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  • 【Java基础-3】吃透Java IO:字节流、字符流、缓冲流

    万次阅读 多人点赞 2020-09-23 20:12:33
    什么是Java-IO?字符流和字节流的区别与适用场景是什么?缓冲流到底实现了什么?如何高效地读写文件? 本文用大量的示例图和实例,带你吃透Java IO。

    前言

    有人曾问fastjson的作者(阿里技术专家高铁):“你开发fastjson,没得到什么好处,反而挨了骂背了锅,这种事情你为什么要做呢?”

    高铁答道:“因为热爱本身,就是奖励啊!”

    这个回答顿时触动了我。想想自己,又何尝不是如此。写作是个痛苦的过程,用心写作就更加煎熬,需字字斟酌,反复删改才有所成。然而,当一篇篇精良文章出自己手而呈现眼前时,那些痛苦煎熬就都那么值得。如果这些博文能有幸得大家阅读和认可,就更加是莫大的鼓舞了。技术人的快乐就是可以这么纯粹和简单。

    点波关注不迷路,一键三连好运连连!

    IO流是Java中的一个重要构成部分,也是我们经常打交道的。这篇关于Java IO的博文干货满满,堪称全网前三(请轻喷!)

    下面几个问题(问题还会继续补充),如果你能对答如流,那么恭喜你,IO知识掌握得很好,可以立即关闭文章。反之,你可以在后面得文章中寻找答案。

    1. Java IO流有什么特点?
    2. Java IO流分为几种类型?
    3. 字节流和字符流的关系与区别?
    4. 字符流是否使用了缓冲?
    5. 缓冲流的效率一定高吗?为什么?
    6. 缓冲流体现了Java中的哪种设计模式思想?
    7. 为什么要实现序列化?如何实现序列化?
    8. 序列化数据后,再次修改类文件,读取数据会出问题,如何解决呢?

    1 初识Java IO

    IO,即inout,也就是输入和输出,指应用程序和外部设备之间的数据传递,常见的外部设备包括文件、管道、网络连接。

    Java 中是通过流处理IO 的,那么什么是流

    流(Stream),是一个抽象的概念,是指一连串的数据(字符或字节),是以先进先出的方式发送信息的通道。

    当程序需要读取数据的时候,就会开启一个通向数据源的流,这个数据源可以是文件,内存,或是网络连接。类似的,当程序需要写入数据的时候,就会开启一个通向目的地的流。这时候你就可以想象数据好像在这其中“流”动一样。

    一般来说关于流的特性有下面几点:

    1. 先进先出:最先写入输出流的数据最先被输入流读取到。
    2. 顺序存取:可以一个接一个地往流中写入一串字节,读出时也将按写入顺序读取一串字节,不能随机访问中间的数据。(RandomAccessFile除外)
    3. 只读或只写:每个流只能是输入流或输出流的一种,不能同时具备两个功能,输入流只能进行读操作,对输出流只能进行写操作。在一个数据传输通道中,如果既要写入数据,又要读取数据,则要分别提供两个流。

    1.1 IO流分类

    IO流主要的分类方式有以下3种:

    1. 按数据流的方向:输入流、输出流
    2. 按处理数据单位:字节流、字符流
    3. 按功能:节点流、处理流

    在这里插入图片描述

    1、输入流与输出流

    输入与输出是相对于应用程序而言的,比如文件读写,读取文件是输入流,写文件是输出流,这点很容易搞反。

    在这里插入图片描述
    2、字节流与字符流

    字节流和字符流的用法几乎完成全一样,区别在于字节流和字符流所操作的数据单元不同,字节流操作的单元是数据单元是8位的字节,字符流操作的是数据单元为16位的字符。

    为什么要有字符流?

    Java中字符是采用Unicode标准,Unicode 编码中,一个英文为一个字节,一个中文为两个字节。
    在这里插入图片描述
    而在UTF-8编码中,一个中文字符是3个字节。例如下面图中,“云深不知处”5个中文对应的是15个字节:-28-70-111-26-73-79-28-72-115-25-97-91-27-92-124
    在这里插入图片描述

    那么问题来了,如果使用字节流处理中文,如果一次读写一个字符对应的字节数就不会有问题,一旦将一个字符对应的字节分裂开来,就会出现乱码了。为了更方便地处理中文这些字符,Java就推出了字符流。

    字节流和字符流的其他区别:

    1. 字节流一般用来处理图像、视频、音频、PPT、Word等类型的文件。字符流一般用于处理纯文本类型的文件,如TXT文件等,但不能处理图像视频等非文本文件。用一句话说就是:字节流可以处理一切文件,而字符流只能处理纯文本文件。
    2. 字节流本身没有缓冲区,缓冲字节流相对于字节流,效率提升非常高。而字符流本身就带有缓冲区,缓冲字符流相对于字符流效率提升就不是那么大了。详见文末效率对比。

    以写文件为例,我们查看字符流的源码,发现确实有利用到缓冲区:
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    3、节点流和处理流

    节点流:直接操作数据读写的流类,比如FileInputStream

    处理流:对一个已存在的流的链接和封装,通过对数据进行处理为程序提供功能强大、灵活的读写功能,例如BufferedInputStream(缓冲字节流)

