Java中的io

秒速五厘米 2022-10-22 12:56 155阅读 0赞

Java程序通过流来完成输入/输出。流是生产或消费信息的抽象。流通过Java的输入/输出系统与物理设备链接。尽管与他们链接的物理设备不尽相同，所有流的行为具有同样的方式。这样，相同的输入/输出类和方法适用于所有的外部设别。这意味着一个输入流能够抽象多种不同类型的输入：从磁盘文件，从键盘或网络套接字。同样一个输出流可以输出到控制台，磁盘文件，从键盘或从网络套接字。同样，一个输出流可以输出到控制台，磁盘文件或相连的网络。流是处理输入/输出的一个捷径的方法，例如它不需要代码理解键盘和和网络的不同。Java中流的实现是在java.io包定义的类层次结构内部的。

输入/输出时，数据在通信通道中流动。所谓“数据流（stream）”指的是所有的数据通信管道之中，数据的起点和终点。信息的通道就是一个数据流。只要是数据从一个地方“流”到另外一个地方，这种数据流动的通道都可以称为数据流。

输入/输出是相对于程序来说的。程序在使用数据时所扮演的角色有两个：一个是源，一个是目的。若程序时数据流的源，即数据的提供者，这个数据流对程序来说就是一个“输出数据流”（数据从程序流出）。若程序是数据流的终点这个数据流对程序而言就是“输入数据流”（数据从程序外流向程序）

输入/输出类

在java.io包中提供了60多个类（流）。

从功能上分为两大类：输入流和输出流

从流结构可分为字节流（以字节为处理单位或称面向字节）和字符流（以字符为处理单位或称面向字符）

字节流的输入流和输出流基础是InputStream和OutputStream这两个抽象类，字节流的输入输出操作由这两个类的子类实现。字符流是Java1.1版本后新增加的以字符为单位进行输入输出处理的流，字符流输入输出的基础是抽象类Reader和Writer

读取数据的逻辑为：

open a stream

while more infomation

read infomation

close the stream

写数据的逻辑为：

open a stream

while more infomation

write infomation

close the stream

字节流和字符流

Java2定义了两种类型的流：字节流和字符流。字节流（byte stream）为处理字节的输入和输出提供了方便的方法例如使用字节流读取或写入二进制数据。字符流（character stream）为字符的输入和输出处理提供了方便，它们采用了统一的编码标准，因而可以国际化。当然，在某些场合，字符流比字节流更高效。

Java的原始版本（Java1.0）不包括字符流，因此所有的输入和输出都是以字节为单位的。Java1.1中加入了字符流的功能

需要声明：在底层，所有的输入/输出都是字节形式的。基于字符的流只为处理字符提供方便有效的方法  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2RjajE5OTgwODA1_size_16_color_FFFFFF_t_70]

流的分类

节点流：从特定的地方读写的流类，例如：磁盘或一块内存区域

过滤流：使用节点流作为输入或输出。过滤流使用一个已存在的输入流或输出流连接创建的。

Java.io包中的InputStream的类层次

InputStream中包含了一套字节输入流需要的方法，可以完成最基本的从输入流读入数据的功能。当Java程序需要外设的数据时，可根据数据的不同形式，创建一个适当的InputStream子类类型的对象来完成与该外设的连接，然后再调用执行这个流类对象的特定输入方法来实现对应外设的输入操作

InputStream类子类对象自然也继承了InputStream类的方法。常用的方法有：读数据的方法read(),获取输入流字节数的方法available()，定位输入位置指针的方法skip()、reset()、mark()等。![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2RjajE5OTgwODA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

OutputStream

三个基本的写方法

abstract void write(int b):往输出流中写入一个字节。

void write(byte\[\] b):往输出流中写入数据b中的所有字节。

void write(int b,int off,int len):往输出流中写入数组b中从偏移量off开始的len个字节的数据。

其他方法

void flush():刷新输出流，强制缓冲区中的输出流被写出。

void close():关闭输出流，释放与这个流相关的系统资源。

OutputStream是定义了流式字节输出模式的抽象类。该类的所有方法返回一个void值并且在出错情况下引发了一个IOException  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2RjajE5OTgwODA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

过滤流

在InputStream类和OutputStream类子类中，FilterInputStream和FilterOutputStream过滤流抽象类又派生出DataInputStream和DataOutputStream数据输入输出流类等子类。

IO流的链接  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2RjajE5OTgwODA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

Java.io包中Reader的类层次  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2RjajE5OTgwODA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

Java I/O库的设计原则

Java的I/O库提供了一个称作链接的机制，可以将一个流与另一个流收尾相接，形成一个流管道的链接。这种机制实际上是一种被称为Decorator(装饰)设计模式的应用。

通过流的链接，可以动态的增加流的功能，而这种功能的增加是通过组合一些流的基本功能而动态获取的。

我们要获取一个I/O对象，往往需要产生多个I/O对象，这也是Java I/O库不太容易整握的原因，但I/O库中Decorator模式的运用，给我们提供了实现上的灵活性。

装饰模式

装饰模式又名包装（Wrapper）模式

装饰模式一堆客户端透明的方式扩展对象的功能，是继承关系的一个替代方案

装饰模式以对客户端透明的方式动态的给一个对象附加上更多的责任。换言之，客户端并不会觉得对象

在装饰前和装饰后有什么不同

装饰模式可以在不创造更多子类的情况下，将对象的功能加以扩展。

装饰模式把客户端的调用委派到被装饰类。装饰模式的关键在于这种扩展完全是透明的。

装饰模式实在不必改变原类文件和使用继承的情况下动态的扩展一个对象的功能。它是通过创建一个包装对象，也就是装饰来包裹真实的对象

装饰模式的角色：

抽象构件角色(Component):给出一个抽象接口，以规范准备接收附加责任的独享。

具体构件角色(Concrete Component)：定义一个将要接受附加责任的类。

装饰角色（Decorator）：持有一个构件(Component)对象的引用，并定义一个与抽象构件接口一致的接口。

具体装饰角色(Concrete Decorator):负责给构建对象“贴上”附加的责任。

装饰模式的特点:

装饰对象和真实对象有相同的接口。这样客户端对象就可以以和真实对象的方式和装饰对象交互

装饰对象包含了一个真实对象的引用(reference)

装饰对象接收所有来自客户端的请求。它把这些请求转发给真实的对象。

装饰独享可以在转发这些请求以前或以后增加一些附加功能。这样就确保了在运行时，不用修改给定对象的结构就可以在外部增加附加

的功能。在面向对象的设计中，通常是通过继承来实现对给定类的功能扩展。

装饰模式VS继承

装饰模式：

装饰模式用来扩展特定对象的功能

不需要子类

动态

运行时分配职责

方式由于子类而导致的复杂和混乱

更多的灵活性

对于一个给定的对象，同时可能有不同的装饰对象，客户端可以通过它的需要选择合适的装饰对象发送消息

继承：

用来扩展一类对象的功能

需要子类

静态

编译时分配职责

导致很多子类的产生

缺乏灵活性

装饰模式(Decorator)的适用性

想要透明并且动态地给对象增加新的职责(方法)而又不会影响其他对象

给对象增加的职责在未来肯能挥发生改变

用子类扩展功能不实际的情况下

为什么要使用装饰模式？

可以在很大程度在运行期丰富我们所构建的类的功能，增加灵活性。

避免IO体系类数量的急剧膨胀。

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