Java进阶—缓冲流、转换流、序列化流、打印流

一、缓冲流

缓冲流也叫高效流，是对四个基本的FileXxx流的增强，所以也是4个流，按照数据类型分为：

字节缓冲流：BufferedInputStream,BufferedOutputStream字符缓冲流：BufferedReader,BufferedWriter


缓冲流的基本原理：

在创建流对象是，【会创建一个内置的默认大小的缓冲区数组】，通过缓冲区读写，减少系统IO次数，从而提高读写的效率。

1.1、字节缓冲输出流

java.io.BufferedOutputStream extends OutputStreamBufferedOutputStream:字节缓冲输出流


继承自父类的共性成员方法：

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


构造方法：

BufferedOutputStream(OutputStream out) 创建一个新的缓冲输出流，以将数据写入指定的底层输出流BufferedOutputStream(OutputStream out, int size) 创建一个新的缓冲输出流，以将具有指定缓冲区大小的数据写入指定的底层输出流参数：OutputStream out：字节输出流可以传递FileOutputStream，缓冲流会给FileOutputStream增加一个缓冲区，提高FileOutputStream的写入效率int size：指定缓冲流内部缓冲区的大小，不指定就默认


使用步骤（重点）：

1.创建一个FileOutputStream对象，构造方法中绑定要输出的目的地2.创建BufferedOutputStream对象，构造方法中传递FileOutputStream对象，提高FileOutputStream对象效率3.使用BufferedOutputStream对象中的方法write，把数据写入到内部缓冲区中4.使用BufferedOutputStream对象中的方法flush，把内部缓冲区中的数据，刷新到文件中5.释放资源（会先调用flush方法刷新数据，第4步可以省略）


1.2、字节缓冲输入流

java.io.BufferedInputStream extends InputStreamBufferedInputStream:字节缓冲输入流


继承自父类的成员方法：

int read() 从输入流中读取数据的下一个字节，【一次读取一个字节】int read(byte[] b) 从输入流中读取一定数量的字节，并将其存储在缓冲区数组b中void close() 关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源


构造方法：

BufferedInputStream(InputStream in) 创建一个BufferedInputStream并保存其参数，即输入流in，以便将来使用BufferedInputStream(InputStream in, int size) 创建具有指定缓冲区大小的BufferedInputStream，并保存其参数，即输入流in，以便将来使用。参数：InputStream in：字节输入流可以传递FileInputStream，缓冲流会给FileInputStream增加一个缓冲区，提高FileInputStream的读取效率int size:指定缓冲流内部缓冲区的大小，不指定默认


使用步骤（重点）：

1.创建一个FileInputStream对象，构造方法中绑定要读取的数据源2.创建一个BufferedInputStream对象，构造方法中传递FileInputStream对象，提高FileInputStream对象的读取效率3.使用BufferedInputStream对象中的方法read，读取文件4.释放资源


1.3、字符缓冲输出流

java.io.BufferedWriter extends WriterBufferedWriter:字符缓冲输出流


继承自父类的共性成员方法：

void write(int c) 写入单个字符void write(char[] cbuf) 写入字符数组void write(char[] cbuf, int off, int len) 写入字符数组的一部分，off数组的开始索引，len写的字符个数void write(String str) 写入字符串void write(String str, int off, int len) 写入字符串的某一部分，off字符串的开始索引，len写的字符个数void flush() 刷新该流的缓冲void close() 关闭此流，但要先刷新它


构造方法：

BufferedWriter(Writer out) 创建一个使用默认大小输出缓冲区的缓冲字符输出流BufferedWriter(Writer out, int size) 创建一个使用给定大小输出缓冲区的新缓冲字符输出流参数：Writer out：字符输出流可以传递FileWriter，会给FileWriter增加一个缓冲区，提高FileWriter的写入效率int size:指定字符缓冲输出流的内部缓冲区的大小，不写默认大小


特有的成员方法：

void newLine() 写一个行分隔符。会根据不同的操作系统获取不同的行分隔符换行：换行符号Windows：\r\nLinux:/nMac：/r


使用步骤：

1.创建字符缓冲输出流对象，构造方法中传递字符输出流2.调用字符缓冲输出流的方法write，把数据写入到内存缓冲区中3.调用字符缓冲输出流的方法flush，把内存缓冲区中的数据刷新到文件中4.释放资源


