Java IO體系筆記

前言：

此文適合JAVA IO體系的朋友。

主題：

Java IO：即 Java 輸入 / 輸出系統。

Java 的輸入和輸出：讀數據就用輸入（InputStream/Reader）， 寫數據就用輸出（OutputStream/Writer）。

Stream：Java 中將數據的輸入輸出抽象爲流，流是一組有順序的，單向的，有起點和終點的數據集合，就像水流。按照流中的最小數據單元又分爲字節流和字符流。

1. 字節流：以 8 位（即 1 byte，8 bit）作爲一個數據單元，數據流中以【字節】爲最小數據單元。
2. 字符流：以 16 位（即 1 char，2 byte，16 bit）作爲一個數據單元，數據流中以【字符】爲最小數據單元（Java 中的字符是 Unicode 編碼，一個字符佔用兩個字節）。 

1.IO體系常用流類

Java IO體系

 

2.IO分類

 

3.歸納總結

歸納前，先區分節點流和處理流。Java io又分爲節點流和處理流，節點流是真正直接處理數據的；處理流是裝飾加工節點流的。

節點流

• 文件流：FileInputStream，FileOutputStrean，FileReader，FileWriter，它們都會直接操作文件，直接與 OS 底層交互。因此他們被稱爲節點流 （使用這幾個流的對象之後，需要關閉流對象，因爲 java 垃圾回收器不會主動回收。不過在 Java7 之後，可以在 try() 括號中打開流，最後程序會自動關閉流對象，不再需要顯示地 close） 
• 數組流：ByteArrayInputStream，ByteArrayOutputStream，CharArrayReader，CharArrayWriter，對數組進行處理的節點流。 字符串流：StringReader，StringWriter，其中 StringReader 能從 String 中讀取數據並保存到 char 數組
• 管道流：PipedInputStream，PipedOutputStream，PipedReader，PipedWrite，對管道進行處理的節點流。

處理流

處理流是對一個已存在的流的連接和封裝，通過所封裝的流的功能調用實現數據讀寫。如 BufferedReader。 處理流的構造方法總是要帶一個其他的流對象做參數。 常用處理流（通過關閉處理流裏面的節點流來關閉處理流）

• 緩衝流 ：BufferedImputStrean，BufferedOutputStream，BufferedReader ，BufferedWriter，需要父類作爲參數構造，增加緩衝功能，避免頻繁讀寫硬盤，可以初始化緩衝數據的大小，由於帶了緩衝功能，所以就寫數據的時候需要使用 flush 方法，另外，BufferedReader 提供一個 readLine( ) 方法可以讀取一行，而 FileInputStream 和 FileReader 只能讀取一個字節或者一個字符，因此 BufferedReader 也被稱爲行讀取器。
• 轉換流：InputStreamReader，OutputStreamWriter，要 inputStream 或 OutputStream 作爲參數，實現從字節流到字符流的轉換，我們經常在讀取鍵盤輸入（System.in）或網絡通信的時候，需要使用這兩個類。
• 數據流：DataInputStream，DataOutputStream，提供將基礎數據類型寫入到文件中，或者讀取出來。

3.1字節輸入流

1. InputStream 是所有的輸入字節流的父類，它是一個抽象類。
2. PushbackInputStream、DataInputStream 和 BufferedInput Stream都是處理流，他們的的父類是 FilterInputStream。
3. ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream 是三種基本的介質流，它們分別從 Byte 數組、StringBuffer、和本地文件中讀取數據。PipedInputStream 是從與其它線程共用的管道中讀取數據。

3.2字節輸出流

1. OutputStream 是所有的輸出字節流的父類，它是一個抽象類。
2. ByteArrayOutputStream、FileOutputStream 是兩種基本的介質流，它們分別向 Byte 數組、和本地文件中寫入數據。
3. PipedOutputStream 是向與其它線程共用的管道中寫入數據。
4. BufferedOutputStream、DataOutputStream 和 PrintStream 都是處理流，他們的的父類是 FilterOutputStream。

