Java流分类：简明实用指南

Java 流分为两种流：

（1）字节流：可以用于读写二进制文件及任何类型文件byte。

（2）字符流：可以用于读写文本文件，不能操作二进制文件。

IO 流有很多种，按照操作数据的不同，可以分为字节流和字符流，按照数据传输方向的不同又可分为输入流和输出流，程序从输入流中读取数据，向输出流中写入数据。在IO 包中，字节流的输入输出流分别用java.io.InputStream 和java.io.OutputStream 表示，字符流的输入输出流分别用java.io.Reader 和java.io.Writer 表示，具体分类如图8.1 所示。

图8.1　IO 流的分类

说明：

● InputStream 和OutputStream 是字节流，而Reader 和Writer 是字符流；

● InputStream 和Reader 是输入流，而OutputStream 和Writer 是输出流；

● 图中的4 个顶级类都是抽象类，并且是所有流类型的父类。

1. 字节流

在计算机中，无论是文本、图片、音频还是视频，所有文件都是以二进制（字节）形式存在的，I/O 流中针对字节的输入/输出提供了一系列的流，统称为字节流。字节流是程序中最常用的流。

在JDK 中，提供了两个抽象类InputStream 和OutputStream，它们是字节流的顶级父类，所有的字节输入流都继承自InputStream，所有的字节输出流都继承自OutputStream。为了方便理解，可以把InputStream 和OutputStream 比作两根“水管”，如图8.2 所示。

图8.2　InputStream 与OutputStream 示意图

在JDK 中，InputStream 和OutputStream 提供了一系列与读写数据相关的方法。下面先来了解一下InputStream 的常用方法，如表8-1 所示。

表8-1 中列举了InputStream 的四个常用方法。前三个read（）方法都是用来读数据的，其中，第一个read（）方法是从输入流中逐个读入字节，而第二个和第三个read（）方法则将若干字节以字节数组的形式一次性读入，从而提高读数据的效率。在进行IO 流操作时，当前IO 流会占用一定的内存。由于系统资源宝贵，因此在IO 操作结束后，应该调用close（）方法关闭流，从而释放当前IO 流所占的系统资源。

与InputStream 对应的是OutputStream。OutputStream 是用于写数据的，因此OutputStream提供了一些与写数据有关的方法，如表8-2 所示。

表8-1　InputStream 类的常用方法

表8-2　OutputStream 类写数据的方法

表8-2 中列举了OutputStream 类的五个常用方法。前三个是重载的write（）方法，都是用于向输出流写入字节。其中，第一个方法逐个写入字节，后两个方法是将若干个字节以字节数组的形式一次性写入，从而提高写数据的效率。flush（）方法用来将当前输出流缓冲区（通常是字节数组）中的数据强制写入目标设备，此过程称为刷新。close（）方法是用来关闭流并释放与当前IO 流相关的系统资源。

InputStream 和OutputStream 这两个类虽然提供了一系列和读写数据有关的方法，但是这两个类是抽象类，不能被实例化。因此，针对不同的功能，InputStream 和OutputStream 提供了不同的子类，这些子类形成了一个体系结构，如图8.3 和图8.4 所示。

图8.3　InputStream 的子类体系结构

图8.4　OutputStream 的子类体系结构

（1）字节流读写文件。

由于计算机中的数据基本都保存在硬盘的文件中，因此，操作文件中的数据是一种很常见的操作。在操作文件时，最常见的就是从文件中读取数据并将数据写入文件，即文件的读写。针对文件的读写，JDK 专门提供了两个类，分别是FileInputStream 和FileOutputStream。

FileInputStream 是InputStream 的子类，它是操作文件的字节输入流，专门用于读取文件中的数据。由于从文件读取数据是重复的操作，因此需要通过循环语句来实现数据的持续读取。

（2）常用IO 流—— 文件对象。

目的：文件数据源File 类介绍（文件流对象中最为重要的File 类，对File 了解后对子类理解会更加容易）。

【例8.1】下面通过一个案例来实现字节流对文件数据的读取，如文件8-1 所示。

文件8-1　Example01.java

执行结果

FileOutputStream 是OutputStream 的子类，它是操作文件的字节输出流，专门用于把数据写入文件。

【例8.2】下面通过一个案例来演示如何将数据写入文件，如文件8-2 所示。

文件8-2　Example02.java

执行结果

高校大学生

【例8.3】下面通过一个案例来演示如何将数据追加到文件末尾，如文件8-3 所示。

文件8-3　Example03.java

执行结果

高校大学生欢迎你！

由于IO 流在进行数据读写操作时会出现异常，为了代码的简洁，在上面的程序中使用了throws 关键字将异常抛出。然而一旦遇到IO 异常，IO 流的close（）方法将无法得到执行，流对象所占用的系统资源将得不到释放。因此，为了保证IO 流的close（）方法必须执行，通常将关闭流的操作写在finally 代码块中，具体代码如下所示：