    处理流和节点流应用了Java的装饰者设计模式。

    下图就很形象地描绘了节点流和处理流,处理流是对节点流的封装,最终的数据处理还是由节点流完成的。
    在这里插入图片描述
    在诸多处理流中,有一个非常重要,那就是缓冲流

    我们知道,程序与磁盘的交互相对于内存运算是很慢的,容易成为程序的性能瓶颈。减少程序与磁盘的交互,是提升程序效率一种有效手段。缓冲流,就应用这种思路:普通流每次读写一个字节,而缓冲流在内存中设置一个缓存区,缓冲区先存储足够的待操作数据后,再与内存或磁盘进行交互。这样,在总数据量不变的情况下,通过提高每次交互的数据量,减少了交互次数。
    在这里插入图片描述

    联想一下生活中的例子,我们搬砖的时候,一块一块地往车上装肯定是很低效的。我们可以使用一个小推车,先把砖装到小推车上,再把这小推车推到车前,把砖装到车上。这个例子中,小推车可以视为缓冲区,小推车的存在,减少了我们装车次数,从而提高了效率。
    在这里插入图片描述
    需要注意的是,缓冲流效率一定高吗?不一定,某些情形下,缓冲流效率反而更低,具体请见IO流效率对比。

    完整的IO分类图如下:
    在这里插入图片描述

    1.2 案例实操

    接下来,我们看看如何使用Java IO。

    文本读写的例子,也就是文章开头所说的,将“松下问童子,言师采药去。只在此山中,云深不知处。”写入本地文本,然后再从文件读取内容并输出到控制台。

    1、FileInputStream、FileOutputStream(字节流)

    字节流的方式效率较低,不建议使用

    public class IOTest {
    	public static void main(String[] args) throws IOException {
    		File file = new File("D:/test.txt");
    
    		write(file);
    		System.out.println(read(file));
    	}
    
    	public static void write(File file) throws IOException {
    		OutputStream os = new FileOutputStream(file, true);
    
    		// 要写入的字符串
    		String string = "松下问童子,言师采药去。只在此山中,云深不知处。";
    		// 写入文件
    		os.write(string.getBytes());
    		// 关闭流
    		os.close();
    	}
    
    	public static String read(File file) throws IOException {
    		InputStream in = new FileInputStream(file);
    
    		// 一次性取多少个字节
    		byte[] bytes = new byte[1024];
    		// 用来接收读取的字节数组
    		StringBuilder sb = new StringBuilder();
    		// 读取到的字节数组长度,为-1时表示没有数据
    		int length = 0;
    		// 循环取数据
    		while ((length = in.read(bytes)) != -1) {
    			// 将读取的内容转换成字符串
    			sb.append(new String(bytes, 0, length));
    		}
    		// 关闭流
    		in.close();
    
    		return sb.toString();
    	}
    }
    

    2、BufferedInputStream、BufferedOutputStream(缓冲字节流)

    缓冲字节流是为高效率而设计的,真正的读写操作还是靠FileOutputStreamFileInputStream,所以其构造方法入参是这两个类的对象也就不奇怪了。

    public class IOTest {
    
    	public static void write(File file) throws IOException {
    		// 缓冲字节流,提高了效率
    		BufferedOutputStream bis = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file, true));
    
    		// 要写入的字符串
    		String string = "松下问童子,言师采药去。只在此山中,云深不知处。";
    		// 写入文件
    		bis.write(string.getBytes());
    		// 关闭流
    		bis.close();
    	}
    
    	public static String read(File file) throws IOException {
    		BufferedInputStream fis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file));
    
    		// 一次性取多少个字节
    		byte[] bytes = new byte[1024];
    		// 用来接收读取的字节数组
    		StringBuilder sb = new StringBuilder();
    		// 读取到的字节数组长度,为-1时表示没有数据
    		int length = 0;
    		// 循环取数据
    		while ((length = fis.read(bytes)) != -1) {
    			// 将读取的内容转换成字符串
    			sb.append(new String(bytes, 0, length));
    		}
    		// 关闭流
    		fis.close();
    
    		return sb.toString();
    	}
    }
    

    3、InputStreamReader、OutputStreamWriter(字符流)

    字符流适用于文本文件的读写OutputStreamWriter类其实也是借助FileOutputStream类实现的,故其构造方法是FileOutputStream的对象

    public class IOTest {
    	
    	public static void write(File file) throws IOException {
    		// OutputStreamWriter可以显示指定字符集,否则使用默认字符集
    		OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(file, true), "UTF-8");
    
    		// 要写入的字符串
    		String string = "松下问童子,言师采药去。只在此山中,云深不知处。";
    		osw.write(string);
    		osw.close();
    	}
    
    	public static String read(File file) throws IOException {
    		InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(file), "UTF-8");
    		// 字符数组:一次读取多少个字符
    		char[] chars = new char[1024];
    		// 每次读取的字符数组先append到StringBuilder中
    		StringBuilder sb = new StringBuilder();
    		// 读取到的字符数组长度,为-1时表示没有数据
    		int length;
    		// 循环取数据
    		while ((length = isr.read(chars)) != -1) {
    			// 将读取的内容转换成字符串
    			sb.append(chars, 0, length);
    		}
    		// 关闭流
    		isr.close();
    
    		return sb.toString()
    	}
    }
    

    4、字符流便捷类

    Java提供了FileWriterFileReader简化字符流的读写,new FileWriter等同于new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(file, true))

    public class IOTest {
    	
    	public static void write(File file) throws IOException {
    		FileWriter fw = new FileWriter(file, true);
    