知识扩展：

System.out.println()其实就是调用了newLine()方法实现了换行操作源码：public void println() {newLine();}


1.4、字符缓冲输入流

java.io.BufferedReader extends ReaderBufferedReader:字符缓冲输入流


继承自父类的共性成员方法：

int read() 读取单个字符并返回。int read(char[] cbuf) 一次读取多个字符，将字符读入数组void close() 关闭该流并释放与之关联的所有资源


构造方法：

BufferedReader(Reader in) 创建一个使用默认大小输入缓冲区的缓冲字符数额入流BufferedReader(Reader in, int size) 创建一个使用指定大小输入缓冲区的缓冲字符输入流参数：Reader in：字符输入流可以传递FIleReader，缓冲流会给FileReader增加一个缓冲区，提高FileReader的读取效率int size:指定输入缓冲区的大小


特有的成员方法：

String readLine() 读取一个文本行，即读取一行数据行的终止符号：通过下列字符之一即可认为某行已经终止：换行(&＃39;\n&＃39;)、回车(&＃39;\r&＃39;)或回车后直接跟着换行(\r\n)返回值：包含该行内容的字符串，不包含任何终止符，如果已经到达流末尾，则返回null,不是-1


使用步骤：

1.创建一个字符缓冲输入流对象，构造方法中传递字符输入流对象2.使用字符缓冲输入流中的方法read或者readLine读取文本3.释放资源


二、转换流

字符编码和字符集：

编码：字符（能看懂）-->字节（看不懂）
解码：字节（看不懂）-->字符（能看懂）


字符编码（Character Encoding）:就是一套自然语言的字符与二进制数之间的对应规则

编码表：生活中文字和计算机中二进制的对应规则

字符集（Charset）:也叫编码表，是一个系统支持的所有字符的集合，包括各国家文字、标点符号、图形符号、数字等。

常见的字符集有：ASCII字符集、GBK字符集、Unicode字符集等。

一套字符集必然至少有一套字符编码。

ASCII字符集：ASCII编码GBK字符集：GBK编码Unicode字符集：UTF8编码、UTF16编码、UTF32编码注意：GBK中两个字节表示一个中文，UTF8中3个字节表示一个中文。


可见，当指定了编码，它对应的字符集自然就指定了，所以编码才是我们最终要关心的。

2.1 FileWriter & FileReader

FileReader可以读取IDE默认编码格式（UTF-8）的文件

FileReader读取系统默认编码格式（GBK）会产生乱码

FileReader只能使用IDE默认编码表（UTF-8）

源码解析：

public FileReader(String fileName) throws FileNotFoundException {super(new FileInputStream(fileName));
}


可见，FileReader底层也是通过【字节输入流】读取字节，然后在通过FileReader将字节转换为字符（FileReader查询UTF-8码表，字节转换为字符即为解码的过程）。

2.2 如何读取GBk编码的文件？

使用转换流InputStreamReader：

【InputStreamReader是字节流通向字符流的桥梁】，可以查询IDE默认码表（UTF-8），也可以查询指定编码表。


同理，对于FileWriter来说，只能使用IDE默认码表（UTF-8），将内存中的数据写入到硬盘中。

我们可以使用转换流OutputStreamWriter，指定编码格式。【OutputStreamWriter是字符流通向字节流的桥梁】。

源码解析：

public class FileWriter extends OutputStreamWriter {public FileWriter(String fileName) throws IOException {super(new FileOutputStream(fileName));}
}


可见，FileWriter底层是通过字节输出流将字符转换为字节（即编码的过程）

2.3转换流作用

转换流可以指定编码表。

2.4 java.io.OutputStreamWriter extends Writer

缓冲流OutputStreamWriter:是字符流转换为字节流的桥梁：可使用指定的charset将要写入流中的字符编码成字节。

继承自父类的共性成员方法：

void write(int c) 写入单个字符void write(char[] cbuf) 写入字符数组void write(char[] cbuf, int off, int len) 写入字符数组的一部分，off数组的开始索引，len写的字符个数void write(String str) 写入字符串void write(String str, int off, int len) 写入字符串的某一部分，off字符串的开始索引，len写的字符个数void flush() 刷新该流的缓冲void close() 关闭此流，但要先刷新它