（3）文件的拷贝。(www.xing528.com)

在应用程序中，IO 流通常都是成对出现的，即输入流和输出流一起使用。例如文件的拷贝就需要通过输入流来读取文件中的数据，通过输出流将数据写入文件。

【例8.4】下面通过一个案例来演示如何进行文件内容的拷贝，如文件8-4 所示。

文件8-4　Example04.java

执行结果

拷贝文件所消耗的时间是：35156 毫秒

（4）字节流的缓冲区。

一个字节一个字节地读写，需要频繁的操作文件，效率非常低。这就好比从北京运送烤鸭到上海，如果有一万只烤鸭，每次运送一只，就必须运输一万次，这样的效率显然非常低。为了减少运输次数，可以先把一批烤鸭装在车厢中，这样就可以成批地运送烤鸭，这时的车厢就相当于一个临时缓冲区。当通过流的方式拷贝文件时，为了提高效率也可以定义一个字节数组作为缓冲区。在拷贝文件时，一次性读取多个字节的数据，并保存在字节数组中，然后将字节数组中的数据一次性写入文件。

【例8.5】下面通过修改文件8-4 来学习如何使用缓冲区拷贝文件，如文件8-5 所示。

文件8-5　Example05.java

执行结果

拷贝文件所消耗的时间是：43 毫秒

在IO 包中提供两个带缓冲的字节流，分别是BufferedInputStream和BufferedOutputStream，它们的构造方法中分别接收InputStream 和OutputStream 类型的参数作为对象，在读写数据时提供缓冲功能。应用程序、缓冲流和底层字节流之间的关系如图8.5 所示。

图8.5　应用程序、缓冲流和底层字节流之间的关系

【例8.6】下面通过一个案例来学习BufferedInputStream 和BufferedOutputStream 这两个流的用法，如文件8-6 所示。

文件8-6　Example06.java

执行结果将会使des.txt 文件中的内容与src.txt 文件中的内容相同：

2. 字符流

在程序开发中，经常需要对文本文件的内容进行读取，如果想从文件中直接读取字符便可以使用字符输入流FileReader，通过此流可以从关联的文件中读取一个或一组字符。接下来通过一个案例来学习如何使用FileReader 读取文件中的字符和FileWriter 将字符写入文件中。

【例8.7】下面通过一个案例来学习如何使用FileReader 读取文件和FileWriter 写入文件以及两个输入输出流实现文件的拷贝，如文件8-7 所示。

文件8-7　Example07.java

执行结果

重庆城市管理职业学院网址：www.cswu.cn

【例8.8】使用FileWriter 将字符写入文件，如文件8-8 所示。

文件8-8　Example08.java

执行结果

你好，全国高校大学生！

使用字符流逐个字符的读写文件也需要频繁地操作文件，效率仍非常低。为此，同字节流操作文件一样，也可以使用提供的字符流缓冲区（类似于字节流缓冲区）和字符缓冲流（类似于字节缓冲流）进行读写操作，来提高执行效率。字符流缓冲区需要定义一个字符数组作为字符缓冲区，通过操作字符缓冲区来提高文件读写效率。字符缓冲流需要使用BufferedReader 和 BufferedWriter，其中 BufferedReader 用于对字符输入流进行操作，BufferedWriter 用于对字符输出流进行操作。在BufferedReader 中有一个readLine()方法，用于一次读取一行文本。

使用BufferedReader 和BufferedWriter 又是如何对文本内容进行读取，我们通过文件8-9来调试验证。

【例8.9】使用BufferedReader 和BufferedWriter，如文件8-9 所示。

文件8-9　Example09.java

执行结果会使des.txt 文件中的内容与src.txt 文件中的内容相同：

3. 转换流

前面提到IO 流可分为字节流和字符流，有时字节流和字符流之间也需要进行转换。在JDK中提供了两个类可以将字节流转换为字符流，它们分别是 InputStreamReader 和OutputStreamWriter。

OutputStreamWriter 是Writer 的子类，它可以将一个字节输出流转换成字符输出流，方便直接写入字符。而InputStreamReader 是Reader 的子类，它可以将一个字节输入流转换成字符输入流，方便直接读取字符。通过转换流进行数据读写的过程如图7.6 所示。

图8.6　通过转换流进行数据读写和过程

【例8.10】下面通过一个案例来学习如何将字节流转为字符流。为了提高读写效率，可以通过BufferedReader 和BufferedWriter 来实现转换工作，如文件8-10 所示。

文件8-10　Example10.java

执行结果

www.cswu.cn