第一章 緩沖流

昨天學習了基本的一些流，作為IO流的入門，今天我們要見識一些更強大的流。比如能夠高效讀寫的緩沖流，能夠 轉換編碼的轉換流，能夠持久化存儲對象的序列化流等等。這些功能更為強大的流，都是在基本的流對象基礎之上 創建而來的，就像穿上鎧甲的武士一樣，相當于是對基本流對象的一種增強。

1.1概述

緩沖流,也叫高效流，是對4個基本的 FileXxx 流的增強，所以也是4個流，按照數據類型分類：

字節緩沖流： BufferedInputStream ， BufferedOutputStream

字符緩沖流： BufferedReader ， BufferedWriter

緩沖流的基本原理，是在創建流對象時，會創建一個內置的默認大小的緩沖區數組，通過緩沖區讀寫，減少系統IO 次數，從而提高讀寫的效率。

1.2字節緩沖流

構造方法

public BufferedInputStream(InputStream in) ：創建一個 新的緩沖輸入流。

public BufferedOutputStream(OutputStream out) ： 創建一個新的緩沖輸出流。

構造舉例，代碼如下：

// 創建字節緩沖輸入流
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("bis.txt"));
// 創建字節緩沖輸出流
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("bos.txt"));

效率測試

查詢API，緩沖流讀寫方法與基本的流是一致的，我們通過復制大文件（375MB），測試它的效率。

1.基本流，代碼如下：

public class BufferedDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
// 記錄開始時間
long start = System.currentTimeMillis();
// 創建流對象
try (
FileInputStream fis = new FileInputStream("jdk9.exe"); 
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("copy.exe")
){
// 讀寫數據
int b;
while ((b = fis.read()) != ‐1) { fos.write(b);
}
} catch (IOException e) { e.printStackTrace();
}
// 記錄結束時間
long end = System.currentTimeMillis(); 
System.out.println("普通流復制時間:"+(end ‐ start)+" 毫秒");
}
}
十幾分鐘過去了...

2.緩沖流，代碼如下：

public class BufferedDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
// 記錄開始時間
long start = System.currentTimeMillis();
// 創建流對象
try (
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe")); BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
){
// 讀寫數據
int b;
while ((b = bis.read()) != ‐1) { bos.write(b);
}
} catch (IOException e) { e.printStackTrace();
}
// 記錄結束時間
long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("緩沖流復制時間:"+(end ‐ start)+" 毫秒");
}
}
緩沖流復制時間:8016 毫秒

如何更快呢？

使用數組的方式，代碼如下：

public class BufferedDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
// 記錄開始時間
long start = System.currentTimeMillis();
// 創建流對象
try (
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe")); BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
){
// 讀寫數據
int len;
byte[] bytes = new byte[8*1024];
while ((len = bis.read(bytes)) != ‐1) { bos.write(bytes, 0 , len);
}
} catch (IOException e) { e.printStackTrace();
}
// 記錄結束時間
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("緩沖流使用數組復制時間:"+(end ‐ start)+" 毫秒");
}
}
緩沖流使用數組復制時間:666 毫秒

1.3字符緩沖流

構造方法

public BufferedReader(Reader in) ：創建一個 新的緩沖輸入流。

public BufferedWriter(Writer out) ： 創建一個新的緩沖輸出流。

構造舉例，代碼如下：

// 創建字符緩沖輸入流
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("br.txt"));
// 創建字符緩沖輸出流
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("bw.txt"));

特有方法

字符緩沖流的基本方法與普通字符流調用方式一致，不再闡述，我們來看它們具備的特有方法。

BufferedReader： public String readLine() : 讀一行文字。

BufferedWriter： public void newLine() : 寫一行行分隔符,由系統屬性定義符號。

readLine 方法演示，代碼如下：

public class BufferedReaderDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 創建流對象
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt"));
// 定義字符串,保存讀取的一行文字
String line = null;
// 循環讀取,讀取到最后返回null
while ((line = br.readLine())!=null) { System.out.print(line); System.out.println("‐‐‐‐‐‐");
}
// 釋放資源
br.close();
}
}

newLine 方法演示，代碼如下：

public class BufferedWriterDemo throws IOException {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 創建流對象
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt"));
// 寫出數據
bw.write("對象");
// 寫出換行
bw.newLine(); bw.write("程序"); bw.newLine(); bw.write(" 員 "); bw.newLine();
// 釋放資源
bw.close();
}
}
輸出效果:
對象
程序
員