构造方法：

OutputStreamWriter(OutputStream out) 创建使用默认字符编码的OutputStreamWriterOutputStreamWriter(OutputStream out, String CharsetName) 创建使用指定字符集的OutputStreamWriter参数：OutputStream out:字节输出流，可以用来写转换之后的字节到文件中String CharsetName：指定的编码表名称，，不区分大小写，不指定默认使用UTF-8


使用步骤：

1.创建一个OutputStreamWriter对象，构造方法中传递字节输出流和指定的编码表名称2.使用OutputStreamWriter对象中的方法writer，把字符转换为字节，存储到缓冲区中（即编码的过程）3.使用OutputStreamWriter对象中的方法flush，把内存缓冲区中的字节刷新到文件中（使用字节输出流写字节的过程）4.释放资源


2.5 java.io.InputStreamReader extends Reader

缓冲流InputStreamReader:是字节流通向字符流的桥梁：它使用指定的charset读取字节并将其解码为字符。

继承自父类的共性成员方法：

int read() 读取单个字符并返回。int read(char[] cbuf) 一次读取多个字符，将字符读入数组void close() 关闭该流并释放与之关联的所有资源


构造方法：

InputStreamReader(InputStream in) 创建一个使用IDE默认字符集（Unicode字符集）的InputStreamReaderInputStreamReader(InputStream in, String charsetName) 创建使用指定字符集的InputStreamReader参数：InputStream in：字节输入流，用来读取文件中保存的字节String charsetName：指定的编码表名称，，不区分大小写，不指定默认使用UTF-8


使用步骤：

1.创建InputStreamReader对象，构造方法中传递字节输入流和指定的编码表名称2.使用InputStreamReader对象中的方法read读取文件3.释放资源注意事项：构造方法中指定的编码表名称要和文件的编码格式一样，否则会产生乱码


三、序列化流

1.序列化流

把对象以流的方式，写入到文件中保存，叫写对象，也叫对象的序列化。

对象中包含的不仅仅是字符，使用字节流

ObjectOutputStream：对象的序列化流

java.io.ObjectOutputStream extends OutputStreamObjectOutputStream:对象的序列化流作用：把对象以流的方式写入到文件中保存


构造方法：

ObjectOutputStream(OutputStream out) 创建写入指定OutputStream的ObjectOutputStream参数：OutputStream out：字节输出流


特有的成员方法：

void writeObject(Object obj) 将指定的对象写入ObjectOutputStream


使用步骤：

1.创建ObjectOutputStream对象，构造方法中传递字节输出流2.使用ObjectOutputStream对象中的方法writeObject，把对象写入到文件中3.释放资源


遇到的问题：

抛出了异常：NotSerializableException对于该异常的介绍：当实例需要具有序列化接口时，抛出此异常。序列化运行时或实例的类会抛出此异常。参数应该为该类的名称。


产生NotSerializableException异常的原因：

public interface Serializable类通过实现java.io.Serializable接口以启用其序列化功能。未实现此接口的类将无法使其任何状态序列化或反序列化。


2.反序列化流

把文件中保存的对象，以流的方式读取出来，叫做读对象，也叫做对象的反序列化

读取的文件保存的都是字节，使用字节流

ObjectInputStream:对象的反序列化流

因为读取的文件可以是任意类型的数据，所以返回值用Object类型接收。

java.io.ObjectInputStream extends InputStreamObjectInputStream:对象的反序列化流作用：把文件中保存的对象，以流的方式读取出来使用


构造方法：

ObjectInputStream(InputStream in) 创建从指定InputStream读取的ObjectInputStream参数：InputStream in：字节输入流


特有的成员方法：

Object readObject() 从ObjectInputStream读取对象


使用步骤：

1.创建ObjectInputStream对象，构造方法中传递字节输入流2.使用ObjectInputStream对象中的方法readObject读取保存对象的文件3.释放资源4.使用读取出来的对象


