字节流和字符流

一、关于流的概念 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和抽象。
我们一般将流分为输入流和输出流,如何简单地区分它们呢?
通常情况下,输入、输出的概念都是相对于设备和计算机的内存而言的,只要是从外界将数据输入到内存中,那么该种数据的传输就成为输入流;相反,如果数据是从内存输出到外界其它设备,就称为输出流。
二、字节流 字节流,主要是用来操作字节(byte)型数据的,一个字节在计算机中用八位比特(bit)来表示。区别于字符流,字节流可以表示任何类型的数据,比如图片、视频等,而字符流则是专门用来处理字符型数据的,比如一个中文字符占用两个字节,那么字符对中文的处理单次至少要处理两个字节。
2.1 InputStream和OutputStream
在字节流的操作中,所有的数据传输都需要依靠InputStream和OutputStream,它们是两个抽象类。这里来举一个简单的使用它们的例子:

public class Test01 { public static void main(String[] args) throws IOException { Test01 test = new Test01(); System.out.println("please enter some input:"); test.copyStream(System.in, System.out); } public void copyStream(InputStream in, OutputStream out) throws IOException{ byte[] buf = new byte[2048]; int len = in.read(buf); while(len != -1){ out.write(buf, 0, len); len = in.read(buf); } } }

在如上代码中,System.inSystem.out就分别是InputStreamOutPutStream的一个实例,在代码中,我们将系统标准输入的内容原样地输出到系统的标准输出。
InputStreamOutPutStream在真正的读写上比较低级,效率较低,所以基本很少直接使用它们。
2.2 文件流FileInputStream和FileOutputStream
如果你想对文件进行读写操作,那么最适合的就是使用它们。例子如下:
public class Test02 { public static void main(String[] args) throws IOException { File inFile = new File("/home/zhangsan/Desktop/readme.txt"); File outFile = new File("/home/zhangsan/Desktop/output.txt"); FileInputStream fis = new FileInputStream(inFile); FileOutputStream fos = new FileOutputStream(outFile); int c = 0; while((c = fis.read()) != -1){ fos.write(c); } fis.close(); fos.close(); } }

可以看到,基本的输入和输出逻辑和InputStream、OutputStream基本类似。
2.3 缓冲流BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream
缓冲是一个提高读写效率的机制,当你使用缓冲流的read和write方法的时候,其实并不是直接对目标数据做处理,而是先对缓冲区中的数据做处理,只有当缓冲区被数据填满了,才会对真正的目标数据做处理。当然,缓冲输出流可以通过调用flush方法,强行将当前缓冲中数据立即输出到目标数据。
在使用缓冲流时,初始化实例可以指定缓冲区的字节大小数,如果你不指定的话,那么系统默认会有32字节的大小。
public class Test03 { public static void main(String[] args) throws IOException { FileInputStream fi = new FileInputStream("/home/zhangsan/Desktop/readme.txt"); FileOutputStream fo = new FileOutputStream("/home/zhangsan/Desktop/output.txt"); BufferedInputStream bin = new BufferedInputStream(fi,512); BufferedOutputStream bout = new BufferedOutputStream(fo,512); int c = 0; while((c = bin.read()) != -1){ bout.write(c); } bin.close(); bout.close(); fi.close(); fo.close(); } }

这个例子和上面的使用文件流的例子几乎一致,但使用缓冲流之后,读写的效率会大大提高。
2.4 数据流DataInput 和 DataOutput
数据流是一种比较高级的输入输出方式,其除了可以完成读取字节(byte)之外,还可以直接对诸如int、float、boolean等基本数据类型的数据进行读写,这将使得这些基本类型的数据在文件中的形式和在内存中是一致的,无需进行类型的转换。
public class Test04 { public static void main(String[] args) throws IOException { FileOutputStream fo = new FileOutputStream("/home/zhangsan/Desktop/output.txt"); DataOutputStream dos = new DataOutputStream(fo); dos.writeByte(10); dos.writeBoolean(true); dos.writeChars("zhangsan"); dos.close(); fo.close(); FileInputStream fi = new FileInputStream("/home/zhangsan/Desktop/output.txt"); DataInputStream din = new DataInputStream(fi); System.out.println(din.readByte()); System.out.println(din.readBoolean()); System.out.println(din.readChar()); din.close(); fi.close(); } }

2.5 顺序输入流
SequenceInputStream顺序输入流提供了将多个不同的输入流统一为一个输入流的功能,这使得程序可能变得更加简洁。
2.6 内存读写流
ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream 和 StringBufferInputStream
2.7 标准流
在java.lang 中的 System 类主要管理了标准输入、输出流和错误流。
  • System.in从 InputStream 中继承而来,用于从标准输入设备中获取输入数据(通常是键盘)
  • System.out从 PrintStream 中继承而来,把输入送到缺省的显示设备(通常是显示器)
  • System.err也是从 PrintStream 中继承而来,把错误信息送到缺省的显示设备(通常是显示器)
每当 main 方法被执行时,就会自动生产上述三个对象,无需额外创建它们。
三、字符流 在java.io中有Reader和Writer是专门用来处理字符型数据的,它们和前面讲到的字节流不同在于,一次性读取数据的最小单位是按照字符计算的,一个字符通常会占用多个字节。
3.1 InputStreamReader和OutputStreamWriter
这两个类是将字符流和字节流连接起来的桥梁,联想到我们之前在文章中所说的《设计模式初阶——装饰者模式》,此处就很容易能理解关于流的一系列包装用法。
public class Test { public static void main(String[] args) throws IOException { FileInputStream fin = new FileInputStream("/home/zhangsan/Desktop/input.txt"); InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fin,"utf8"); FileOutputStream fout = new FileOutputStream("/home/zhangsan/Desktop/output.txt"); OutputStreamWriter osr = new OutputStreamWriter(fout,"utf8"); int c = 0; while((c = isr.read()) != -1){ osr.write(c); } isr.close(); osr.close(); fin.close(); fout.close(); } }

【字节流和字符流】在如上的代码示例中,我们使用InputStreamReaderOutputStreamWriter将对应的字节流包装成了字符流,如此就可以对字符进行读写操作。
3.2 字符缓存流BufferedInputStream和BufferedOutPutStream
这个缓存的作用和上面讲字节缓存流是类似的,此处不再赘述:
public class Test02 { public static void main(String[] args) throws IOException { FileInputStream fin = new FileInputStream("/home/zhangsan/Desktop/input.txt"); InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fin); BufferedReader reader = new BufferedReader(isr); String s; while((s = reader.readLine()) != null){ System.out.println(s); } reader.close(); isr.close(); fin.close(); } }

3.3 还有很多其它的字符流
  • 字符数组流CharArrayReader、CharArrayWriter
  • 文件字符流FileReader、FileWriter
  • 管道字符流PipeReader、PipeWriter
  • 打印字符流PrintWriter
四、总结 Java中关于字节流和字符流的类、方法还有很多,我们没有必要全部背诵记住,只需要熟练掌握最常使用的那几种接口,其它的大概有个印象,等到真的要使用的时候,再根据文档边查边学即可。

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