1.4練習:文本排序

請將文本信息恢復順序。

3.侍中、侍郎郭攸之、費祎、董允等，此皆良實，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下。愚以為宮中之事，事無大小，悉 以咨之，然后施行，必得裨補闕漏，有所廣益。
8.愿陛下托臣以討賊興復之效，不效，則治臣之罪，以告先帝之靈。若無興德之言，則責攸之、祎、允等之慢，以彰其 咎；陛下亦宜自謀，以咨諏善道，察納雅言，深追先帝遺詔，臣不勝受恩感激。
4.將軍向寵，性行淑均，曉暢軍事，試用之于昔日，先帝稱之曰能，是以眾議舉寵為督。愚以為營中之事，悉以咨之， 必能使行陣和睦，優劣得所。
2.宮中府中，俱為一體，陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理，不 宜偏私，使內外異法也。
1.先帝創業未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛之臣不懈于內，忠志之士忘身于外 者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以 塞忠諫之路也。
9.今當遠離，臨表涕零，不知所言。
6.臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣 以當世之事，由是感激，遂許先帝以驅馳。后值傾覆，受任于敗軍之際，奉命于危難之間，爾來二十有一年矣。
7.先帝知臣謹慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以來，夙夜憂嘆，恐付托不效，以傷先帝之明，故五月渡瀘，深入不毛。 今南方已定，兵甲已足，當獎率三軍，北定中原，庶竭駑鈍，攘除奸兇，興復漢室，還于舊都。此臣所以報先帝而忠陛 下之職分也。至于斟酌損益，進盡忠言，則攸之、祎、允之任也。
5.親賢臣，遠小人，此先漢所以興隆也；親小人，遠賢臣，此后漢所以傾頹也。先帝在時，每與臣論此事，未嘗不嘆息 痛恨于桓、靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節之臣，愿陛下親之信之，則漢室之隆，可計日而待也。

案例分析

1.逐行讀取文本信息。

2.解析文本信息到集合中。

3.遍歷集合，按順序，寫出文本信息。

案例實現

public class BufferedTest {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 創建map集合,保存文本數據,鍵為序號,值為文字
HashMap<String, String> lineMap = new HashMap<>();
// 創建流對象
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt")); BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt"));
// 讀取數據
String line = null;
while ((line = br.readLine())!=null) {
// 解析文本
String[] split = line.split("\.");
// 保存到集合
lineMap.put(split[0],split[1]);
}
// 釋放資源
br.close();
// 遍歷map集合
for (int i = 1; i <= lineMap.size(); i++) { String key = String.valueOf(i);
// 獲取map中文本
String value = lineMap.get(key);
// 寫出拼接文本
bw.write(key+"."+value);
// 寫出換行
bw.newLine();
}
// 釋放資源
bw.close();
}
}

第二章 轉換流

2.1字符編碼和字符集

字符編碼

計算機中儲存的信息都是用二進制數表示的，而我們在屏幕上看到的數字、英文、標點符號、漢字等字符是二進制 數轉換之后的結果。按照某種規則，將字符存儲到計算機中，稱為編碼 。反之，將存儲在計算機中的二進制數按照某種規則解析顯示出來，稱為解碼 。比如說，按照A規則存儲，同樣按照A規則解析，那么就能顯示正確的文本f符 號。反之，按照A規則存儲，再按照B規則解析，就會導致亂碼現象。

字符編碼 Character Encoding : 就是一套自然語言的字符與二進制數之間的對應規則。

字符集

字符集 Charset ：也叫編碼表。是一個系統支持的所有字符的集合，包括各國家文字、標點符號、圖形符 號、數字等。

計算機要準確的存儲和識別各種字符集符號，需要進行字符編碼，一套字符集必然至少有一套字符編碼。常見字符 集有ASCII字符集、GBK字符集、Unicode字符集等。

 

可見，當指定了編碼，它所對應的字符集自然就指定了，所以編碼才是我們最終要關心的。

ASCII字符集 ：

ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美國信息交換標準代碼）是基于拉丁字母的一套電腦編碼系統，用于顯示現代英語，主要包括控制字符（回車鍵、退格、換行鍵等）和可顯 示字符（英文大小寫字符、阿拉伯數字和西文符號）。