    		// 要写入的字符串
    		String string = "松下问童子,言师采药去。只在此山中,云深不知处。";
    		fw.write(string);
    		fw.close();
    	}
    
    	public static String read(File file) throws IOException {
    		FileReader fr = new FileReader(file);
    		// 一次性取多少个字节
    		char[] chars = new char[1024];
    		// 用来接收读取的字节数组
    		StringBuilder sb = new StringBuilder();
    		// 读取到的字节数组长度,为-1时表示没有数据
    		int length;
    		// 循环取数据
    		while ((length = fr.read(chars)) != -1) {
    			// 将读取的内容转换成字符串
    			sb.append(chars, 0, length);
    		}
    		// 关闭流
    		fr.close();
    
    		return sb.toString();
    	}
    }
    

    5、BufferedReader、BufferedWriter(字符缓冲流)

    public class IOTest {
    	
    	public static void write(File file) throws IOException {
    		// BufferedWriter fw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new
    		// FileOutputStream(file, true), "UTF-8"));
    		// FileWriter可以大幅度简化代码
    		BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(file, true));
    
    		// 要写入的字符串
    		String string = "松下问童子,言师采药去。只在此山中,云深不知处。";
    		bw.write(string);
    		bw.close();
    	}
    
    	public static String read(File file) throws IOException {
    		BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(file));
    		// 用来接收读取的字节数组
    		StringBuilder sb = new StringBuilder();
    
    		// 按行读数据
    		String line;
    		// 循环取数据
    		while ((line = br.readLine()) != null) {
    			// 将读取的内容转换成字符串
    			sb.append(line);
    		}
    		// 关闭流
    		br.close();
    
    		return sb.toString();
    	}
    }
    

    2 IO流对象

    第一节中,我们大致了解了IO,并完成了几个案例,但对IO还缺乏更详细的认知,那么接下来我们就对Java IO细细分解,梳理出完整的知识体系来。

    Java种提供了40多个类,我们只需要详细了解一下其中比较重要的就可以满足日常应用了。

    2.1 File类

    File类是用来操作文件的类,但它不能操作文件中的数据。

    public class File extends Object implements Serializable, Comparable<File>
    

    File类实现了SerializableComparable<File>,说明它是支持序列化和排序的。

    File类的构造方法

    方法名 说明
    File(File parent, String child) 根据 parent 抽象路径名和 child 路径名字符串创建一个新 File 实例。
    File(String pathname) 通过将给定路径名字符串转换为抽象路径名来创建一个新 File 实例。
    File(String parent, String child) 根据 parent 路径名字符串和 child 路径名字符串创建一个新 File 实例。
    File(URI uri) 通过将给定的 file: URI 转换为一个抽象路径名来创建一个新的 File 实例。

    File类的常用方法

    方法 说明
    createNewFile() 当且仅当不存在具有此抽象路径名指定名称的文件时,不可分地创建一个新的空文件。
    delete() 删除此抽象路径名表示的文件或目录。
    exists() 测试此抽象路径名表示的文件或目录是否存在。
    getAbsoluteFile() 返回此抽象路径名的绝对路径名形式。
    getAbsolutePath() 返回此抽象路径名的绝对路径名字符串。
    length() 返回由此抽象路径名表示的文件的长度。
    mkdir() 创建此抽象路径名指定的目录。

    File类使用实例

    public class FileTest {
    	public static void main(String[] args) throws IOException {
    		File file = new File("C:/Mu/fileTest.txt");
    
    		// 判断文件是否存在
    		if (!file.exists()) {
    			// 不存在则创建
    			file.createNewFile();
    		}
    		System.out.println("文件的绝对路径:" + file.getAbsolutePath());
    		System.out.println("文件的大小:" + file.length());
    
    		// 刪除文件
    		file.delete();
    	}
    }
    

    2.2 字节流

    InputStreamOutputStream是两个抽象类,是字节流的基类,所有具体的字节流实现类都是分别继承了这两个类。

    InputStream为例,它继承了Object,实现了Closeable

    public abstract class InputStream
    extends Object
    implements Closeable
    

    InputStream类有很多的实现子类,下面列举了一些比较常用的:
    在这里插入图片描述
    详细说明一下上图中的类:

    1. InputStreamInputStream是所有字节输入流的抽象基类,前面说过抽象类不能被实例化,实际上是作为模板而存在的,为所有实现类定义了处理输入流的方法。
    2. FileInputSream:文件输入流,一个非常重要的字节输入流,用于对文件进行读取操作。
    3. PipedInputStream:管道字节输入流,能实现多线程间的管道通信。
    4. ByteArrayInputStream:字节数组输入流,从字节数组(byte[])中进行以字节为单位的读取,也就是将资源文件都以字节的形式存入到该类中的字节数组中去。
    5. FilterInputStream:装饰者类,具体的装饰者继承该类,这些类都是处理类,作用是对节点类进行封装,实现一些特殊功能。
    6. DataInputStream:数据输入流,它是用来装饰其它输入流,作用是“允许应用程序以与机器无关方式从底层输入流中读取基本 Java 数据类型”。
    7. BufferedInputStream:缓冲流,对节点流进行装饰,内部会有一个缓存区,用来存放字节,每次都是将缓存区存满然后发送,而不是一个字节或两个字节这样发送,效率更高。
    8. ObjectInputStream:对象输入流,用来提供对基本数据或对象的持久存储。通俗点说,也就是能直接传输对象,通常应用在反序列化中。它也是一种处理流,构造器的入参是一个InputStream的实例对象。

    OutputStream类继承关系图:
    在这里插入图片描述

    OutputStream类继承关系与InputStream类似,需要注意的是PrintStream.

