Java IO體系筆記

前言：

此文适合JAVA IO體系的朋友。

主題：

Java IO：即 Java 輸入 / 輸出系統。

Java 的輸入和輸出：讀資料就用輸入（InputStream/Reader）， 寫資料就用輸出（OutputStream/Writer）。

Stream：Java 中将資料的輸入輸出抽象為流，流是一組有順序的，單向的，有起點和終點的資料集合，就像水流。按照流中的最小資料單元又分為位元組流和字元流。

1. 位元組流：以 8 位（即 1 byte，8 bit）作為一個資料單元，資料流中以【位元組】為最小資料單元。
2. 字元流：以 16 位（即 1 char，2 byte，16 bit）作為一個資料單元，資料流中以【字元】為最小資料單元（Java 中的字元是 Unicode 編碼，一個字元占用兩個位元組）。 

1.IO體系常用流類

Java IO體系

2.IO分類

3.歸納總結

歸納前，先區分節點流和處理流。Java io又分為節點流和處理流，節點流是真正直接處理資料的；處理流是裝飾加工節點流的。

節點流

• 檔案流：FileInputStream，FileOutputStrean，FileReader，FileWriter，它們都會直接操作檔案，直接與 OS 底層互動。是以他們被稱為節點流 （使用這幾個流的對象之後，需要關閉流對象，因為 java 垃圾回收器不會主動回收。不過在 Java7 之後，可以在 try() 括号中打開流，最後程式會自動關閉流對象，不再需要顯示地 close） 
• 數組流：ByteArrayInputStream，ByteArrayOutputStream，CharArrayReader，CharArrayWriter，對數組進行處理的節點流。 字元串流：StringReader，StringWriter，其中 StringReader 能從 String 中讀取資料并儲存到 char 數組
• 管道流：PipedInputStream，PipedOutputStream，PipedReader，PipedWrite，對管道進行處理的節點流。

處理流

處理流是對一個已存在的流的連接配接和封裝，通過所封裝的流的功能調用實作資料讀寫。如 BufferedReader。 處理流的構造方法總是要帶一個其他的流對象做參數。 常用處理流（通過關閉處理流裡面的節點流來關閉處理流）

• 緩沖流 ：BufferedImputStrean，BufferedOutputStream，BufferedReader ，BufferedWriter，需要父類作為參數構造，增加緩沖功能，避免頻繁讀寫硬碟，可以初始化緩沖資料的大小，由于帶了緩沖功能，是以就寫資料的時候需要使用 flush 方法，另外，BufferedReader 提供一個 readLine( ) 方法可以讀取一行，而 FileInputStream 和 FileReader 隻能讀取一個位元組或者一個字元，是以 BufferedReader 也被稱為行讀取器。
• 轉換流：InputStreamReader，OutputStreamWriter，要 inputStream 或 OutputStream 作為參數，實作從位元組流到字元流的轉換，我們經常在讀取鍵盤輸入（System.in）或網絡通信的時候，需要使用這兩個類。
• 資料流：DataInputStream，DataOutputStream，提供将基礎資料類型寫入到檔案中，或者讀取出來。

3.1位元組輸入流

1. InputStream 是所有的輸入位元組流的父類，它是一個抽象類。
2. PushbackInputStream、DataInputStream 和 BufferedInput Stream都是處理流，他們的的父類是 FilterInputStream。
3. ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream 是三種基本的媒體流，它們分别從 Byte 數組、StringBuffer、和本地檔案中讀取資料。PipedInputStream 是從與其它線程共用的管道中讀取資料。

3.2位元組輸出流

1. OutputStream 是所有的輸出位元組流的父類，它是一個抽象類。
2. ByteArrayOutputStream、FileOutputStream 是兩種基本的媒體流，它們分别向 Byte 數組、和本地檔案中寫入資料。
3. PipedOutputStream 是向與其它線程共用的管道中寫入資料。
4. BufferedOutputStream、DataOutputStream 和 PrintStream 都是處理流，他們的的父類是 FilterOutputStream。