基本的ASCII字符集，使用7位（bits）表示一個字符，共128字符。ASCII的擴展字符集使用8位（bits） 表示一個字符，共256字符，方便支持歐洲常用字符。

ISO-8859-1字符集：

拉丁碼表，別名Latin-1，用于顯示歐洲使用的語言，包括荷蘭、丹麥、德語、意大利語、西班牙語等。

ISO-5559-1使用單字節編碼，兼容ASCII編碼。

GBxxx字符集：

GB就是國標的意思，是為了顯示中文而設計的一套字符集。

GB2312：簡體中文碼表。一個小于127的字符的意義與原來相同。但兩個大于127的字符連在一起時， 就表示一個漢字，這樣大約可以組合了包含7000多個簡體漢字，此外數學符號、羅馬希臘的字母、日文 的假名們都編進去了，連在ASCII里本來就有的數字、標點、字母都統統重新編了兩個字節長的編碼，這 就是常說的"全角"字符，而原來在127號以下的那些就叫"半角"字符了。

GBK：最常用的中文碼表。是在GB2312標準基礎上的擴展規范，使用了雙字節編碼方案，共收錄了21003個漢字，完全兼容GB2312標準，同時支持繁體漢字以及日韓漢字等。

GB18030：最新的中文碼表。收錄漢字70244個，采用多字節編碼，每個字可以由1個、2個或4個字節組成。支持中國國內少數民族的文字，同時支持繁體漢字以及日韓漢字等。

Unicode字符集 ：

Unicode編碼系統為表達任意語言的任意字符而設計，是業界的一種標準，也稱為統一碼、標準萬國 碼。

它最多使用4個字節的數字來表達每個字母、符號，或者文字。有三種編碼方案，UTF-8、UTF-16和UTF- 32。最為常用的UTF-8編碼。

UTF-8編碼，可以用來表示Unicode標準中任何字符，它是電子郵件、網頁及其他存儲或傳送文字的應用 中，優先采用的編碼?；ヂ摼W工程工作小組（IETF）要求所有互聯網協議都必須支持UTF-8編碼。所以， 我們開發Web應用，也要使用UTF-8編碼。它使用一至四個字節為每個字符編碼，編碼規則：

1.128個US-ASCII字符，只需一個字節編碼。

2.拉丁文等字符，需要二個字節編碼。

3.大部分常用字（含中文），使用三個字節編碼。

4.其他極少使用的Unicode輔助字符，使用四字節編碼。

2.2編碼引出的問題

在IDEA中，使用 FileReader 讀取項目中的文本文件。由于IDEA的設置，都是默認的 UTF-8 編碼，所以沒有任何 問題。但是，當讀取windows系統中創建的文本文件時，由于Windows系統的默認是GBK編碼，就會出現亂碼。

public class ReaderDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException { FileReader fileReader = new FileReader("E:\File_GBK.txt"); int read;
while ((read = fileReader.read()) != ‐1) { System.out.print((char)read);
}
fileReader.close();
}
}
輸出結果：
???

那么如何讀取GBK編碼的文件呢？

2.3InputStreamReader類

轉換流 JAVA.io.InputStreamReader ，是Reader的子類，是從字節流到字符流的橋梁。它讀取字節，并使用指定 的字符集將其解碼為字符。它的字符集可以由名稱指定，也可以接受平臺的默認字符集。

構造方法

InputStreamReader(InputStream in) : 創建一個使用默認字符集的字符流。

InputStreamReader(InputStream in, String charsetName) : 創建一個指定字符集的字符流。

構造舉例，代碼如下：

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt"));
 InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt") , "GBK");

指定編碼讀取、、

public class ReaderDemo2 {

public static void main(String[] args) throws IOException {

// 定義文件路徑,文件為gbk編碼

String FileName = "E:\file_gbk.txt";

// 創建流對象,默認UTF8編碼

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName));

// 創建流對象,指定GBK編碼

InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName) , "GBK");

// 定義變量,保存字符

int read;

// 使用默認編碼字符流讀取,亂碼

while ((read = isr.read()) != ‐1) {

System.out.print((char)read); // ????

