Java I/O操作

在我們日常的開發中使用最多的Java知識點就是Java的IO流和Java集合兩大模塊，后續的文章我會接著介紹Java集合的知識，本篇博文我主要講解Java的輸入流和輸出流。

我們知道任何的編程語言，首先要解決的就是如何與外部介質交換數據，這就包括了如何將數據寫到外部介質以及如何讀取外部介質的數據；Java的I/O流提供了讀寫數據的標準方法，Java所有的I/O機制都是基于數據流進行輸入輸出，這些數據流表示了字符或者字節數據的流動序列。

Java的I/O流按讀寫方式可以分為字節流和字符流兩種類型；其實字符流的本質還是字節流，只不過字符流對字節流做了一次封裝。需要注意的是：當我們讀寫二進制文件時(如：圖片、視頻、音頻等)，只能使用字節流，否則會操作失敗。

按照讀寫介質的不同，對于I/O流我們還有另一種劃分方法，分別是面向顯示器、鍵盤的操作、面向內存的操作、面向磁盤的操作以及面向網絡的操作。

輸入流、輸出流中的輸入和輸出均是相對于Java程序來說，輸入即是向程序輸入數據(讀)，輸出即是程序向外部輸出數據(寫)。

I/O流的相關類如下圖所示：

結合我自身開發的經驗，我認為按照讀寫介質來講解理解會更加直觀，所以下面我會按照不同的讀寫介質來講解I/O流。

1、面向顯示器、鍵盤的讀寫操作(標準輸入、輸出)

面向顯示器的寫操作和面向鍵盤的讀操作，就是我們常用的System.out和System.in；使用System.out可以向我們的顯示器輸出信息，使用System.in可以從我們的鍵盤獲取信息，示例代碼如下：

/**
 * 標準輸入輸出
 */
public class SystemIOTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        System.out.println("請輸入姓名：");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println(scanner.nextLine());
    }
}

2、面向磁盤的讀寫操作

面向磁盤的讀寫操作，主要就是指對文件的讀寫操作，它主要包括FileInputStream、FileOutputStream、FileReader、FileWriter，示例代碼如下：

/**
 * java io 測試類
 */
public class JavaIOTest {

    /**
     * 字節流讀取二進制文件(如圖片、音樂文件)
     */
    @Test
    public void inputstreamPicTest() {
        try {
            InputStream inputStream = new FileInputStream("e:" + File.separator + "logo.png");
            OutputStream outputStream = new FileOutputStream("e:" + File.separator + "copy.png");
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len = 0;
            while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {
                outputStream.write(bytes, 0, len);
            }

            inputStream.close();
            outputStream.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 字節流讀取文本
     */
    @Test
    public void inputStreamTxt() {
        try {
            InputStream inputStream = new FileInputStream("e:" + File.separator + "sql.txt");
            OutputStream outputStream = new FileOutputStream("e:" + File.separator + "copy.txt");
            byte[] chars = new byte[1024];
            int len = 0;
            while ((len = inputStream.read(chars)) != -1) {
                outputStream.write(chars, 0, len);
                outputStream.flush();
            }

            inputStream.close();
            outputStream.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 字符流讀取文本
     * 字符流直接讀取文本時，中文可能會亂碼，所以通過InputStreamReader建字節流轉換為字符流
     */
    @Test
    public void inputReaderTxt() {
        try {
            InputStreamReader reader = new InputStreamReader(new FileInputStream("e:" + File.separator + "sql.txt"), "GBK");
            Writer writer = new FileWriter("e:" + File.separator + "copy.txt");
            int len = 0;
            char[] chars = new char[1024];
            while ((len = reader.read(chars)) != -1) {
                writer.write(chars, 0, len);
                writer.flush();
            }

            reader.close();
            writer.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 通過字符串的方式讀取文本(可以提高效率)
     */
    @Test
    public void stringTxt() {
        try {
            InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(new FileInputStream("e:" + File.separator + "sql.txt"),"GBK");
            BufferedReader reader = new BufferedReader(inputStreamReader);
            String str = "";
            while ((str = reader.readLine()) != null) {
                System.out.println("==" + str);
            }

            inputStreamReader.close();
            reader.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

3、面向內存的讀寫操作

面向內存的讀寫操作，主要用于中間數據的緩存，主要包括：ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream、ObjecInputStream、ObjectOutputStream，示例代碼如下：