    2.3 字符流

    与字节流类似,字符流也有两个抽象基类,分别是ReaderWriter。其他的字符流实现类都是继承了这两个类。

    Reader为例,它的主要实现子类如下图:
    在这里插入图片描述
    各个类的详细说明:

    1. InputStreamReader:从字节流到字符流的桥梁(InputStreamReader构造器入参是FileInputStream的实例对象),它读取字节并使用指定的字符集将其解码为字符。它使用的字符集可以通过名称指定,也可以显式给定,或者可以接受平台的默认字符集。
    2. BufferedReader:从字符输入流中读取文本,设置一个缓冲区来提高效率。BufferedReader是对InputStreamReader的封装,前者构造器的入参就是后者的一个实例对象。
    3. FileReader:用于读取字符文件的便利类,new FileReader(File file)等同于new InputStreamReader(new FileInputStream(file, true),"UTF-8"),但FileReader不能指定字符编码和默认字节缓冲区大小。
    4. PipedReader :管道字符输入流。实现多线程间的管道通信。
    5. CharArrayReader:从Char数组中读取数据的介质流。
    6. StringReader :从String中读取数据的介质流。

    WriterReader结构类似,方向相反,不再赘述。唯一有区别的是,Writer的子类PrintWriter

    2.4 序列化

    待续…

    3 IO流方法

    3.1 字节流方法

    字节输入流InputStream主要方法:

    • read() :从此输入流中读取一个数据字节。
    • read(byte[] b) :从此输入流中将最多 b.length 个字节的数据读入一个 byte 数组中。
    • read(byte[] b, int off, int len) :从此输入流中将最多 len 个字节的数据读入一个 byte 数组中。
    • close():关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。

    字节输出流OutputStream主要方法:

    • write(byte[] b) :将 b.length 个字节从指定 byte 数组写入此文件输出流中。
    • write(byte[] b, int off, int len) :将指定 byte 数组中从偏移量 off 开始的 len 个字节写入此文件输出流。
    • write(int b) :将指定字节写入此文件输出流。
    • close() :关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。

    3.2 字符流方法

    字符输入流Reader主要方法:

    • read():读取单个字符。
    • read(char[] cbuf) :将字符读入数组。
    • read(char[] cbuf, int off, int len) : 将字符读入数组的某一部分。
    • read(CharBuffer target) :试图将字符读入指定的字符缓冲区。
    • flush() :刷新该流的缓冲。
    • close() :关闭此流,但要先刷新它。

    字符输出流Writer主要方法:

    • write(char[] cbuf) :写入字符数组。
    • write(char[] cbuf, int off, int len) :写入字符数组的某一部分。
    • write(int c) :写入单个字符。
    • write(String str) :写入字符串。
    • write(String str, int off, int len) :写入字符串的某一部分。
    • flush() :刷新该流的缓冲。
    • close() :关闭此流,但要先刷新它。

    另外,字符缓冲流还有两个独特的方法:

    • BufferedWriternewLine()写入一个行分隔符。这个方法会自动适配所在系统的行分隔符。
    • BufferedReaderreadLine() :读取一个文本行。

    4 附加内容

    4.1 位、字节、字符

    字节(Byte)是计量单位,表示数据量多少,是计算机信息技术用于计量存储容量的一种计量单位,通常情况下一字节等于八位。

    字符(Character)计算机中使用的字母、数字、字和符号,比如’A’、‘B’、’$’、’&'等。

    一般在英文状态下一个字母或字符占用一个字节,一个汉字用两个字节表示。

    字节与字符:

    • ASCII 码中,一个英文字母(不分大小写)为一个字节,一个中文汉字为两个字节。
    • UTF-8 编码中,一个英文字为一个字节,一个中文为三个字节。
    • Unicode 编码中,一个英文为一个字节,一个中文为两个字节。
    • 符号:英文标点为一个字节,中文标点为两个字节。例如:英文句号 . 占1个字节的大小,中文句号 。占2个字节的大小。
    • UTF-16 编码中,一个英文字母字符或一个汉字字符存储都需要 2 个字节(Unicode 扩展区的一些汉字存储需要 4 个字节)。
    • UTF-32 编码中,世界上任何字符的存储都需要 4 个字节。

    4.2 IO流效率对比

    首先,对比下普通字节流和缓冲字节流的效率:

    public class MyTest {
    	public static void main(String[] args) throws IOException {
    		File file = new File("C:/Mu/test.txt");
    		StringBuilder sb = new StringBuilder();
    
    		for (int i = 0; i < 3000000; i++) {
    			sb.append("abcdefghigklmnopqrstuvwsyz");
    		}
    		byte[] bytes = sb.toString().getBytes();
    
    		long start = System.currentTimeMillis();
    		write(file, bytes);
    		long end = System.currentTimeMillis();
    
    		long start2 = System.currentTimeMillis();
    		bufferedWrite(file, bytes);
    		long end2 = System.currentTimeMillis();
    