遇到的问题：

readObject方法声明抛出了classNotFoundException（class文件找不到异常）当不存在对象的class文件时抛出此异常反序列化的前提：1.类必须实现Serializable接口2.必须存在类对应的class文件


3.异常处理

分析：

1.对于JVM可以反序列化对象，它必须是能够找到class文件的类。如果找不到该类的class文件，则抛出一个classNotFoundException异常。2.另外，当JVM反序列化对象时，能找到class文件，但是class文件在序列化对象之后发生了修改，那么反序列化操作也会失败，跑出一个InvalidClassException异常。


发生这个异常的原因为：

1.该类的序列版本号与从流中读取的类描述符的版本号不匹配2.该类包含未知数据类型3.该类没有可访问的无参构造方法


InvalidClassException异常的原理和解决方案

编译器（javac.exe）会把Person.java文件编译生成Person.class(字节码文件)
Person类实现了Serializable接口，就会根据类的定义
给Person.class文件，添加一个序列号：serialVersiOnUID=-1234

序列化时，对象保存在Person.txt中：Person{age=18, name=&＃39;张三&＃39;}serialVersiOnUID=-1234反序列化时，会使用Person.class文件中的序列号和Person.txt文件中的序列化号进行比较。如果是一样的，则反序列化成功如果不一样，则抛出序列化冲突异常：InvalidClassException


4.Serializable接口和transient关键字

序列化和反序列化的时候，会抛出NotSerializableException（没有序列化异常）

类通过实现java.io.Serializable接口以启用其序列化功能。未实现此接口的类将无法使其任何状态序列化或反序列化。

Serializable接口也叫标记型接口：

要进行序列化和反序列化的类必须实现Serializable接口，就会给类添加一个标记当我们进行序列化和反序列化的时候，就会检测类上是否有这个标记有标记：可以序列化和反序列化没有标记：不可以序列化和反序列化，会抛出NotSerializableException异常Serializable接口里面什么内容都没有，只是起到一个标记作用，所以叫做标记型接口。


static关键字：静态关键字

静态优先于非静态加载到内存中（静态优先于对象进入到内存中）被static修饰的成员变量是不能被序列化的，序列化的都是对象，而静态不属于对象，它被所有对象共享private static int age;
oos.writeObject(new Person("张三", 18));
Object o = ois.readObject();
Person{age=0, name=&＃39;张三&＃39;}成员变量age被static修饰以后，就不能序列化了，所以当被反序列化时，age=0


transient关键字：瞬态关键字

被transient修饰的成员变量，不能被序列化所以如果不希望被序列化的时候，就用transient关键字修饰，功能和static关键字一样，但是又没有static的含义


InvalidClassException异常出现的原因及解决方案：

原因：

每次修改类的定义，都会给class文件生成一个新的序列号


解决方案：

无论是否对类的定义进行修改，都不重新生成新的序列号可以手动给类添加一个序列号格式在Serializable接口规定：可序列化类可以通过声明名为"serialVersionUID"的字段（该字段必须是静态（static）、最终（final）的long型字段）显式声明其自己的serialVersionUID：static final long serialVersiOnUID= 12L; //常量，不能改变


四、打印流

1.java.io.PrintStream:打印流

PrintStream为其他输出流添加了功能，使它们能够方便地打印各种数据值表示形式。

PrintStream特点：

1.只负责数据的输出，不负责数据的读取2.与其他输出流不同，PrintStream永远不会抛出IOException3.有特有的方法：print、printlnvoid print(任意类型的值)void println(任意类型的值并换行)


构造方法：

PrintStream(File file):输出的目的地是一个文件PrintStream(OutputStream out)：输出的目的地是一个字节输出流PrintStream(String fileName)：输出的目的地是一个文件路径


2.PrintStream extends OutputStream

继承自父类的成员方法：

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


注意事项：

如果使用继承自父类的write方法写数据，那么查看数据的时候会【查询编码表】： 97-> a如果使用自己特有的方法print/println方法写数据，写的数据【原样输出】： 97 -> 97


3.static void setOut(PrintStream out)

可以改变输出语句的目的地（打印流的流向）

输出语句，默认在控制台输出，使用System.setOut方法改变输出语句的目的地为参数中传递的打印流的目的地

static void setOut(PrintStream out)重新分配"标准"输出流。