3.3字符輸入流

1. Reader 是所有的輸入字符流的父類，它是一個抽象類。
2. CharReader、StringReader 是兩種基本的介質流，它們分別將 Char 數組、String 中讀取數據。PipedReader 是從與其它線程共用的管道中讀取數據。
3. BufferedReader 很明顯就是一個裝飾器，它和其子類負責裝飾其它 Reader 對象。
4. FilterReader 是所有自定義具體裝飾流的父類，其子類 PushbackReader 對 Reader 對象進行裝飾，會增加一個行號。
5. InputStreamReader 是一個連接字節流和字符流的橋樑，它將字節流轉變爲字符流。

3.4字符輸入流

1. Writer 是所有的輸出字符流的父類，它是一個抽象類。
2. CharArrayWriter、StringWriter 是兩種基本的介質流，它們分別向 Char 數組、String 中寫入數據。PipedWriter 是向與其它線程共用的管道中寫入數據。
3. BufferedWriter 是一個裝飾器爲 Writer 提供緩衝功能。
4. PrintWriter 和 PrintStream 極其類似，功能和使用也非常相似。
5. OutputStreamWriter 是 OutputStream 到 Writer 轉換的橋樑，它的子類 FileWriter 其實就是一個實現此功能的具體類。

4.JAVA IO 常見面試題

1、字節流和字符流的區別？

• 讀寫單位不同：字節流以字節（8 bit）爲單位，字符流以字符爲單位。
• 處理對象不同：字節流能處理所有類型的數據（如圖片、avi 等），而字符流只能處理字符類型的數據。
• 字節流沒有緩衝區，是直接輸出的，而字符流是輸出到緩衝區的。因此在輸出時，字節流不調用 colse() 方法時，信息已經輸出了，而字符流只有在調用 close() 方法關閉緩衝區時，信息才輸出。要想字符流在未關閉時輸出信息，則需要手動調用 flush() 方法。

2、什麼叫對象序列化，什麼是反序列化，實現對象序列化需要做哪些工作？

• 對象序列化：將對象以二進制的形式保存在硬盤上；
• 反序列化：將二進制的文件轉化爲對象讀取；
• 實現 serializable 接口可以實現對象序列化，其中沒有需要實現的方法，implements Serializable 只是爲了標註該對象是可被序列化的。
  例如，在 web 開發中，如果對象被保存在了 Session 中，tomcat 在重啓時要把 Session 對象序列化到硬盤，這個對象就必須實現 Serializable 接口。如果對象要經過分佈式系統進行網絡傳輸，被傳輸的對象就必須實現 Serializable 接口。

3、什麼是 Filter 流有哪些？

FilterStream 是一種 IO 流，主要作用是用來對存在的流增加一些額外的功能，像給目標文件增加源文件中不存在的行數，或者增加拷貝的性能等。在 java.io 包中主要由 4 個可用的 filter Stream。兩個字節 filter stream，兩個字符 filter stream。分別是：FilterInputStream，FilterOutputStream，FilterReader and FilterWriter. 這些類是抽象類，不能被實例化的。

FilterInputStream 流的子類：

• DataInputStream 可以把包括基本類型在內的數據和字符串按順序從數據源讀入，它有一些特殊的方法如 readInt()，readDouble() 和 readLine() 等可以讀取一個 int，double 和一個 string。
• BufferedInputStream 增加性能。
• PushbackInputStream 推送要求的字節到系統中。
• 注：其它子類見 Java io 分類圖。

4、說說 RandomAccessFile?

它在 java.io 包中是一個特殊的類，既不是輸入流也不是輸出流，它兩者都可以做到。他是 Object 的直接子類。通常來說，一個流只有一個功能，要麼讀，要麼寫。但是 RandomAccessFile 既可以讀文件，也可以寫文件。而且 RandomAccessFile 支持對文件的隨機訪問。