    		System.out.println("普通字节流耗时:" + (end - start) + " ms");
    		System.out.println("缓冲字节流耗时:" + (end2 - start2) + " ms");
    
    	}
    
    	// 普通字节流
    	public static void write(File file, byte[] bytes) throws IOException {
    		OutputStream os = new FileOutputStream(file);
    		os.write(bytes);
    		os.close();
    	}
    
    	// 缓冲字节流
    	public static void bufferedWrite(File file, byte[] bytes) throws IOException {
    		BufferedOutputStream bo = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file));
    		bo.write(bytes);
    		bo.close();
    	}
    }
    

    运行结果:

    普通字节流耗时:250 ms
    缓冲字节流耗时:268 ms
    

    这个结果让我大跌眼镜,不是说好缓冲流效率很高么?要知道为什么,只能去源码里找答案了。翻看字节缓冲流的write方法:

    public synchronized void write(byte b[], int off, int len) throws IOException {
        if (len >= buf.length) {
            /* If the request length exceeds the size of the output buffer,
               flush the output buffer and then write the data directly.
               In this way buffered streams will cascade harmlessly. */
            flushBuffer();
            out.write(b, off, len);
            return;
        }
        if (len > buf.length - count) {
            flushBuffer();
        }
        System.arraycopy(b, off, buf, count, len);
        count += len;
    }
    

    注释里说得很明白:如果请求长度超过输出缓冲区的大小,刷新输出缓冲区,然后直接写入数据。这样,缓冲流将无害地级联。

    但是,至于为什么这么设计,我没有想明白,有哪位明白的大佬可以留言指点一下。

    基于上面的情形,要想对比普通字节流和缓冲字节流的效率差距,就要避免直接读写较长的字符串,于是,设计了下面这个对比案例:用字节流和缓冲字节流分别复制文件。

    public class MyTest {
    	public static void main(String[] args) throws IOException {
    		File data = new File("C:/Mu/data.zip");
    		File a = new File("C:/Mu/a.zip");
    		File b = new File("C:/Mu/b.zip");
    
    		StringBuilder sb = new StringBuilder();
    
    		long start = System.currentTimeMillis();
    		copy(data, a);
    		long end = System.currentTimeMillis();
    
    		long start2 = System.currentTimeMillis();
    		bufferedCopy(data, b);
    		long end2 = System.currentTimeMillis();
    
    		System.out.println("普通字节流耗时:" + (end - start) + " ms");
    		System.out.println("缓冲字节流耗时:" + (end2 - start2) + " ms");
    	}
    
    	// 普通字节流
    	public static void copy(File in, File out) throws IOException {
    		// 封装数据源
    		InputStream is = new FileInputStream(in);
    		// 封装目的地
    		OutputStream os = new FileOutputStream(out);
    		
    		int by = 0;
    		while ((by = is.read()) != -1) {
    			os.write(by);
    		}
    		is.close();
    		os.close();
    	}
    
    	// 缓冲字节流
    	public static void bufferedCopy(File in, File out) throws IOException {
    		// 封装数据源
    		BufferedInputStream bi = new BufferedInputStream(new FileInputStream(in));
    		// 封装目的地
    		BufferedOutputStream bo = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(out));
    		
    		int by = 0;
    		while ((by = bi.read()) != -1) {
    			bo.write(by);
    		}
    		bo.close();
    		bi.close();
    	}
    }
    

    运行结果:

    普通字节流耗时:184867 ms
    缓冲字节流耗时:752 ms
    

    这次,普通字节流和缓冲字节流的效率差异就很明显了,达到了245倍。

    再看看字符流和缓冲字符流的效率对比:

    public class IOTest {
    	public static void main(String[] args) throws IOException {
    		// 数据准备
    		dataReady();
    
    		File data = new File("C:/Mu/data.txt");
    		File a = new File("C:/Mu/a.txt");
    		File b = new File("C:/Mu/b.txt");
    		File c = new File("C:/Mu/c.txt");
    
    		long start = System.currentTimeMillis();
    		copy(data, a);
    		long end = System.currentTimeMillis();
    
    		long start2 = System.currentTimeMillis();
    		copyChars(data, b);
    		long end2 = System.currentTimeMillis();
    
    		long start3 = System.currentTimeMillis();
    		bufferedCopy(data, c);
    		long end3 = System.currentTimeMillis();
    
    		System.out.println("普通字节流1耗时:" + (end - start) + " ms,文件大小:" + a.length() / 1024 + " kb");
    		System.out.println("普通字节流2耗时:" + (end2 - start2) + " ms,文件大小:" + b.length() / 1024 + " kb");
    		System.out.println("缓冲字节流耗时:" + (end3 - start3) + " ms,文件大小:" + c.length() / 1024 + " kb");
    	}
    
    	// 普通字符流不使用数组
    	public static void copy(File in, File out) throws IOException {
    		Reader reader = new FileReader(in);
    		Writer writer = new FileWriter(out);
    
    		int ch = 0;
    		while ((ch = reader.read()) != -1) {
    			writer.write((char) ch);
    		}
    		reader.close();
    		writer.close();
    	}
    
