文件操作与IO(3)

冷不防 2024-04-06 15:06 107阅读 0赞

## 文件内容的读写--数据流 ##

这里我们将要讲到文件操作中的重要概念--流.

之前也在C语言讲解中提到了文件流的概念---读写文件内容

分为这几步:(1)打开文件;(2)读/写文件;(3)关闭文件.

> 数据流主要分为**字节流和字符流**.
> 
> 字节流:以字节为单位进行读写(代表:InputStream,OutputStream).
> 
> 字符流:以字符为单位进行读写,比如utf8表示汉字--即每次读写都得以3个字节(就是一个汉字)为单位进行读写.(代表:Reader:输入;Writer:输出.)

![8e3ed56a3f16487aa2466fc0dea55b4e.png][]

## InputStream概述 ##

### 方法 ###

<table style="width:700px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>修饰符及返回值类型</td> 
   <td>方法签名</td> 
   <td>说明</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int(实际是byte)</td> 
   <td>read()</td> 
   <td> <p>读取一个字节的数据,返回值代表读取到的</p> <p>字节值,返回-1代表已经完全读完了</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int</td> 
   <td>read(byte[] b)</td> 
   <td> <p>最多读取b.length字节的数据到b中,返回</p> <p>实际读到的数量;-1代表已经读完了</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int</td> 
   <td>read(byte[] b, int off, int len)</td> 
   <td> <p>其中off是offset(偏移量),最多读取len - off字节的数据</p> <p>到b中,放在从off开始,返回实际读到的数量,-1代表读完</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void</td> 
   <td>close()</td> 
   <td>关闭字节流</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

注意:

> 1.byte\[\] b表示一个缓冲区,往往是一个内存空间,**方法内部对数组内容进行修改,方法执行结束之后,方法外部,亦会生效**.
> 
> 2.在后面两个read方法中,read会尝试把数组填满,但文件剩余长度不足以填满.但文件剩余长度不足以填满.操作硬盘,本身就是比较低效的操作.出现次数越少越好.期望借助内存减少读写硬盘次数.
> 
> 3.**不同于内存的自动垃圾回收机制(GC),这里的字节流必须使用close()关闭(释放了文件相关资源)**.**原因如下**:我们在之前学进程PCB(一个或多个)时,中间就有个重要的属性--**文件操作符表:记录打开了哪些文件.**文件操作符表如果自动扩容,会付出很大代价,对于操作系统内核要求很高:每次打开一个文件,都需要在文件操作符表中占据一个位置的.如果不关闭的话,还一直代开就会导致文件操作符表耗尽.(文件操作符表的长度有上限,当文件操作符表被耗尽之后,后续再打开文件就会失败.进一步引发一系列逻辑问题).

### 说明 ###

> InputStream只是一个抽象类,要使用还需要具体的实现类.关于InputStream的实现类有很多,基本可以认为不同的输入设备都可以对应一个InputStream类,我们只关心从文件中读取,所以使用FileInputStream.

## FileInputStream概述 ##

### 构造方法 ###

<table style="width:700px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>签名</td> 
   <td>说明</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>FileInputStream(File file)</td> 
   <td>利用File构造文件输入流</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>FileInputStream(String name)</td> 
   <td>利用文件路径构造文件输入流</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 代码示例 ###

示例1

将文件完全读完的两种方式.相比较而言,后一种的IO次数更少,性能更好.

import java.io.FileInputStream;
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStream;
    
    //需要先在项目目录下准备好一个hello.txt的文件,里面填充一些内容
    public class FileTest8 {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            //注意:这样使用try() {格式写的原因是因为try执行完之后可以自动调用close()方法
            try(InputStream is = new FileInputStream("hello-world.txt")) {
                while (true) {
                    int b = is.read();
                    if(b == -1) {
                        //代表文件已经全部读完
                        break;
                    }
    
                    System.out.printf("%c", b);
                }
            }
        }
    }

import java.io.FileInputStream;
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStream;
    
    public class FileTest9 {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            try (InputStream is = new FileInputStream("hello-world.txt")) {
                byte[] buf = new byte[1024];
                int len;
                while(true) {
                    len = is.read(buf);
                    if(len == -1) {
                        //代表文件已经全部读完
                        break;
                    }
                    for(int i = 0; i < len; i++) {
                        System.out.printf("%c", buf[i]);
                    }
                }
            }
        }
    }

示例2

这里我们把文件内容中填充中文看看,注意,写中文的时候使用UTF-8编码.hello-world.txt中填写"卢本伟牛逼"

注意:这里我利用了这几个中文的UTF-8编码长度刚好是三个字节和长度不超过1024字节的现状,但这种方式不是通用的.

import java.io.FileInputStream;
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStream;
    
    public class FileTest10 {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            try (InputStream is = new FileInputStream("hello-world.txt")) {
                while(true) {
                    byte[] buf = new byte[1024];
                    int n = is.read(buf);
                    if(n == -1) {
                        break;
                    }
                    //此处String的构造是基于前n个字节,而不是整个数组
                    String s = new String(buf, 0, n);
                    System.out.println(s);
                }
            }
        }
    }

运行结果:

![69058f0d5208466f9db163d43218c3d3.png][]

## 利用Scanner进行字符读取 ##

上述栗子中,我们看到了对字符类型直接使用InputStream进行读取是非常麻烦且困难的,所以,我们使用一种我们之前比较熟悉的类来完成该工作,就是Scanner类.

