JAVA-IO流體系

JAVA-IO流體系

在IO中，具體構件角色是節點流，裝飾角色是過濾流。
1、繼承自InputStream/OutputStream的流都是用於向程序中輸入/輸出數據，且數據的單位都是字節(byte=8bit)，如圖，深色的爲節點流，淺色的爲過濾流。

2、繼承自Reader/Writer的流都是用於向程序中輸入/輸出數據，且數據的單位都是字符(2byte=16bit)，如圖，深色的爲節點流，淺色的爲過濾流。

從圖中可以看出，InputStream就是裝飾者模式中的超類（Component），ByteArrayInputStream，FileInputStream相當於被裝飾者（ConcreteComponent），這些類都提供了最基本的字節讀取功能。而另外一個和這兩個類是同一級的類FilterInputStream即是裝飾者（Decorator），BufferedInputStream，DataInputStream，PushbackInputStream…這些都是被裝飾者裝飾後形成的成品。

爲什麼可以說：裝飾模式可以在不創造更多子類的情況下，將對象的功能加以擴展，能理解這一點就能很好的掌握裝飾者設計模式的精髓，如果在InputStream這裏擴展出FilterInputStream類下面的裝飾類，那麼針對FileInputStream和ByteArrayInputStream就都要去實現一次BufferedInputStream了，那麼可能就會衍生出BufferedFileInputStream和BufferedByteArrayInputStream這樣的類，如果按照這樣的擴展方式去添加功能，對於添加功能的子類來說簡直是一場噩夢，好在裝飾着模式很好的解決了這個問題，現在我們只需要在過濾流類這裏維護一個超類，不論傳入的是什麼具體的節點流，那麼都只要套一層裝飾，就能對功能方法進行加強。

如果想要對文件輸入流進行緩存加強可以這樣裝飾：

File file = new File ("hello.txt"); 
BufferedInputStream inBuffered=new BufferedInputStream (new FileInputStream(file));

如果想要對字節數組輸入流進行緩存加強可以這樣裝飾：

byte[] byts="Hello".getBytes();
BufferedInputStream bf=new BufferedInputStream(new ByteArrayInputStream(byts));

那麼節點流上的類就可以平行擴展，而裝飾者同樣可以按照功能進行另外一個維度的擴展，調用的時候就可以按需進行組合裝飾，這樣就可以減少了子類還將對象的功能進行擴展，不得不佩服前人在該設計模式上的智慧，理解了這裝飾着模式後，就應該對java中IO流的體系進行梳理：

節點流類型

• 對文件操作的字符流有FileReader/FileWriter，
• 字節流有FileInputStream/FileOutputStream。

過濾流類型

• 緩衝流：緩衝流要“套接”在相應的節點流之上，對讀寫的數據提供了緩衝的功能，提高了讀寫效率，同時增加了一些新的方法。
  • 字節緩衝流有BufferedInputStream / BufferedOutputStream，字符緩衝流有BufferedReader / BufferedWriter，字符緩衝流分別提供了讀取和寫入一行的方法ReadLine和NewLine方法。
  • 對於輸出的緩衝流，寫出的數據，會先寫入到內存中，再使用flush方法將內存中的數據刷到硬盤。所以，在使用字符緩衝流的時候，一定要先flush，然後再close，避免數據丟失。
• 轉換流：用於字節數據到字符數據之間的轉換。
  • 字符流InputStreamReader / OutputStreamWriter。其中，InputStreamReader需要與InputStream“套接”，OutputStreamWriter需要與OutputStream“套接”。
• 數據流：提供了讀寫Java中的基本數據類型的功能。
  • DataInputStream和DataOutputStream分別繼承自InputStream和OutputStream，需要“套接”在InputStream和OutputStream類型的節點流之上。
• 對象流：用於直接將對象寫入寫出。
  • 流類有ObjectInputStream和ObjectOutputStream，本身這兩個方法沒什麼，但是其要寫出的對象有要求，該對象必須實現Serializable接口，來聲明其是可以序列化的。否則，不能用對象流讀寫。(api以及demo在文末)

重點梳理一下：Java中Inputstream/OutputStream與Reader/Writer的區別

• Reader/Writer和InputStream/OutputStream分別是I/O庫提供的兩套平行獨立的等級機構，
  • InputStream、OutputStream是用來處理8位元的流，也就是用於讀寫ASCII字符和二進制數據；Reader、Writer是用來處理16位元的流，也就是用於讀寫Unicode編碼的字符。
  • 在JAVA語言中，byte類型是8位的，char類型是16位的，所以在處理中文的時候需要用Reader和Writer。
  • 兩種等級機構下，有一道橋樑InputStreamReader、OutputStreamWriter負責進行InputStream到Reader的適配和由OutputStream到Writer的適配。
• 在Java中，有不同類型的Reader/InputStream輸入流對應於不同的數據源：
  • FileReader/FileInputStream 用於從文件輸入；
  • CharArrayReader/ByteArrayInputStream 用於從程序中的字符數組輸入；
  • StringReader/StringBufferInputStream 用於從程序中的字符串輸入；
  • PipedReader/PipeInputStream 用於讀取從另一個線程中的 PipedWriter/PipeOutputStream 寫入管道的數據。
  • 相應的也有不同類型的Writer/OutputStream輸出流對應於不同的數據源：FileWriter/FileOutputStream，CharArrayWriter/ByteArrayOutputStream，StringWriter，PipeWriter/PipedOutputStream。

IO流的應用選擇

確定選用流對象的步驟

• 確定原始數據的格式
• 確定是輸入還是輸出
• 是否需要轉換流
• 數據的來源（去向）
• 是否需要緩衝
• 是否需要格式化輸出

特殊需求

• 從Stream轉化爲Reader，Writer：InputStreamReader，OutputStreamWriter
• 對象輸入輸出流：ObjectInputStream，ObjectOutputStream
• 進程間通信：PipeInputStream，PipeOutputStream，PipeReader，PipeWriter
• 合併輸入：SequenceInputStream
• 更特殊的需要：PushbackInputStream, PushbackReader, LineNumberInputStream, LineNumberReader