    	// 普通字符流使用字符流
    	public static void copyChars(File in, File out) throws IOException {
    		Reader reader = new FileReader(in);
    		Writer writer = new FileWriter(out);
    
    		char[] chs = new char[1024];
    		while ((reader.read(chs)) != -1) {
    			writer.write(chs);
    		}
    		reader.close();
    		writer.close();
    	}
    
    	// 缓冲字符流
    	public static void bufferedCopy(File in, File out) throws IOException {
    		BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(in));
    		BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(out));
    
    		String line = null;
    		while ((line = br.readLine()) != null) {
    			bw.write(line);
    			bw.newLine();
    			bw.flush();
    		}
    
    		// 释放资源
    		bw.close();
    		br.close();
    	}
    
    	// 数据准备
    	public static void dataReady() throws IOException {
    		StringBuilder sb = new StringBuilder();
    		for (int i = 0; i < 600000; i++) {
    			sb.append("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz");
    		}
    		OutputStream os = new FileOutputStream(new File("C:/Mu/data.txt"));
    		os.write(sb.toString().getBytes());
    
    		os.close();
    		System.out.println("完毕");
    	}
    }
    

    运行结果:

    普通字符流1耗时:1337 ms,文件大小:15234 kb
    普通字符流2耗时:82 ms,文件大小:15235 kb
    缓冲字符流耗时:205 ms,文件大小:15234 kb
    

    测试多次,结果差不多,可见字符缓冲流效率上并没有明显提高,我们更多的是要使用它的readLine()newLine()方法。

    4.3 NIO

    待续…

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  • 字节流

    2011-11-07 12:56:04
    1.字节流可以操作任何数据 2.字符流使用的是字符数组;字节流使用的是字节数组 3.InputStream常用的方法 read():从流中读取数据 available():返回流中可用的字节数 4.OutputStream常用的方法 Write(int b...
     一.抽象基类InputStream、OutputStream
    

    1.字节流可以操作任何数据

    2.字符流使用的是字符数组;字节流使用的是字节数组

    3.InputStream常用的方法

    read():从流中读取数据

    available():返回流中可用的字节数

    4.OutputStream常用的方法

    Write(int b);将一个整数输出到流中

    实例9,FileInputStream和FileOutputStream的使用。

    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("a.txt");

    fos.write("abcde");//直接将数据写入到了目的地。

    fos.close();//只关闭资源。

    FileInputStream fis = new FileInputStream("a.txt");

    //fis.available();//获取关联的文件的字节数。

     

    //如果文件体积不是很大,可以这样操作。

    byte[] buf = new byte[fis.available()];//创建一个刚刚好的缓冲区。但是这有一个弊端,就是文件过大,大小超出jvm的内容空间时,会内存溢出。

    fis.read(buf);

     

    System.out.println(new String(buf));

    二.转换器

    1.OutputStreamWriter和InputStreamReader的构造—他们本身是字符流,又具有转换的作用,因此在构造的时候,需要传入字节流对象

    public OutputStreamWriter(OutputStream out)

    public OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName)

    public InputStreamReader(InputStream in)

    public InputStreamReader(InputStream in, String charsetName)

    实例10,转换流的使用。

    操作文件的字符流FileReader和FileWriter是转换流的子类,因此从他们的继承关系就可以清楚的发现,不管是使用字节流还是字符流实际上最终都是以字节的形式操作输入和输出的。

    注意:在使用FileReader操作文本数据时,该对象使用的是默认的编码表。如果要使用指定编码表时,必须使用转换流。

     

    FileReader fr = new FileReader("a.txt");

    //操作a.txt的中的数据使用的本系统默认的GBK

    InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("a.txt"));

    三.标准输入输出流

    1.标准输入System.in
    System.in作为字节输入流类InputStream的对象,实现标准的输入,使用其read()方法从键盘接收数据。

    1.public int read() throws IOException  

    2.public int read(byte[] i) throws IOException

    2标准的输出System.out
    System.out是打印流类PrintStream的对象,用来实现标准输出。print()和println()方法,支持任意的基本类型作为参数。

    1.public void print(参数)

    2.public void println(参数)

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  • Java进阶(四十五)java 字节流与字符流的区别

    万次阅读 多人点赞 2016-10-08 15:25:16
    java 字节流与字符流的区别(转载)  字节流与和字符流的使用非常相似,两者除了操作代码上的不同之外,是否还有其他的不同呢?   实际上字节流在操作时本身不会用到缓冲区(内存),是文件本身直接操作的,而...

    字节流与和字符流的使用非常相似,两者除了操作代码上的不同之外,是否还有其他的不同呢?