/**
 * java io 測試類
 */
public class JavaIOTest {

    /**
     * 對象流(可用于對象的序列化和反序列化)
     * 僅測試使用，Java原生的序列化和反序列化效率較低，建議使用Hession
     * 對象序列化至文件
     */
    @Test
    public void testObjectInputstream() {
        try {
            File file = new File("e:" + File.separator + "seri.txt");
            if(!file.exists()) {
                file.createNewFile();
            }

            ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("e:" + File.separator + "seri.txt"));
            SeriEntity seriEntity = new SeriEntity("hello world");
            outputStream.writeObject(seriEntity);
            outputStream.close();
            outputStream.flush();

            ObjectInputStream inputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream("e:" + File.separator + "seri.txt"));
            SeriEntity obj = (SeriEntity) inputStream.readObject();

            inputStream.close();

            System.out.println("========" + obj.getName());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 對象流(可用于對象的序列化和反序列化)
     * 對象序列化至內存
     */
    @Test
    public void  testObjectInputStreamByte() {
        try {
            SeriEntity seriEntity = new SeriEntity("name name");
            ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);
            outputStream.writeObject(seriEntity);
            outputStream.flush();

            ObjectInputStream inputStream = new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream(byteArrayOutputStream.toByteArray()));
            SeriEntity entity = (SeriEntity) inputStream.readObject();
            inputStream.close();

            System.out.println("======" + entity.getName());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

4、面向網絡的的操作

面向網絡的操作即Java的網絡編程，主要包括Socket、ServerSocket，示例代碼如下：

/**
 * java 網絡編程--客戶端
 */
public class NetClient {

    /**
     * 服務端IP地址
     */
    private static final String SERVERADDR = "127.0.0.1";

    /**
     * 服務端提供的端口號
     */
    private static final int SERVERPORT = 9090;

    public static void main(String[] args) {
        Socket socket = null;

        try {
            // 和服務端建立連接
            socket = new Socket(SERVERADDR, SERVERPORT);
            System.out.println("==========客戶端已啟動==============");

            // 向服務端發送數據
            String data = "java網絡編程實例程序";

            // 獲取網絡輸出流
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
            // 向網絡輸出流寫入數據(即向服務端發送數據)
            outputStream.write(data.getBytes());
            outputStream.flush();

            //寫關閉,不然會一直阻塞著,服務器會認為客戶端還一直在寫數據
            //由于從客戶端發送的消息長度是任意的，客戶端需要關閉連接以通知服務器消息發送完畢，如果客戶端在發送完最后一個字節后
            //關閉輸出流，此時服務端將知道"我已經讀到了客戶端發送過來的數據的末尾了,即-1",就會讀取出數據并關閉服務端的讀數據流,在之后就可以
            //自己(服務端)的輸出流了,往客戶端寫數據了
            socket.shutdownOutput();

            // 接收服務端數據
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len = 1;
            while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {
                System.out.println(new String(bytes, "UTF-8"));
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

/**
 * java網絡編程 -- 服務端
 */
public class NetServer {

    /**
     * 服務端提供的端口
     */
    private static final int SERVERPORT = 9090;

    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket serverSocket = null;
        try {
            serverSocket = new ServerSocket(SERVERPORT);
            System.out.println("===========服務端已啟動===========");

            while (true) {
                // 接收客戶端請求
                Socket socket = serverSocket.accept();

                // 接收客戶端發送的信息
                InputStream inputStream = socket.getInputStream();
                byte[] bytes = new byte[1024];
                int len = 1;
                System.out.println("客戶端發送消息：");
                while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {
                    System.out.println(new String(bytes, "UTF-8"));
                }

                String data = "服務端已收到消息";
                System.out.println(data);
                OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
                outputStream.write(data.getBytes());
                outputStream.flush();

                //寫關閉,不然會一直阻塞著,服務器會認為客戶端還一直在寫數據
                //由于從客戶端發送的消息長度是任意的，客戶端需要關閉連接以通知服務器消息發送完畢，如果客戶端在發送完最后一個字節后
                //關閉輸出流，此時服務端將知道"我已經讀到了客戶端發送過來的數據的末尾了,即-1",就會讀取出數據并關閉服務端的讀數據流,在之后就可以
                //自己(服務端)的輸出流了,往客戶端寫數據了
                socket.shutdownOutput();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                serverSocket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

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