JavaSE基礎——（20）IO流&位元組流

目錄

一、IO流

1.1 IO流概述及分類

1.2 IO流常用父類

1.3程式書寫

二、位元組流

2.1FileInputStream

2.2FileOutputStream

2.3FileOutputStream追加

2.4拷貝檔案

2.4.1按位元組逐個拷貝

2.4.2位元組數組整體拷貝

2.4.3小數組拷貝

2.4.4緩沖位元組流拷貝

2.5flush和close方法

2.6位元組流操作中文

2.7流的異常處理

2.7.1老版本（1.6版本及以前）

2.7.2新版本（1.7版本）

2.8給圖檔加密

2.9拷貝檔案

2.10錄入資料拷貝到檔案

一、IO流

1.1 IO流概述及分類

IO流是用來處理裝置之間的資料傳輸，Java對資料的操作是通過流的方式，

Java用于操作流的類都在IO包中，流按照流向可以分為輸入流（InputStream）和輸出流（OutputStream），

按照操作類型可以分為：位元組流和字元流，

• 位元組流：位元組流可以操作任何資料，因為在計算機中任何資料都是以位元組的形式存儲的
• 字元流：字元流隻能操作純字元資料，比較友善

1.2 IO流常用父類

• 位元組流抽象父類
  • InputStream
  • OutputStream
• 字元流抽象父類
  • Reader
  • Writer

1.3程式書寫

• 使用前，導入IO包中的類
• 使用時，進行IO異常處理
• 使用後，釋放資源

二、位元組流

位元組流主要分為InputStream和OutputStream，因為這兩個是抽象類，我們在使用的時候隻能使用它的子類，

JAVA中針對檔案的讀寫操作設定了一系列的流，

其中主要有FileInputStream、FileOutputStream、FileReader、FileWriter四種最為常用的流，

我們首先學習一下位元組流FileInputStream和FileOutputStream。

2.1FileInputStream

FileInputStream是從檔案系統中的某個檔案中獲得輸入位元組，用于讀取諸如圖像資料之類的原始資料流，

我們一般使用read方法來讀取位元組，read()可以從輸入流中讀取一個資料位元組，并且以int類型傳回，當檔案到末尾時會傳回-1，

我們利用這個特點來讀取一個txt檔案測試一下，

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class IOTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileInputStream f=new FileInputStream("data.txt");
        int ch;
        while((ch=f.read())!=-1){
            System.out.println(ch);
        }
        f.close();
    }
}
           

這裡有一個小問題，既然read方法每次讀取的是一個位元組，為什麼不用byte類型接收而用int類型，

因為位元組輸入流可以操作任意類型的檔案，比如圖檔音頻等，這些檔案底層都是以二進制形式存儲的，

如果每次讀取傳回的類型都是byte，有可能讀到11111111，這個二進制補碼代表的數字為-1，而程式碰到-1後就會停止讀檔案，

後面的資料就沒有辦法讀到了，是以在讀取的時候用int類型接收，如果是11111111，那麼前面也會補足24個0湊夠4個位元組，然後傳回

這樣就可以保證正常讀取後面的資料了。

2.2FileOutputStream

FileOutputStream是檔案輸出流，是用于将資料寫入File或者FileDescriptor的輸出流。

FileOutputStream用于寫入諸如圖像資料之類的原始位元組的流，我們一般用的是write方法，

void write(byte b[])//将b.length個位元組從指定的byte數組寫入檔案輸出流中
void write(byte b[],int off,int len)//将指定byte數組從偏移量off開始的len個位元組寫入檔案輸出流
void write(int b)//将指定位元組寫入檔案輸出流
           

我們往txt檔案寫入字元串"java"試一下，

FileOutputStream f=new FileOutputStream("dataOutput.txt");
        f.write(106);//字元j（雖然寫入的是一個int數，但是會自動去除前3個八位，變為byte一個位元組）
        f.write(97);//字元a
        f.write(118);//字元v
        f.write(97);//字元a

        f.close();
           

2.3FileOutputStream追加

當我們想保留原來檔案的内容，并在原來内容的基礎上添加一些字元，這時就不能隻用檔案名構造FileOutputStream()了，

因為用檔案名構造FileOutputStream對象，在建立對象的時候如果沒有檔案會幫我們建立檔案，如果有則會将檔案清空再重新寫入，

我們需要添加一個額外的布爾參數append，append如果為true ，則位元組将被寫入檔案的末尾而不是開頭，也就是不會覆寫前面的内容

FileOutputStream(File file, boolean append)//建立檔案輸出流以寫入由指定的 File對象表示的檔案
FileOutputStream(String name, boolean append)//建立檔案輸出流以指定的名稱寫入檔案
           

我們來測試一下，接着上面的内容"java"，繼續再寫入一個"java"。

FileOutputStream f=new FileOutputStream("dataOutput.txt",true);
        f.write(106);
        f.write(97);
        f.write(118);
        f.write(97);

        f.close();
           

