＜JavaEE＞ 文件IO -- 数据流和文件内容操作（Reader 和 Writer 、InputStream 和 OutputStream）

目录

一、数据流概述

二、流的关闭

2.1 使用 close() 方法

2.2 使用 try-finally

2.3 使用 try-with-resources

三、字符流的读写

3.1 Reader 类

3.2 Writer 类

四、字节流的读写

4.1 InputStream 类

4.2 OutputStream 类

一、数据流概述

1）在 Java 中，文件的操作分为两类
操作文件系统

通过 File 类，在系统中进行增、删、查等操作。

操作文件内容通过 数据流对象，在文件中读取或写入内容。（下文介绍该类）
2）什么是数据流？
数据流是一个抽象概念，水流可以流动，而数据也具有跟水流类似的特点，同时两者也都可以被容器容纳。
3）与文件的类型分类类似，数据流也有两种分类
字符流

文本文件是指保存合法字符的文件，字符以字符串形式保存。以字符形式传输的流对象，被称为字符流。

字节流二进制文件是指文件保存的是二进制数据。以字节形式传输的流对象，被称为字节流。
Java标准库中提供的用于读写文件的流对象有很多类，但是这些类都可以归纳到上述两个大的种类中。
4）流也分为输入流和输出流
每一个种类的流对象，都会有自己的输入流和输出流，在Java中也使用不同的类来表示。
字符流输入流类：Reader
输出流类：Writer
字节流输入流类：InputStream
输出流类：OutputStream
下文将介绍上述流对象的使用。

二、流的关闭

1）流为什么需要关闭？

这里的流是指文件的数据流，每打开一个文件，就会在内存中建立一个PCB。

PCB通过文件描述符表对这些打开的文件进行描述，不使用文件了却不关闭文件，则文件描述附表会一直被占用。

类似于内存泄漏，上述的情况就造成了文件资源泄露。

文件描述符表有存储上限的，一旦没有关闭的文件超过文件描述符表的上限，就会抛出异常。

虽然 Java 有垃圾回收机制，但该机制适用于内存资源的回收。而此处泄露的是文件资源。

因此，只有在使用完毕后，关闭流，才能释放文件描述符表这样的文件资源，才不会造成文件资源泄露。

2）怎么关闭流对象？

流对象主要通过以下三种方式进行关闭：

<1>使用 close() 方法
<2>使用 try-finally
<3>使用 try-with-resources

2.1 使用 close() 方法

每个数据流的类，通常都会有一个 close() 方法，用于将这个流的对象关闭。
使用方式：直接用流对象调用 close() 方法即可。
缺点：直接用流对象调用 close() 方法固然可行，但程序如果结构复杂，极可能出现忘记调用，或虽然代码中有调用 close()，却因为代码结构问题或抛出异常问题，而无法执行到这个方法。

2.2 使用 try-finally

try-finally 语法的含义是执行 try 代码块中的代码，无论这些代码是正常执行完毕还是抛出异常，最终都必须执行 finally 代码块中的代码。

语法演示：

try{
    //创建流对象；
    //需要执行的代码；
}finally{
    流对象.close();
}

2.3 使用 try-with-resources

Java 还提供了一种更简洁明了的方式，来帮助程序员更好的管理资源。

try-with-resources 是指将使用后需要关闭的资源，在 try 关键字后使用 () 进行包裹，这样在程序运行出 try 代码块后，() 中包裹的资源将被自动释放。

语法演示：

try( //创建流对象，将需要在代码块运行完成后关闭的资源放在这里 ){
    //需要执行的代码；
}
在下文的代码演示中，将统一使用这种关闭文件资源的方式。

三、字符流的读写

字符流通过 Reader 类对数据进行读，Reader 是一种输入流。
字符流通过 Writer 类对数据进行写，Writer 是一种输出流。
Reader 类和 Writer 类都是抽象类，创建实例时需要使用他们的子类。

3.1 Reader 类

Reader 使用 read() 方法读取数据，read() 方法如果返回 -1 表示读取到文件末尾，read() 方法有以下三种方法重载
read() ：无参数，一次读取一个字符。
read(char[] cbuf) ：以数组为参数，最多读取 cbuf.length 字符的数据到数组中，返回实际读取的字符数量。
read(char[] cbuf, int off, int len) ：以数组为参数，最多读取 cbuf.length 字符的数据到数组中，会从数组的第 off 个元素开始，将 len 长度的字符填入数组中，返回实际读取的字符数量。