<table style="width:600px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>构造方法</td> 
   <td>说明</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Scanner(InputStream is, String charset)</td> 
   <td>使用charset字符集进行is的扫描读取</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

import java.io.*;
    import java.util.Scanner;
    
    public class FileTest11 {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            try (InputStream is = new FileInputStream("hello-world.txt")) {
                try (Scanner sc = new Scanner(is, "UTF-8")) {
                    while (sc.hasNext()) {
                        String s = sc.next();
                        System.out.println(s);
                    }
                }
            }
        }
    }

## OutputStream概述 ##

### 方法 ###

<table style="width:700px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>修饰符及返回值类型</td> 
   <td>方法签名</td> 
   <td>说明</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void&nbsp;</td> 
   <td>write(int b)</td> 
   <td>写入要给字节的数据</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void&nbsp;</td> 
   <td>write(byte[] b)</td> 
   <td>将b这个字符数组中的数据全部写入os中</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int</td> 
   <td>write(byte[] b, int off, int len)</td> 
   <td>将b这个字符数组从off开始的数据写入os中,一共写len个</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void&nbsp;</td> 
   <td>close()</td> 
   <td>关闭字节流</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void</td> 
   <td>flush()</td> 
   <td> <p>重要:我们知道I/O的速度是很慢的,所以,大多OutputStream</p> <p>为了减少设备操作的次数,再写数据的时候都会将数据暂时</p> <p>写入内存的一个指定区域里,直到该区域满了或者其它指定</p> <p>条件时才真正将数据写入设备中,这个区域一般称为缓冲区.</p> <p>但造成一个结果,就是我们写的数据,很可能会遗留一部分在缓冲区中.需要在最后或者合适的位置,调用flush(刷新)操作,</p> <p>将数据刷新到设备中.</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 说明 ###

> Output同样只是一个抽象类,要使用还需要具体的实现类.我们现在还是只关心写入文件中,所以使用FileOutputStream.

## 利用OutputStreamWriter进行字符写入 ##

示例

> **注意,此处OutputStream默认情况下,会把之前的文件内容都清空掉,然后重新开始写(清空)**
> 
> **不是write引起的,而是打开操作引起的.**
> 
> **写文件的时候,也不是说,非得把文件内容清空,也可以使用追加写的方式,不清空文件内容,把新的内容写到文件末尾.**
> 
> **eg.OutputStream os = new FileOutputStream("test.txt", true);//将后面的append追加视为true即可.**

import java.io.FileOutputStream;
    import java.io.IOException;
    import java.io.OutputStream;
    
    public class FileTest12 {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            try (OutputStream os = new FileOutputStream("hello-world.txt")) {
                os.write('l');
                os.write('b');
                os.write('w');
                os.write('n');
                os.write('b');
                //不要忘记flush
                os.flush();
            }
        }
    }

import java.io.FileOutputStream;
    import java.io.IOException;
    import java.io.OutputStream;
    
    public class FileTest13 {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            try(OutputStream os = new FileOutputStream("hello-world.txt")) {
                byte[] b = new byte[] {
                        (byte)'G', (byte)'o', (byte)'o', (byte)'d'
                };
                os.write(b);
                //不要忘记flush
                os.flush();
            }
        }
    }

import java.io.FileOutputStream;
    import java.io.IOException;
    import java.io.OutputStream;
    
    public class FileTest14 {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            try (OutputStream os = new FileOutputStream("hello-world.txt")) {
                byte[] b = new byte[] {
                        (byte)'b', (byte)'y', (byte)'e'
                };
                os.write(b, 0, 3);
    
                //不要忘记flush
                os.flush();
            }
        }
    }

import java.io.FileOutputStream;
    import java.io.IOException;
    import java.io.OutputStream;
    
    public class FileTest15 {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            try (OutputStream os = new FileOutputStream("hello-world.txt")) {
                String s = "Nothing";
                byte[] b = s.getBytes();
                os.write(b);
    
                //不要忘记flush
                os.flush();
            }
        }
    }

import java.io.FileOutputStream;
    import java.io.IOException;
    import java.io.OutputStream;
    
    public class FileTest16 {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            try (OutputStream os = new FileOutputStream("hello-world.txt")) {
                String s = "从今天开始这里叫卢本伟广场";
                byte[] b = s.getBytes("utf-8");
                os.write(b);
                //不要忘记flush
                os.flush();
            }
        }
    }

## 利用PrintWriter找到我们熟悉的方法 ##

上述,我们其实已经完成输入工作,但总是有所不方便,我们接下来将用OutputStream处理下,使用PrintWriter类来完成输出,因为

PrintWriter类中提供了我们熟悉的print/printf/println方法.

> OutputStream os = ...;
> 
> OutputStreamWriter osWriter = new OutputStreamWriter(os, "utf-8");
> 
> PrintWriter writer = new PrintWriter(osWriter);
> 
> //接下来就可以方便的使用writer提供的各种方法了
> 
> writer.print("Hello");
> 
> writer.println("你好");
> 
> writer.printf("%d: %s\\n", 1, "没有什么");
> 
> //不要忘记flush
> 
> writer.flush();

示例:

import java.io.*;
    
    public class FileTest17 {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            try (OutputStream os = new FileOutputStream("output.txt")) {
                try (OutputStreamWriter osWriter = new OutputStreamWriter(os, "utf-8")) {
                    try (PrintWriter writer = new PrintWriter(osWriter)) {
                        writer.println("我是第一行");
                        writer.print("我的第二行\r\n");
                        writer.printf("%d: 我的第三行\r\n", 1 + 1);
    
                        writer.flush();
                    }
                }
            }
        }
    }

###  ###

[8e3ed56a3f16487aa2466fc0dea55b4e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/c2cd3acc9be84f49b6ebcd0e8531c197.png
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