}

isr.close();

// 使用指定編碼字符流讀取,正常解析

while ((read = isr2.read()) != ‐1) { System.out.print((char)read);// 大家好

}

isr2.close();

}

}

2.4OutputStreamWriter類

轉換流 java.io.OutputStreamWriter ，是Writer的子類，是從字符流到字節流的橋梁。使用指定的字符集將字符 編碼為字節。它的字符集可以由名稱指定，也可以接受平臺的默認字符集。

構造方法

OutputStreamWriter(OutputStream in) : 創建一個使用默認字符集的字符流。 OutputStreamWriter(OutputStream in, String charsetName) : 創建一個指定字符集的字符流。

構造舉例，代碼如下：

OutputStreamWriter isr = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt")); 
OutputStreamWriter isr2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt") , "GBK");

指定編碼寫出

public class OutputDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 定義文件路徑
String FileName = "E:\out.txt";
// 創建流對象,默認UTF8編碼
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName));
// 寫出數據
osw.write("你好"); // 保存為6個字節
osw.close();
// 定義文件路徑
String FileName2 = "E:\out2.txt";
// 創建流對象,指定GBK編碼
OutputStreamWriter osw2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName2),"GBK");
// 寫出數據
osw2.write("你好");// 保存為4個字節
osw2.close();
}
}

轉換流理解圖解

轉換流是字節與字符間的橋梁！

 

2.5練習：轉換文件編碼

將GBK編碼的文本文件，轉換為UTF-8編碼的文本文件。

案例分析

1.指定GBK編碼的轉換流，讀取文本文件。

2.使用UTF-8編碼的轉換流，寫出文本文件。

案例實現

public class TransDemo {
public static void main(String[] args) {
// 1.定義文件路徑
String srcFile = "file_gbk.txt"; String destFile = "file_utf8.txt";
// 2.創建流對象
// 2.1 轉換輸入流,指定GBK編碼
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(srcFile) , "GBK");
// 2.2 轉換輸出流,默認utf8編碼
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(destFile));
// 3.讀寫數據
// 3.1 定義數組
char[] cbuf = new char[1024];
// 3.2 定義長度
int len;
// 3.3 循環讀取
while ((len = isr.read(cbuf))!=‐1) {
// 循環寫出
osw.write(cbuf,0,len);
}
// 4.釋放資源osw.close();
isr.close();
}
}

第三章 序列化

3.1概述

Java 提供了一種對象序列化的機制。用一個字節序列可以表示一個對象，該字節序列包含該 對象的數據 、 對象的 類型 和 對象中存儲的屬性 等信息。字節序列寫出到文件之后，相當于文件中持久保存了一個對象的信息。

反之，該字節序列還可以從文件中讀取回來，重構對象，對它進行反序列化。 對象的數據 、 對象的類型 和 對象中 存儲的數據 信息，都可以用來在內存中創建對象?？磮D理解序列化：

 

3.2ObjectOutputStream類

java.io.ObjectOutputStream 類，將Java對象的原始數據類型寫出到文件,實現對象的持久存儲。

構造方法

public ObjectOutputStream(OutputStream out) ： 創建一個指定OutputStream的ObjectOutputStream。

構造舉例，代碼如下：

FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream("employee.txt"); 
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fileOut);

序列化操作

1.一個對象要想序列化，必須滿足兩個條件:

該類必須實現 java.io.Serializable 接口， Serializable 是一個標記接口，不實現此接口的類將不會使任 何狀態序列化或反序列化，會拋出 NotSerializableException 。

該類的所有屬性必須是可序列化的。如果有一個屬性不需要可序列化的，則該屬性必須注明是瞬態的，使用 transient 關鍵字修飾。

public class Employee implements java.io.Serializable { public String name;
public String address;
public transient int age; // transient瞬態修飾成員,不會被序列化public void addressCheck() {
System.out.println("Address check : " + name + " ‐‐ " + address);
}
}

2.寫出對象方法

public final void writeObject (Object obj) : 將指定的對象寫出。

public class SerializeDemo{
public static void main(String [] args)	{ Employee e = new Employee();
e.name = "zhangsan"; e.address = "beiqinglu"; e.age = 20;
try {
// 創建序列化流對象
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("employee.txt"));
// 寫出對象
out.writeObject(e);
// 釋放資源out.close(); fileOut.close();
System.out.println("Serialized data is saved"); // 姓名，地址被序列化，年齡沒有被序列
化。
} catch(IOException i)	{ i.printStackTrace();
}
}
}
輸出結果：
Serialized data is saved