代码演示使用 read() 方法：

//存在当前文件，路径为"C:/Test/A/test.txt"，内容为"加油gogogo"；

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //打开文件C:/Test/A/test.txt；
        try(Reader reader = new FileReader("C:/Test/A/test.txt")){
            while (true){
                //读取一个字符；
                int ch = reader.read();
                //判断是否到达文件末尾；
                if (ch == -1){
                    break;
                }
                //打印读取到的字符；
                System.out.println((char)ch);
            }
        }
    }

//运行结果：
加
油
g
o
g
o
g
o

代码演示使用 read(char[] cbuf) 方法：

//存在当前文件，路径为"C:/Test/A/test.txt"，内容为"加油gogogo"；

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //打开文件C:/Test/A/test.txt；
        try(Reader reader = new FileReader("C:/Test/A/test.txt")){
            while (true){
                //创建一个数组，用来存储读取到的字符；
                char[] cbuf = new char[1024];
                //将读取到的字符存入cbuf数组中，返回实际读取到的字符个数；
                int len = reader.read(cbuf);
                //判断是否到达文件末尾；
                if (len == -1){
                    break;
                }
                //打印cbuf数组中的字符；
                for (int i = 0; i < len; i++){
                    System.out.print(cbuf[i]);
                }
            }
        }
    }

//运行结果：
加油gogogo

3.2 Writer 类

Writer 使用 write() 方法写入数据，write() 方法有以下五种方法重载
write(int c) ：每次写入一个字符。
write(String str) ：每次写入一个字符串；
write(char[] cbuf) ：每次写入多个字符；
write(String str, int off, int len) ：每次写入一个字符串，从字符串中的off位置开始去写，写len长度；
write(char[] cbuf, int off, int len) ：每次写入多个字符，从字符数组中的off位置开始去写，写len长度；
由于写入的数据可能保存在缓冲区，未来得及写入文件中。因此，为确保我们可以及时看到写入的内容，Writer 类提供了 flush() 方法，用于刷新缓冲区。

代码演示使用 write(int c) 方法：

//存在当前文件，路径为"C:/Test/A/test.txt"，内容为"加油gogogo"；

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //打开文件C:/Test/A/test.txt；
        try(Writer writer = new FileWriter("C:/Test/A/test.txt")){
            //在文件中写入对应字符串；
            writer.write("我的愿望是，世界和平！");
            //刷新缓冲区；
            writer.flush();
        }
    }

//运行结果：

打开文件 C:/Test/A/test.txt ，
发现原来的内容"加油gogogo"被替换为"我的愿望是，世界和平！"

通过上述代码，我们可以发现，原先文件中的文本内容被覆盖了。

在上述代码中，每次写入新的文本前，都会将原有的文本先清空再写入。
如果不想清空原有文本，而是在原有文本之后继续写入，则需要在打开文件时，在

 FileWriter 的构造方法的参数中填入另一个 boolean 类型的参数。当参数为 true 时，则表示追加文本。

代码演示追加文本：

//存在当前文件，路径为"C:/Test/A/test.txt"，内容为"加油gogogo"；

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //打开文件C:/Test/A/test.txt ，参数中添加true；
        try(Writer writer = new FileWriter("C:/Test/A/test.txt",true)){
            //在文件中写入对应字符串；
            writer.write("我的愿望是，世界和平！");
            //刷新缓冲区；
            writer.flush();
        }
    }

//运行结果：

打开文件 C:/Test/A/test.txt ，
发现内容为"加油gogogo我的愿望是，世界和平！"

四、字节流的读写

字节流通过 InputStream 类对数据进行读，InputStream 是一种输入流。
字节流通过 OutputStream 类对数据进行写，OutputStream 是一种输出流。
InputStream 类和 OutputStream 类都是抽象类，创建实例时需要使用他们的子类。

4.1 InputStream 类

InputStream 使用 read() 方法读取数据，read() 方法如果返回 -1 表示读取到文件末尾，read() 方法有以下三种方法重载
read() ：无参数，一次读取一个字节。
read(byte[] b) ：以数组为参数，最多读取 b.length 字节的数据到数组中，返回实际读取的字节数量。
read(byte[] cbuf, int off, int len) ：以数组为参数，最多读取 b.length 字节的数据到数组中，会从数组的第 off 个元素开始，将 len 长度的字节填入数组中，返回实际读取的字节数量。