    实际上字节流在操作时本身不会用到缓冲区(内存),是文件本身直接操作的,而字符流在操作时使用了缓冲区,通过缓冲区再操作文件,如下图所示。
    这里写图片描述
    下面以两个写文件的操作为主进行比较,但是在操作时字节流和字符流的操作完成之后都不关闭输出流。
    范例:使用字节流不关闭执行

    import java.io.File;    
    import java.io.FileOutputStream;    
    import java.io.OutputStream;    
    public class OutputStreamDemo05 {    
    public static void main(String[] args) throws Exception {   // 异常抛出不处理    
    // 第1步:使用File类找到一个文件    
         File f = new File("d:" + File.separator + "test.txt"); // 声明File对象    
    // 第2步:通过子类实例化父类对象    
         OutputStream out = null;            
    // 准备好一个输出的对象    
         out = new FileOutputStream(f);      
    // 通过对象多态性进行实例化    
    // 第3步:准备一个字符串   
         String str = "Hello World!!!";      
     		 // 字符串转byte数组
         byte b[] = str.getBytes();          
    // 将内容输出,进行写操作 
         out.write(b);    
    // 第4步:关闭输出流(此时没有关闭)    
        // out.close();                   
            }    
        }   
    
    
    

      程序运行结果:
    这里写图片描述
      此时没有关闭字节流操作,但是文件中也依然存在了输出的内容,证明字节流是直接操作文件本身的。而下面继续使用字符流完成,再观察效果。
      范例:使用字符流不关闭执行

    import java.io.File;    
    import java.io.FileWriter;    
    import java.io.Writer;    
    public class WriterDemo03 {    
        public static void main(String[] args) throws Exception { // 异常抛出,不处理    
            // 第1步:使用File类找到一个文件    
            File f = new File("d:" + File.separator + "test.txt");// 声明File 对象    
            // 第2步:准备好一个输出的对象 通过子类实例化父类对象    
            Writer out = null;                 
    // 通过对象多态性进行实例化      
            out = new FileWriter(f);            
            // 第3步:准备一个字符串   
            String str = "Hello World!!!";      
    // 进行写操作   
            out.write(str);                    
    // 将内容输出    
            // 第4步:关闭输出流(此时没有关闭)
            // out.close();              
        }    
    }   
    

      程序运行结果:
    这里写图片描述
      程序运行后会发现文件中没有任何内容,这是因为字符流操作时使用了缓冲区,而在关闭字符流时会强制性地将缓冲区中的内容进行输出,但是如果程序没有关闭,则缓冲区中的内容是无法输出的,所以得出结论:字符流使用了缓冲区,而字节流没有使用缓冲区。
      提问:什么叫缓冲区?
      在很多地方都碰到缓冲区这个名词,那么到底什么是缓冲区?又有什么作用呢?
      回答:缓冲区可以简单地理解为一段特殊的内存区域。
      某些情况下,如果一个程序频繁地操作一个资源(如文件或数据库),则性能会很低,此时为了提升性能,就可以将一部分数据暂时读入到内存的一块区域之中,以后直接从此区域中读取数据即可,因为读取内存速度会比较快,这样可以提升程序的性能。
      在字符流的操作中,所有的字符都是在内存中形成的,在输出前会将所有的内容暂时保存在内存之中,所以使用了缓冲区暂存数据。
      如果想在不关闭时也可以将字符流的内容全部输出,则可以使用Writer类中的flush()方法完成。
      范例:强制性清空缓冲区

    import java.io.File;    
    import java.io.FileWriter;    
    import java.io.Writer;    
    public class WriterDemo04 {    
        public static void main(String[] args) throws Exception { // 异常抛出不处理    
            // 第1步:使用File类找到一个文件    
            File f = new File("d:" + File.separator + "test.txt");// 声明File    
    对象    
            // 第2步:准备好一个输出的对象  通过子类实例化父类对象    
            Writer out = null;                   
    // 通过对象多态性进行实例化
            out = new FileWriter(f); 
            // 第3步:准备一个字符串    
            String str = "Hello World!!!";      
    // 进行写操作
            out.write(str);                    
    // 将内容输出    
            out.flush();                       
    // 强制性清空缓冲区中的内容    
            // 第4步:关闭输出流(此时没有关闭)    
            // out.close();                  
        }    
    }   
    

      程序运行结果:
    这里写图片描述
      此时,文件中已经存在了内容,更进一步证明内容是保存在缓冲区的。这一点在读者日后的开发中要特别引起注意。
      提问:使用字节流好还是字符流好?
      学习完字节流和字符流的基本操作后,已经大概地明白了操作流程的各个区别,那么在开发中是使用字节流好还是字符流好呢?
      在回答之前,先为读者讲解这样的一个概念,所有的文件在硬盘或在传输时都是以字节的方式进行的,包括图片等都是按字节的方式存储的,而字符是只有在内存中才会形成,所以在开发中,字节流使用较为广泛。
      字节流与字符流主要的区别是他们的的处理方式
    流分类:

    • 1.Java的字节流

      InputStream是所有字节输入流的祖先,而OutputStream是所有字节输出流的祖先。

    • 2.Java的字符流

    Reader是所有读取字符串输入流的祖先,而writer是所有输出字符串的祖先InputStreamOutputStream,Reader,writer都是抽象类。所以不能直接new。字节流是最基本的,所有的InputStreamOutputStream的子类都是,主要用在处理二进制数据,它是按字节来处理的。但实际中很多的数据是文本,又提出了字符流的概念,它是按虚拟机的encode来处理,也就是要进行字符集的转化。这两个之间通过 InputStreamReader,OutputStreamWriter来关联,实际上是通过byte[]String来关联。