3.3ObjectInputStream類

ObjectInputStream反序列化流，將之前使用ObjectOutputStream序列化的原始數據恢復為對象。

構造方法

public ObjectInputStream(InputStream in) ： 創建一個指定InputStream的ObjectInputStream。

反序列化操作1

如果能找到一個對象的class文件，我們可以進行反序列化操作，調用 ObjectInputStream 讀取對象的方法：

public final Object readObject () : 讀取一個對象。

public class DeserializeDemo {
public static void main(String [] args)	{
Employee e = null; try {
// 創建反序列化流
FileInputStream fileIn = new FileInputStream("employee.txt"); ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fileIn);
// 讀取一個對象
e = (Employee) in.readObject();
// 釋放資源in.close(); fileIn.close();
}catch(IOException i) {
// 捕獲其他異常i.printStackTrace(); return;
}catch(ClassNotFoundException c) {
// 捕獲類找不到異常
System.out.println("Employee class not found"); c.printStackTrace();
return;
}
// 無異常,直接打印輸出
System.out.println("Name: " + e.name);	// zhangsan System.out.println("Address: " + e.address); // beiqinglu System.out.println("age: " + e.age); // 0
}
}

對于JVM可以反序列化對象，它必須是能夠找到class文件的類。如果找不到該類的class文件，則拋出一個 ClassNotFoundException 異常。

反序列化操作2

另外，當JVM反序列化對象時，能找到class文件，但是class文件在序列化對象之后發生了修改，那么反序列化操 作也會失敗，拋出一個 InvalidClassException 異常。發生這個異常的原因如下：

該類的序列版本號與從流中讀取的類描述符的版本號不匹配

該類包含未知數據類型

該類沒有可訪問的無參數構造方法

Serializable 接口給需要序列化的類，提供了一個序列版本號。 serialVersionUID 該版本號的目的在于驗證序 列化的對象和對應類是否版本匹配。

public class Employee implements java.io.Serializable {
// 加入序列版本號
private static final long serialVersionUID = 1L;
 public String name;
public String address;
// 添加新的屬性 ,重新編譯, 可以反序列化,該屬性賦為默認值. 
public int eid;
public void addressCheck() {
System.out.println("Address check : " + name + " ‐‐ " + address);
}
}

3.4練習：序列化集合

1. 將存有多個自定義對象的集合序列化操作，保存到 list.txt 文件中。
2. 反序列化 list.txt ，并遍歷集合，打印對象信息。
3. 案例分析
4. 1.把若干學生對象 ，保存到集合中。
5. 2.把集合序列化。
6. 3.反序列化讀取時，只需要讀取一次，轉換為集合類型。
7. 4.遍歷集合，可以打印所有的學生信息
8. 案例實現

public class SerTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 創建 學生對象
Student student = new Student("老王", "laow"); 
Student student2 = new Student("老張", "laoz"); 
Student student3 = new Student("老李", "laol");
ArrayList<Student> arrayList = new ArrayList<>(); 
arrayList.add(student);
arrayList.add(student2); arrayList.add(student3);
// 序列化操作
// serializ(arrayList);
// 反序列化
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("list.txt"));
// 讀取對象,強轉為ArrayList類型
ArrayList<Student> list = (ArrayList<Student>)ois.readObject();
for (int i = 0; i < list.size(); i++ ){ Student s = list.get(i);
System.out.println(s.getName()+"‐‐"+ s.getPwd());
}
}
private static void serializ(ArrayList<Student> arrayList) throws Exception {
// 創建 序列化流
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("list.txt"));
// 寫出對象
oos.writeObject(arrayList);
// 釋放資源
oos.close();
}
}

第四章 打印流

4.1概述

平時我們在控制臺打印輸出，是調用 print 方法和 println 方法完成的，這兩個方法都來自于 java.io.PrintStream 類，該類能夠方便地打印各種數據類型的值，是一種便捷的輸出方式。

4.2PrintStream類

構造方法

public PrintStream(String fileName) ： 使用指定的文件名創建一個新的打印流。

構造舉例，代碼如下：

PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt")；

改變打印流向

System.out 就是 PrintStream 類型的，只不過它的流向是系統規定的，打印在控制臺上。不過，既然是流對象， 我們就可以玩一個"小把戲"，改變它的流向。

public class PrintDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 調用系統的打印流,控制臺直接輸出97 System.out.println(97);
// 創建打印流,指定文件的名稱
PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt");
// 設置系統的打印流流向,輸出到ps.txt System.setOut(ps);
// 調用系統的打印流,ps.txt中輸出97
System.out.println(97);
}
}