3.3字元輸入流

1. Reader 是所有的輸入字元流的父類，它是一個抽象類。
2. CharReader、StringReader 是兩種基本的媒體流，它們分别将 Char 數組、String 中讀取資料。PipedReader 是從與其它線程共用的管道中讀取資料。
3. BufferedReader 很明顯就是一個裝飾器，它和其子類負責裝飾其它 Reader 對象。
4. FilterReader 是所有自定義具體裝飾流的父類，其子類 PushbackReader 對 Reader 對象進行裝飾，會增加一個行号。
5. InputStreamReader 是一個連接配接位元組流和字元流的橋梁，它将位元組流轉變為字元流。

3.4字元輸入流

1. Writer 是所有的輸出字元流的父類，它是一個抽象類。
2. CharArrayWriter、StringWriter 是兩種基本的媒體流，它們分别向 Char 數組、String 中寫入資料。PipedWriter 是向與其它線程共用的管道中寫入資料。
3. BufferedWriter 是一個裝飾器為 Writer 提供緩沖功能。
4. PrintWriter 和 PrintStream 極其類似，功能和使用也非常相似。
5. OutputStreamWriter 是 OutputStream 到 Writer 轉換的橋梁，它的子類 FileWriter 其實就是一個實作此功能的具體類。

4.JAVA IO 常見面試題

1、位元組流和字元流的差別？

• 讀寫機關不同：位元組流以位元組（8 bit）為機關，字元流以字元為機關。
• 處理對象不同：位元組流能處理所有類型的資料（如圖檔、avi 等），而字元流隻能處理字元類型的資料。
• 位元組流沒有緩沖區，是直接輸出的，而字元流是輸出到緩沖區的。是以在輸出時，位元組流不調用 colse() 方法時，資訊已經輸出了，而字元流隻有在調用 close() 方法關閉緩沖區時，資訊才輸出。要想字元流在未關閉時輸出資訊，則需要手動調用 flush() 方法。

2、什麼叫對象序列化，什麼是反序列化，實作對象序列化需要做哪些工作？

• 對象序列化：将對象以二進制的形式儲存在硬碟上；
• 反序列化：将二進制的檔案轉化為對象讀取；

• 實作 serializable 接口可以實作對象序列化，其中沒有需要實作的方法，implements Serializable 隻是為了标注該對象是可被序列化的。

  例如，在 web 開發中，如果對象被儲存在了 Session 中，tomcat 在重新開機時要把 Session 對象序列化到硬碟，這個對象就必須實作 Serializable 接口。如果對象要經過分布式系統進行網絡傳輸，被傳輸的對象就必須實作 Serializable 接口。

3、什麼是 Filter 流有哪些？

FilterStream 是一種 IO 流，主要作用是用來對存在的流增加一些額外的功能，像給目标檔案增加源檔案中不存在的行數，或者增加拷貝的性能等。在 java.io 包中主要由 4 個可用的 filter Stream。兩個位元組 filter stream，兩個字元 filter stream。分别是：FilterInputStream，FilterOutputStream，FilterReader and FilterWriter. 這些類是抽象類，不能被執行個體化的。

FilterInputStream 流的子類：

• DataInputStream 可以把包括基本類型在内的資料和字元串按順序從資料源讀入，它有一些特殊的方法如 readInt()，readDouble() 和 readLine() 等可以讀取一個 int，double 和一個 string。
• BufferedInputStream 增加性能。
• PushbackInputStream 推送要求的位元組到系統中。
• 注：其它子類見 Java io 分類圖。

4、說說 RandomAccessFile?

它在 java.io 包中是一個特殊的類，既不是輸入流也不是輸出流，它兩者都可以做到。他是 Object 的直接子類。通常來說，一個流隻有一個功能，要麼讀，要麼寫。但是 RandomAccessFile 既可以讀檔案，也可以寫檔案。而且 RandomAccessFile 支援對檔案的随機通路。