IO概述

1.1 什么是IO

生活中，你肯定经历过这样的场景。当你编辑一个文本文件，忘记了ctrl+s ，可能文件就白白编辑了。当你电脑上插入一个U盘，可以把一个视频，拷贝到你的电脑硬盘里。那么数据都是在哪些设备上的呢？键盘、内存、硬盘、外接设备等等。

我们把这种数据的传输，可以看做是一种数据的流动，按照流动的方向，以内存为基准，分为输入input 和输出output ，即流向内存是输入流，流出内存的输出流。

Java中I/O操作主要是指使用java.io包下的内容，进行输入、输出操作。输入也叫做读取数据，输出也叫做作写出数据。

1.2 IO的分类

根据数据的流向分为：输入流和输出流。

• 输入流 ：把数据从其他设备上读取到内存中的流。
• 输出流 ：把数据从内存 中写出到其他设备上的流。

格局数据的类型分为：字节流和字符流。

• 字节流 ：以字节为单位，读写数据的流。
• 字符流 ：以字符为单位，读写数据的流。

1.3 IO的流向说明图解

1.4 顶级父类们

第二章 字节流

2.1 一切皆为字节

一切文件数据(文本、图片、视频等)在存储时，都是以二进制数字的形式保存，都一个一个的字节，那么传输时一样如此。所以，字节流可以传输任意文件数据。在操作流的时候，我们要时刻明确，无论使用什么样的流对象，底层传输的始终为二进制数据。

2.2 字节输出流【OutputStream】

java.io.OutputStream抽象类是表示字节输出流的的所有类的超类，将指定的字节信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能的方法。

子类共性的成员方法：

• public void close(): 关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
• public void flush() ：刷新此输出流并强制任何缓冲的输出字节被写出。
• public void write(byte[] b)：将 b.length字节从指定的字节数组写入此输出流。
• public void write(byte[] b, int off, int len) ：从指定的字节数组写入 len字节，从偏移量 off开始输出到此输出流。
• public abstract void write(int b) ：将指定的字节输出流。

小贴士：

close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

2.3 FileOutputStream类

java.io.FileOutputStream extends OutputStream

FileOutputStream:文件字节输出流

作用：把内存中的数据写到硬盘的文件中

OutputStream有很多子类，我们从最简单的一个子类开始。

java.io.FileOutputStream 类是文件输出流，用于将数据写出到文件。

构造方法

• public FileOutputStream(File file)：创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。
  • File file：目的地是一个文件
• public FileOutputStream(String name)： 创建文件输出流以指定的名称写入文件。
  • String name：目的地是一个文件的路径

构造方法的作用：

1. 创建一个FileOutputStream对象
2. 会根据构造方法中传递的文件/文件路径，创建一个空的文件
3. 会吧FileOutputStream对象指向创建好的文件

写入数据的原理（内容-->硬盘）

将内存中的数据写入硬盘中

? java程序 --> JVM（java虚拟机）--> OS（操作系统）-->OS调用写数据的方法--> 把数据写到文件中

字节输出流的使用步骤（重点）：

1. 创建一个FileOutputStream对象，构造方法中传递写入数据的目的地
2. 调用FileOutputStream对象中的方法write，把数据写入到文件中
3. 释放资源（流使用会占用内存，使用完毕要把内存清空）。

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有这个文件，会创建该文件。如果有这个文件，会清空这个文件的数据。

写出字节数据

1. 写出字节：write(int b) 方法，每次可以写出一个字节数据，代码使用演示：

public static void main(String[] args)throws IOException{
    // 创建一个FileOutputStream对象，构造方法中传递写入数据的目的地
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("c://test//a.txt");
    // 调用FileOutputStream对象中的方法write，把数据写入到文件中
    fos.write(36);
    // 释放资源（流使用会占用内存，使用完毕要把内存清空）。
    fos.close();
}