    在实际开发中出现的汉字问题实际上都是在字符流和字节流之间转化不统一而造成的。在从字节流转化为字符流时,实际上就是byte[]转化为String时,public String(byte bytes[], String charsetName)
    有一个关键的参数字符集编码,通常我们都省略了,那系统就用操作系统的lang。而在字符流转化为字节流时,实际上是String转化为byte[]时,byte[] String.getBytes(String charsetName)也是一样的道理。至于java.io中还出现了许多其他的流,按主要是为了提高性能和使用方便,如BufferedInputStream,PipedInputStream等。

    Java中,它的内核使用 Unicode,也就是说它记住了每个字符的Unicode 内部编码。与ANSI码不兼容。字节。按照UNICODE标准所有字符都占2个字节。因为在Java当中字符是采用Unicode编码标准的,所以“学Java”这个字符串在Java语言中占10个字节。

    展开全文
  • 字节流缓冲区,字节流缓冲流

    1、字节流缓冲区

    package com.example;
    
    import java.io.FileInputStream;
    import java.io.FileOutputStream;
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStream;
    import java.io.OutputStream;
    
    public class MyFileByteData {
        public static void main (String [] args) throws IOException {
            //创建一个字节流,用于读取当前目录下的source文件夹中的压缩文件
            InputStream in=new FileInputStream("/home/lumeng/practise_lum/uml_tmp_file.rar");
            //创建一个文件字节输出流,用于将读取的数据写入test目录
            OutputStream out= new FileOutputStream("/home/lumeng/practise_lum/test/uml_tmp_file.rar");
            byte [] buff=new byte[1024];  //定义一个字节数组,作为缓冲区
            int len; //定义一个int类型的变量len,记住每次读取的一个字节
            long begintime=System.currentTimeMillis();//获取拷贝文件前的系统时间
            while ((len=in.read(buff))!=-1){ //读取一个字节并判断是不是读到文件结尾
                out.write(buff,0,len);//从第一个字节开始,向文件写入len个字节
            }
            long endtime=System.currentTimeMillis();//获取文件拷贝结束时的系统时间
            System.out.println("拷贝文件所消耗的时间是:"+((endtime-begintime)/1000)+"秒");
            in.close();
            out.close();
        }
    }
    

    在拷贝的过程中,使用while循环语句,逐渐实现字节文件的拷贝,每循环一次,就从文件读取若干字节填充字节数组,并通过len记住读入数组的字节数,然后从数组的第一个字节开始,将len字节依次写入文件。循环往复,当len的值为-1时,说明已经读到了文件的末尾,循环结束,整个拷贝过程结束。我们可以看出这种操作比单纯字节留拷贝快很多。

    2、字节缓冲流

    package com.example;
    
    import java.io.BufferedInputStream;
    import java.io.BufferedOutputStream;
    import java.io.FileInputStream;
    import java.io.FileNotFoundException;
    import java.io.FileOutputStream;
    import java.io.IOException;
    
    public class MyBuffStream {
        public static void main (String [] args) throws IOException {
            //创建一个带缓冲区的输入流
            BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream("/home/lumeng/practise_lum/test.txt"));
            //创建一个带缓冲区的输出流
            BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("/home/lumeng/practise_lum/test_out.txt"));
            int len;
            while((len=bis.read())!=-1){
                bos.write(len);
            }
            bis.close();
            bos.close();
        }
    }

    创建BufferedInputStream和BufferedOutputStream两个缓冲流对象,这两个流都对应了一个大小为8192的字节数组,当调用read()或者write()方法读写数据时,首先将读写的数据存入定义好的字节流数组,然后将字节数组的数据一次性的读写到文件中。

    参考文档:
    Java基础入门 传智博客高教产品研发部 

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    千次阅读 2014-12-19 13:55:25
    节流分为两类 little edition(LE) big edition(BE) 0x123456 地址 LE BE 0x0000 56 12 0x0001 34 34 0x0002 12 56 主机字节流根据cpu类
  • 字节流和字符流概念 字节流和字符流都有输入和输出方式 字节输入流和输出流的祖先:InputStream和OutputStream 字符输入流和输出流的祖先:Reader和Writer 以上这些类都是abstract修饰的抽象类,不能直接实例化...
  • Java字节流和字符流,是时候总结一下IO流了

    千次阅读 多人点赞 2021-04-12 12:39:41
    字节流和字符流:为什么字符流需要 flush
  • 字节流与字符流的区别详解

    万次阅读 多人点赞 2012-08-17 09:23:20
    字节流与字符流 先来看一下流的概念: 在程序中所有的数据都是以流的方式进行传输或保存的,程序需要数据的时候要使用输入流读取数据,而当程序需要将一些数据保存起来的时候,就要使用输出流完成。 程序中的输入...
  • 字节流 缓冲流 数据流

    千次阅读 2015-08-03 20:01:56
    1、字节流 先了解流的概念 流分为输入流和输出流,一个对象的输入流是指从外界到这个对象的流,输出流则是从这个对象到它的外界的流。 例如:对于一个JAVA程序来说,它是运行在JVM(JAVA虚拟机)中的的,如果它想...
  • java字节流

    2015-05-05 19:48:53
    /* 字节流 InputStream OutputStream 字节流缓冲区 ...System.in:对应的标准输入设备,键盘InputStreamReader:字符流转换为字节流字节流及其缓冲没有readLine方法,先变为字符流缓冲区 */package pack;i

空空如也

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