2.4拷貝檔案

在java檔案流中，拷貝檔案一般有四種方式。

2.4.1按位元組逐個拷貝

FileInputStream fis=new FileInputStream("luffy.jpg");
        FileOutputStream fos=new FileOutputStream("luffyCopy.jpg");

        int b;
        while((b=fis.read())!=-1){
            fos.write(b);//逐個位元組拷貝，複制圖檔
        }
        fis.close();
        fos.close();
           

可以看到圖檔已經拷貝成功了。

但是這種速度非常慢，是逐個位元組進行拷貝的，如果碰到比較大的檔案效率就會很低。

2.4.2位元組數組整體拷貝

如果遇到位元組數比較多的檔案，拷貝的時候時間消耗就會比較大，這裡我們可以用到available方法，

int availabe()//傳回檔案可以讀取的位元組個數

int read(byte[] b)//從輸入流中将最多b.length個位元組的資料讀取到byte數組中，并傳回讀取的有效位元組個數
int read(byte[] b，int off, int len)//從輸出流中将最多len個位元組的資料讀取到byte數組中，開始位置為off，并傳回讀取的有效位元組個數

int write(byte[] b)//将b.length個位元組從指定byte數組寫入檔案輸出流，并傳回寫入的有效位元組個數
int write(byte[] b，int off, int len)//将指定byte數組從偏移量off開始的len個位元組寫入檔案輸出流，并傳回寫入的有效位元組個數
           

那麼我們看看如何使用available方法拷貝位元組數組，

FileInputStream fis=new FileInputStream("testVideo.avi");
        FileOutputStream fos=new FileOutputStream("testVideoCopy.avi");

        byte arr[]=new byte[fis.available()];
        fis.read(arr);
        fos.write(arr);

        fis.close();
        fos.close();
           

這種方式相比于一個位元組一個位元組讀取，效率快了很多，但是在開發中這種方式還是不常用的，

因為如果檔案大小過大的話，一次将檔案讀取到程式中，JVM可能會出現記憶體溢出的錯誤，是以在開發中這兩種方法都不常用。

2.4.3小數組拷貝

小數組拷貝就是定義一個容量相對小的數組，讓數組一次無法接收完檔案流中的資料，

然後不斷讀取寫入，讀取寫入直到檔案流中沒有資料了，我們來看看代碼如何實作，

FileInputStream fis=new FileInputStream("testVideo.avi");
        FileOutputStream fos=new FileOutputStream("testVideoCopy.avi");

        byte arr[]=new byte[1024];//這裡一般定義為1024，也可以自己設定為其他較小的數字（最好為1024的整數倍）
        int len;
        while((len=fis.read(arr))!=-1){//當檔案流中還有資料時
            fos.write(arr,0,len);//寫入讀取進來的有效資料
        }

        fis.close();
        fos.close();
           

2.4.4緩沖位元組流拷貝

緩沖位元組流就是用到了BufferedInputStream和BufferedOutputStream，其構造方法如下，

BufferedInputStream(InputStream in)//使用輸入流in建立一個BufferedInputStream對象，供以後使用
BufferedInputStream(InputStream in, int size)//使用輸入流in建立BufferedInputStream，具有指定緩沖區大小size

BufferedOutputStream(OutputStream out)//建立一個新的緩沖輸出流，以将資料寫入指定的底層輸出流
BufferedOutputStream(OutputStream out, int size)//建立一個新的緩沖輸出流，以便以指定的緩沖區大小将資料寫入指定的底層輸出流
           

當建立BufferedInputStream時，将建立一個内部緩沖區數組，大小一般為1024*8個位元組，裝滿後一次重新整理到檔案上，

當從流中讀取或跳過位元組時，内部緩沖區将根據需要從所包含的輸入流中重新填充，一次有多個位元組，

然後我們使用緩沖位元組流對象進行讀寫操作，其功能與前面的讀寫相同，我們看看如何具體使用的，

FileInputStream fis=new FileInputStream("data.txt");
        FileOutputStream fos=new FileOutputStream("dataCopy.txt");
        BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(fis);
        BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(fos);

        int len;
        while((len=bis.read())!=-1){//當檔案流中還有資料時
            bos.write(len);//寫入讀取進來的有效資料
        }

        bis.close();
        bos.close();
        fis.close();
        fos.close();
           

2.5flush和close方法

• flush()方法
  • 用來重新整理緩沖區的，将緩沖區的位元組全部都重新整理到檔案上，重新整理之後可以再次寫出資料
• close()方法
  • 用于關閉流釋放資源的，如果是帶緩沖區的流對象使用close方法，會先重新整理緩沖區再關閉流，将緩沖區的位元組全部都重新整理到檔案上，關閉之後不可以寫出資料