小贴士：

1. 虽然参数为int类型四个字节，但是只会保留一个字节的信息写出。
2. 流操作完毕后，必须释放系统资源，调用close方法，千万记得。

写出指定长度字节数组

write(byte[] b, int off, int len) ,每次写出从off索引开始，len个字节

把字符串转换为字节数组

? 写入字符的方法：可以使用String类中的方法把字符转换为字节数组byte[] getBytes() 把字符串转换为字节数组

public class Demo02OutputStream {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:\\develop\\Projects\\IdeaProjects\\03_API\\09_IOAndPerties\\a.txt");
        byte[] arr = {66,67,68,69};
        fos.write(arr);
        /*
        写出指定长度字节数组**：`write(byte[] b, int off, int len)` ,
        每次写出从off索引开始，
        len个字节，代码使用演示：
         */
        fos.write(arr,2,2);
        /*
            写入字符的方法：可以使用String类中的方法把字符转换为字节数组
            byte[] getBytes() 把字符串转换为字节数组
         */
        byte[] bytes = "你好".getBytes();
        System.out.println(Arrays.toString(bytes));
        // [-28, -67, -96, -27, -91, -67]
        fos.write(bytes);
        fos.close();

    }
}

数据追加续写以及换行

经过以上的演示，每次程序运行，创建输出流对象，都会清空目标文件中的数据。如何保留目标文件中数据，还能继续添加新数据呢？

• public FileOutputStream(File file, boolean append)： 创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。
• public FileOutputStream(String name, boolean append)： 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

参数：

? string name，File file：写入数据的目的地

? boolean append：追加续写的开关

? true：创建对象不会覆盖源文件，继续在文件的末尾追加写数据

? false：创建一个新文件，覆盖原文件

写换行：符号

1. Windows：\r\n
2. Linux:/n
3. max:/r

示例代码

public static void main(String[] args){
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:\\Text\\a.txt");
    for(int i = 0;i<10;i++){
        fos.write("你好".getBytes);
        fos.write("\r\n".getBytes);
    }
    fos.close();
}

• 回车符\r和换行符\n ：
  • 回车符：回到一行的开头（return）。
  • 换行符：下一行（newline）。
• 系统中的换行：
  • Windows系统里，每行结尾是 回车+换行 ，即\r\n；
  • Unix系统里，每行结尾只有 换行 ，即\n；
  • Mac系统里，每行结尾是 回车 ，即\r。从 Mac OS X开始与Linux统一。

2.4 字节输入流【InputStream】

java.io.InputStream 抽象类是表示字节输入流的所有类的超类，可以读取字节信息到内存中。它定义了字节输入流的基本共性功能方法。

• public void close() ：关闭此输入流并释放与此流相关联的任何系统资源。
• public abstract int read()： 从输入流读取数据的下一个字节。
• public int read(byte[] b)： 从输入流中读取一些字节数，并将它们存储到字节数组 b中 。

java.io.FileInputStream extends InputStream

FileInputStream: 文件字节输入流

作用：把硬盘文件中的数据，读取到内存中使用

小贴士：

close方法，当完成流的操作时，必须调用此方法，释放系统资源。

读取数据的（硬盘--> 内存）

将硬盘中的文件读取到内存中

java程序--> JVM-->OS-->OS读取数据的方法--> 读取文件

构造方法

• FileInputStream(File file)： 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的 File对象 file命名。
  • File file ： 文件
• FileInputStream(String name)： 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ，该文件由文件系统中的路径名 name命名。
  • String name：文件的路径

构造方法的作用：

1. 会创建一个FileInputStream对象
2. 会把FileInputeStream对象指定构造方法中读取文件

当你创建一个流对象时，必须传入一个文件路径。该路径下，如果没有该文件,会抛出FileNotFoundException 。

字节输入流的使用步骤（重点）：

1. 创建FileInputStream对象，构造方法中绑定要读取的数据源
2. 使用 FileInputStream对象中的方法read，读取文件
3. 释放资源

读取字节数据

1. 读取字节：read方法，每次可以读取一个字节的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回-1，

   代码演示：

public static void main(String[] args) throws IOException{
    // 创建FileInputStream对象，构造方法中绑定要读取的数据源   相对路径和绝对路径都可以
    // 假如read.txt 存储的是abc
    FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
    // 使用 FileInputStream对象中的方法read，读取文件
    int read = fis.read();
    System.out.println(read);// 97 a    
    read = fis.read();
    System.out.println((char) read);// b
    read = fis.read();
    System.out.println(read);// 99 c
    // 读取到末尾,返回-1
    read = fis.read();
    System.out.println(read);// -1 

    // 利用循环
    int read = 0;
    while((read.fis.read())!=-1){
        System.out.println((char) read);
    }
    // 关闭资源
        fis.close();
}

