称，InputStream和Reader的子类分别负责Byte和Char流的输入；OutputStream和Writer的子类分别负责Byte和Char流的输出，它们分别形成平行的等级结构。

2.2 Java I/O库的两个设计模式：

Java的I/O库总体设计是符合装饰者模式（Decorator）跟适配器模式（Adapter）的。如前所述，这个库中处理流的类叫做流类。引子里所谈到的FileInputStream，FileOutputStream，DataInputStream及DataOutputStream都是流处理器的例子。

装饰者模式：在由InputStream，OutputStream,Reader和Writer代表的等级结构内部，有一些流处理器可以对另一些流处理器起到装饰作用，形成新的，具有改善了的功能的流处理器。装饰者模式是Java I/O库的整体设计模式。这样的一个原则是符合装饰者模式的，如下图所示：



2. 适配器模式：在由InputStream，OutputStream,Reader和Writer代表的等级结构内部，有一些流处理器是对其它类型的流源的适配。这就是适配器模式的应用，如下图所示。



Target（目标抽象类）：目标抽象类定义客户所需接口，可以是一个抽象类或接口，也可以是具体类。

Adapter（适配器类）：适配器可以调用另一个接口，作为一个转换器，对Adaptee和Target进行适配，适配器类是适配器模式的核心，在对象适配器中，它通过继承Target并关联一个Adaptee对象使二者产生联系。

Adaptee（适配者类）：适配者即被适配的角色，它定义了一个已经存在的接口，这个接口需要适配，适配者类一般是一个具体类，包含了客户希望使用的业务方法，在某些情况下可能没有适配者类的源代码。

在Java IO库当中。StringBufferInputString继承了InputString类型，同时持有一个对String对象的引用，这是一个将String对象适配成InputString类型的对象形式的适配器模式就是目标类。

3、Java IO流对象

3.1 输入字节流InputStream

InputStream 是所有的输入字节流的父类，它是一个抽象类。

ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream 是三种基本的介质流，它们分别从Byte 数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据。PipedInputStream 是从与其它线程共用的管道中读取数据，与Piped 相关的知识后续单独介绍。

ObjectInputStream 和所有FilterInputStream 的子类都是装饰流（装饰器模式的主角）。

3.2 输出字节流OutputStream

OutputStream 是所有的输出字节流的父类，它是一个抽象类。

ByteArrayOutputStream、FileOutputStream 是两种基本的介质流，它们分别向Byte 数组、和本地文件中写入数据。

PipedOutputStream 是向与其它线程共用的管道中写入数据，

ObjectOutputStream 和所有FilterOutputStream 的子类都是装饰流。

3.3 字节流的输入与输出的对应

图中蓝色的为主要的对应部分，红色的部分就是不对应部分。紫色的虚线部分代表这些流一般要搭配使用。从上面的图中可以看出Java IO 中的字节流是极其对称的。“存在及合理”我们看看这些字节流中不太对称的几个类吧！

LineNumberInputStream 主要完成从流中读取数据时，会得到相应的行号，至于什么时候分行、在哪里分行是由改类主动确定的，并不是在原始中有这样一个行号。在输出部分没有对应的部分，我们完全可以自己建立一个LineNumberOutputStream，在最初写入时会有一个基准的行号，以后每次遇到换行时会在下一行添加一个行号，看起来也是可以的。好像更不入流了。

PushbackInputStream 的功能是查看最后一个字节，不满意就放入缓冲区。主要用在编译器的语法、词法分析部分。输出部分的BufferedOutputStream 几乎实现相近的功能。

StringBufferInputStream 已经被Deprecated，本身就不应该出现在InputStream 部分，主要因为String 应该属于字符流的范围。已经被废弃了，当然输出部分也没有必要需要它了！还允许它存在只是为了保持版本的向下兼容而已。

SequenceInputStream 可以认为是一个工具类，将两个或者多个输入流当成一个输入流依次读取。完全可以从IO 包中去除，还完全不影响IO 包的结构，却让其更“纯洁”――纯洁的Decorator 模式。

PrintStream 也可以认为是一个辅助工具。主要可以向其他输出流，或者FileInputStream 写入数据，本身内部实现还是带缓冲的。本质上是对其它流的综合运用的一个工具而已。一样可以踢出IO 包！System.out 和System.out 就是PrintStream 的实例！

3.4 字符输入流Reader

在上面的继承关系图中可以看出：

Reader 是所有的输入字符流的父类，它是一个抽象类。

CharReader、StringReader 是两种基本的介质流，它们分别将Char 数组、String中读取数据。PipedReader 是从与其它线程共用的管道中读取数据。

BufferedReader 很明显就是一个装饰器，它和其子类负责装饰其它Reader 对象。

FilterReader 是所有自定义具体装饰流的父类，其子类PushbackReader 对Reader 对象进行装饰，会增加一个行号。

InputStreamReader 是一个连接字节流和字符流的桥梁，它将字节流转变为字符流。FileReader 可以说是一个达到此功能、常用的工具类，在其源代码中明显使用了将FileInputStream 转变为Reader 的方法。我们可以从这个类中得到一定的技巧。Reader 中各个类的用途和使用方法基本和InputStream 中的类使用一致。后面会有Reader 与InputStream 的对应关系。

3.5 字符输出流Writer

在上面的关系图中可以看出：

Writer 是所有的输出字符流的父类，它是一个抽象类。

CharArrayWriter、StringWriter 是两种基本的介质流，它们分别向Char 数组、String 中写入数据。

PipedWriter 是向与其它线程共用的管道中写入数据

BufferedWriter 是一个装饰器为Writer 提供缓冲功能。

PrintWriter 和PrintStream 极其类似，功能和使用也非常相似。

OutputStreamWriter 是OutputStream 到Writer 转换的桥梁，它的子类FileWriter 其实就是一个实现此功能的具体类（具体可以研究一SourceCode）。功能和使用和OutputStream 极其类似，后面会有它们的对应图。

3.6 字符流的输入与输出的对应

3.7 字符流与字节流转换

字符流是可以相互转换的。

转换流的特点：

其是字符流和字节流之间的桥梁

可对读取到的字节数据经过指定编码转换成字符

可对读取到的字符数据经过指定编码转换成字节

何时使用转换流？

当字节和字符之间有转换动作时

流操作的数据需要编码或解码时

具体的对象体现：

InputStreamReader:字节到字符的桥梁

OutputStreamWriter:字符到字节的桥梁

这两个流对象是字符体系中的成员，它们有转换作用，本身又是字符流，所以在构造的时候需要传入字节流对象进来。

3.8 File类

File类是对文件系统中文件以及文件夹进行封装的对象，可以通过对象的思想来操作文件和文件夹。 File类保存文件或目录的各种元数据信息，包括文件名、文件长度、最后修改时间、是否可读、获取当前文件的路径名，判断指定文件是否存在、获得当前目录中的文件列表，创建、删除文件和目录等方法。

3.9 RandomAccessFile类

该对象并不是流体系中的一员，其封装了字节流，同时还封装了一个缓冲区（字符数组），通过内部的指针来操作字符数组中的数据。 该对象特点：

该对象只能操作文件，所以构造函数接收两种类型的参数：a.字符串文件路径；b.File对象。

该对象既可以对文件进行读操作，也能进行写操作，在进行对象实例化时可指定操作模式(r,rw)

注意：该对象在实例化时，如果要操作的文件不存在，会自动创建；如果文件存在，写数据未指定位置，会从头开始写，即覆盖原有的内容。 可以用于多线程下载或多个线程同时写数据到文件。

参考地址：Java IO流学习总结