代码演示使用 read() 方法：

//存在当前文件，路径为"C:/Test/A/test.txt"，内容为"abc"； 
   
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //打开文件C:/Test/A/test.txt；
        try (InputStream is = new FileInputStream("C:/Test/A/test.txt")){
            while (true){
                //读取一个字节；
                int n = is.read();
                //判断是否到达文件末尾；
                if(n == -1){
                    break;
                }
                //打印；
                System.out.printf("%c ",n);
                System.out.println(n);
            }
        }
    }

//运行结果：
a 97
b 98
c 99

代码演示使用 read(byte[] b) 方法：

//存在当前文件，路径为"C:/Test/A/test.txt"，内容为"abc"； 
   
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //打开文件C:/Test/A/test.txt；
        try (InputStream is = new FileInputStream("C:/Test/A/test.txt")){
            while (true){
                //创建一个数组，用来存储读取到的字节；
                byte[] b = new byte[1024];
                //将读取到的字节存入b数组中，返回实际读取到的字节个数；
                int len = is.read(b);
                //判断是否到达文件末尾；
                if(len == -1){
                    break;
                }
                //打印；
                for(int i=0;i<len;i++){
                    System.out.printf("%c ",b[i]);
                    System.out.println(b[i]);
                }
            }
        }
    }

//运行结果：
a 97
b 98
c 99
根据使用的字符集的不同，一个中文字符通常会占用两到三个字节。如果我们需要从文件中读取中文字符会非常麻烦。
因此，可以使用 Scanner 类，来帮助我们从字节流结果中获取中文字符。

代码演示字节流获取中文字符的方法：

//存在当前文件，路径为"C:/Test/A/test.txt"，内容为"我的愿望是，世界和平！"； 

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //打开文件C:/Test/A/test.txt；
        //将字节流通过 Scanner 类转换为字符流，指定通过“utf8”字符集进行转换；
        try (InputStream is = new FileInputStream("C:/Test/A/test.txt");
             Scanner sc = new Scanner(is,"utf8")){
            //循环判断是否有下一行；
            while (sc.hasNext()){
                //获得下一行；
                String str = sc.next();
                //打印；
                System.out.println(str);
            }
        }
    }

//运行结果：
我的愿望是，世界和平！

4.2 OutputStream 类

OutputStream 使用 write() 方法写入数据，write() 方法有以下三种方法重载
write(int b) ：每次写入一个字节。
write(char[] cbuf) ：每次写入多个字节；
write(char[] cbuf, int off, int len) ：每次写入多个字符，从字符数组中的off位置开始去写，写len长度；
由于写入的数据可能保存在缓冲区，未来得及写入文件中。因此，为确保我们可以及时看到写入的内容，OutputStream 类提供了 flush() 方法，用于刷新缓冲区。
由于字节流传输的是字节数据，但我们仍需要以字符形式输入，因此下文将以两种将字符转换为字节的方法分别进行演示。

代码演示使用 write(int b) 方法（以 getBytes() 转换字符的方式）：

//存在当前文件，路径为"C:/Test/A/test.txt"；

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //打开文件C:/Test/A/test.txt；
        try(OutputStream writer = new FileOutputStream("C:/Test/A/test.txt")){
            //需要在文件中写入的字符串；
            String str = "我的愿望是，世界和平！";
            //将字符转换为字节并写入文件；
            writer.write(str.getBytes());
            //刷新缓冲区；
            writer.flush();
        }
    }

//运行结果：
打开文件 C:/Test/A/test.txt ，
文件内容为"我的愿望是，世界和平！"

代码演示使用 write(int b) 方法（以 PrintWriter 包裹流对象的方式）：

//存在当前文件，路径为"C:/Test/A/test.txt"；

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //打开文件C:/Test/A/test.txt；
        try(OutputStream writer = new FileOutputStream("C:/Test/A/test.txt")){
            //使用PrintWriter类将输入的字符自动转换为字节；
            PrintWriter printWriter = new PrintWriter(writer);
            //写入文件；
            printWriter.write("我的愿望是，世界和平！");
            //刷新缓冲区；
            writer.flush();
        }
    }

//运行结果：
打开文件 C:/Test/A/test.txt ，
文件内容为"我的愿望是，世界和平！"

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