小贴士：

1. 虽然读取了一个字节，但是会自动提升为int类型。
2. 流操作完毕后，必须释放系统资源，调用close方法，千万记得。

2. 使用字节数组读取：int read(byte[] b)，每次读取b的长度个字节到数组中，返回读取到的有效字节个数，读取到末尾时，返回-1 ，

   String类的构造方法

   ? String(byte[] bytes):把字节数组转换为字符串

   ? String(byte[] bytes,int offset,int length) 把字节数组的一部分转换为字符串

   ? offset ：数组开始的索引

   ? length：转换的字节个数

   明确两件事：

   1. 方法的参数byte[] 的作用？

      1. 起到缓冲的作用，存储每次读取到的多个字节
      2. 数组的长度一般定义为1024（1kb）或者1024的整数倍

   2. 方法的返回值int是什么？

      获取读取到的有效字节数

   代码使用演示：

public static void main(String[] args){        
   // 1. 创建FileInputStream对象，构造方法中绑定要读取的数据源
	FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");// 文件中为abcde
    // 2. 使用 FileInputStream对象中的方法read，读取文件
   // int read(byte[] b) 从输出流中读取一定数量的字节，并将其存储在缓冲区数组 b 中
	int len = 0;
    byte[] bytes = new byte[2];
    // 获取读取到的有效字节数
    int len = fis.read(bytes);
    System.out.println(len);
    System.out.println(Arrays.toString(bytes));
    System.out.println(new String(bytes));
    
    len = fis.read(bytes);
    System.out.println(len);
    System.out.println(Arrays.toString(bytes));
    System.out.println(new String(bytes));
    
    len = fis.read(bytes);
    System.out.println(len);
    System.out.println(Arrays.toString(bytes));
    System.out.println(new String(bytes));
    // 输出结果：
ab
cd
ed
    // 或者使用循环
    byte[] b = new byte[1024];
    // 存储读取到的多个字节
    int len = 0;
    // 记录每次读取到的有效字节个数
    while((len = fis.read(b))!=-1){
        System.out.println(new String(bytes));
    }
}

错误数据d，是由于最后一次读取时，只读取一个字节e，数组中，上次读取的数据没有被完全替换，所以要通过len ，获取有效的字节，代码使用演示：

小贴士：

使用数组读取，每次读取多个字节，减少了系统间的IO操作次数，从而提高了读写的效率，建议开发中使用。

2.6 字节流练习：图片复制

复制原理图解

文件复制练习：一读一写

明确：

? 数据源：c:\1.jpg

? 数据的目的地：d:\1.jpg

文件复制步骤：

1. 创建一个字节输入流对象，构造方法中绑定要读取的数据源
2. 创建一个字节输出流对象，构造方法中绑定要写入的目的地
3. 使用字节输入流对象中的方法read读取文件
4. 使用字节输出流中的方法write，把读取到的字节写入到目的地的文件中
5. 释放资源

示例代码

public static void main(String[] args){
    long s = System.currentTimeM();
    // 1. 创建一个字节输入流对象，构造方法中绑定要读取的数据源(将硬盘中的文件读取到内存中)
    FileInputStream fis = new FileInputStream("C:\\Test\\1.jpg");
    // 2.创建一个字节输出流对象，构造方法中绑定要写入的目的地(将内存中的数据写入硬盘中)
    FileoutputStream fos = new FileOutputStream("D:\\Test\\1.jpg");
    
    // 3.使用字节输入流对象中的方法read读取文件
    // 一次读取一个字节写入一个字节的方式
    int len = 0;
    while((len = fis.read())!= -1){
        // 4.使用字节输出流中的方法write，把读取到的字节写入到目的地的文件中
        fos.write(len);
    }
    
    // 或者使用循数组缓冲读取多个字节，写入多个字节
    byte[] bytes = new byte[1024];
    // 3.使用字节输入流对象中的方法read读取文件
    int l = 0;
    while((l = fis.read(bytes))!=-1){
        fos.write(bytes,0,len)
    }
    
    // 5.释放资源（先关写的，后关读的。如果写完了，也肯定读取完了）
    fos.close();
    fis.close();
    // 测试运行的时间
    long e = System.currentTimeM();
    System.out.println("程序运行时间为："+(e-s)+"毫秒");
}

小贴士：

流的关闭原则：先开后关，后开先关。

IO 和字节流