2.6位元組流操作中文

位元組流在讀取中文的時候，因為一個中文用兩個位元組表示，位元組流一個位元組一個位元組讀取時有可能會讀到半個中文，造成亂碼，

如果我們用小數組來讀取，那麼怎麼設定小數組的大小也是一個問題，如果大小設定為兩個，那麼兩個中文之間要是有一個标點符号一樣還是會亂碼，

是以我們一般使用字元流讀取中文，在用位元組流讀取中文時可能會出現亂碼的情況，

在位元組流寫出中文時，位元組流直接操作的是位元組，是以寫出中文也必須将字元串轉換為位元組數組再寫出，

比如write("你好".getBytes())，再比如寫回車換行為write("\r\n".getBytes())  

2.7流的異常處理

2.7.1老版本（1.6版本及以前）

import java.io.*;

public class IOTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileInputStream fis=null;
        FileOutputStream fos=null;
        try{//try finally語句保證了建立輸出流有異常時，輸入流可以正常關閉
            fis=new FileInputStream("data.txt");
            fos=new FileOutputStream("dataCopy.txt");

            int b;
            while((b=fis.read())!=-1){
                fos.write(b);
            }
        }finally {//裡面的try finally嵌套保證fis關閉異常時可以正常關閉fos
            try{
                if(fis!=null)
                    fis.close();
            }finally {
                if(fos!=null)
                    fos.close();
            }
        }
    }
}
           

2.7.2新版本（1.7版本）

import java.io.*;

public class IOTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try(
            FileInputStream fis=new FileInputStream("data.txt");
            FileOutputStream fos=new FileOutputStream("dataCopy.txt");
        ){
            int b;
            while((b=fis.read())!=-1) {
                fos.write(b);
            }
        }
        //不用顯示寫close關閉流，在try後的小括号中建立流對象，
        //執行完大括号的代碼後，流對象會自動關閉
    }
}
           

注意，小括号中不能建立不具備自動關閉功能的對象（需要實作AutoCloseable接口）。

2.8給圖檔加密

給圖檔加密實作起來比較簡單，将讀出來的位元組通過自己設計的編碼規則對應到另外的一個數，再将結果儲存輸出，

解碼的時候按照編碼規計算出原來的位元組碼，即可得到原來的照片了，我們看看具體如何實作，

import java.io.*;

public class IOTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream("luffy.jpg"));
        BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("luffyEncrypt.jpg"));

        int b;
        while((b=bis.read())!=-1){
            //異或操作使用兩次就會得到數本身，解碼的時候再異或一次即可得到原位元組碼
            bos.write(b^123);//将得到的位元組碼異或123
        }
        bis.close();
        bos.close();

        Decode();
    }

    public static void Decode() throws IOException {
        BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream("luffyEncrypt.jpg"));
        BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("luffyDecode.jpg"));

        int b;
        while((b=bis.read())!=-1){
            bos.write(b^123);//異或123進行解碼
        }
        bis.close();
        bos.close();
    }
}
           

我們看看原圖檔，加密後圖檔和解密後的圖檔（順序為依次從左至右），

2.9拷貝檔案

要求在控制台錄入檔案的路徑，将檔案拷貝到目前項目下，

我們定義一個方法，擷取鍵盤錄入的檔案路徑，并且封裝成File對象傳回，

import java.io.*;
import java.util.Scanner;

public class IOTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        File file = getFile();//擷取檔案
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file));
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file.getName()));

        int b;
        while ((b = bis.read()) != -1) {
            bos.write(b);
        }

        bis.close();
        bos.close();
        System.out.println("拷貝成功");
    }

    public static File getFile() {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("請輸入檔案路徑名：");
        while (true) {
            String fileDir = scanner.nextLine();
            File file = new File(fileDir);
            if (!file.exists()) {
                System.out.println("路徑下不存在該檔案，請重新輸入檔案路徑名：");
            } else if (file.isDirectory()) {
                System.out.println("輸入的路徑為檔案夾路徑，請重新輸入檔案路徑名：");
            } else {
                return file;//傳回檔案
            }
        }
    }
}
           

我們檢查一下目前目錄下有沒有剛剛的ico.ico檔案，可以看到正确拷貝過來了。 

2.10錄入資料拷貝到檔案

要求将鍵盤錄入的資料拷貝到目前項目下的data.txt檔案中，鍵盤錄入的資料當遇到quit時退出，

import java.io.*;
import java.util.Scanner;

public class IOTest{
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Scanner sc=new Scanner(System.in);
        FileOutputStream fos=new FileOutputStream("data.txt");
        System.out.println("請鍵盤輸入資料，輸入quit結束：");

        while(true){
            String line=sc.nextLine();
            if("quit".equals(line)){
                break;
            }else{
                fos.write(line.getBytes());//字元串寫出必須轉換為位元組數組
                fos.write("\r\n".getBytes());//寫入換行
            }
        }

        fos.close();
        System.out.println("程式已退出");
    }
}
           

我們檢查一下文本檔案的内容，發現正确寫入了内容，