Java基礎之IO系列（一）

1.本文概述

本文講解IO系列有關字符流對象部分的內容。

字符流主要包含以下四個組成對象：

FileReader
FileWriter

BufferedReader
BufferedWriter

2.Writer部分

1.Writer概述

常用方法：

abstract void close()
關閉此流，但要先刷新它。即會在關閉前先調用flush方法。
abstract void flush()
刷新該流的緩衝。
void write(char[] cbuf)
寫入字符數組。
abstract void write(char[] cbuf, int off, int len)
寫入字符數組的某一部分。
void write(int c)
寫入單個字符。
void write(String str)
寫入字符串。
void write(String str, int off, int len)
寫入字符串的某一部分。

說明：Writer是一個抽象類，無法直接實例化，因此一般使用其間接子類FileWriter。

2.FileWriter

FileWriter概述

FileWriter是用來寫入字符文件的便捷類

常用構造方法：

FileWriter(File file)
根據給定的 File 對象構造一個 FileWriter 對象。
FileWriter(File file, boolean append)
根據給定的 File 對象構造一個 FileWriter 對象。如果append爲true，則將數據寫入文件末尾處，而不是覆蓋整個文件。

說明：關於參數中的File對象部分知識將在後續博文中講解，具體可參考：

FileWriter(String fileName)
根據給定的文件名構造一個 FileWriter 對象。
FileWriter(String fileName, boolean append)
根據給定的文件名以及指示是否附加寫入數據的boolean值來構造 FileWriter 對象。如果append爲true，則將數據寫入文件末尾處，而不是覆蓋整個文件。

說明：FileWriter的方法與Writer中的方法一致，並沒有特有方法，此處不再對其方法進行列舉。

向文件中寫出數據

本例中用到的構造方法：

FileWriter(String fileName)
根據給定的文件名構造一個 FileWriter 對象。

說明：在表示文件路徑時，分隔符需要使用雙反斜槓”\”

步驟：

1.創建一個FileWriter對象，該對象初始化時必須要明確被操作的文件，並且該文件會被創建到指定目錄下。若該目錄下已有同名文件，則該文件將被覆蓋。

2.調用write方法將字符串寫入流中

3.刷新流對象中的緩衝數據，將數據寫入目標文件中
說明：輸出流在關閉前可以多次調用write以及flush方法

4.關閉流
說明：該方法會在關閉流前先調用flush方法刷新緩存，調用後流就被徹底關閉了。

示例代碼：

import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class FileWriterDemo {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            //實例化字符輸出流對象
            FileWriter fw=new FileWriter("G:\\test.txt");
            //向指定文件中輸出數據
            fw.write("test：");
            fw.write("這是一份測試文件");
            //刷新流緩存
            fw.flush();
            //關閉流
            fw.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

程序運行結果

1.png

3.IO異常處理方式

與輸入輸出流相關的操作都可能拋出IOException異常，這需要我們進行一些合適的異常處理。

以下爲一個標準的IOException處理示例：

示例代碼：

import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class FileWriterDemo {

    public static void main(String[] args) {
        //聲明字符輸出流對象並初始化
        FileWriter fw=null; 
        try {
            //實例化字符輸出流對象
            fw=new FileWriter("G:\\test.txt",true);
            //向指定文件中輸出數據
            fw.write("\r\ntest：這是在原有基礎上添加數據！");
            //刷新流緩存
            fw.flush();             

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally{
            //當fw存在時才關閉流，防止空指針異常
            if(fw!=null)
                try {               
                    //關閉流
                    fw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }
    }

}

4.對已存在的文件進行續寫

使用FileWriter另一個構造方法：

FileWriter(String fileName, boolean append)
根據給定的文件名以及指示是否附加寫入數據的 boolean 值來構造 FileWriter 對象。

說明：當append傳入參數爲true時，表示不覆蓋已有的文件，而在已有文件的末尾續寫數據。

示例代碼:

    //部分代碼
    public static void main(String[] args) {
        //聲明字符輸出流對象並初始化
        FileWriter fw=null; 
        try {
            //實例化字符輸出流對象
            fw=new FileWriter("G:\\test.txt",true);
            //向指定文件中輸出數據
            fw.write("\r\ntest：這是在原有基礎上添加數據！");
            //刷新流緩存
            fw.flush();             

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally{
            //當fw存在時才關閉流，防止空指針異常
            if(fw!=null)
                try {                   
                    //關閉流
                    fw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }
    }

程序運行結果：

2.png

小技巧：如果想要實現文本換行的效果，可以使用轉義字符”\n”,但爲了使windows下的記事本識別換行操作，需要使用”\r\n”

3.Reader部分

1.Reader概述

常用方法：

abstract void close()
關閉該流並釋放與之關聯的所有資源。
int read()
讀取單個字符。如果已到達流的末尾，則返回-1
int read(char[] cbuf)
將字符讀入數組。如果已到達流的末尾，則返回-1
abstract int read(char[] cbuf, int off, int len)
將字符讀入數組的某一部分。如果已到達流的末尾，則返回-1。off是開始位置的索引，len是要讀取的最大字符數
long skip(long n)
跳過字符

int read(CharBuffer target)
試圖將字符讀入指定的字符緩衝區。如果已到達流的末尾，則返回-1 。
void reset()
重置該流。

說明：Reader是一個抽象類，無法直接實例化，因此一般使用其間接子類FileReader。

2.FileReader

FileReader概述

FileReader用來讀取字符文件的便捷類。

構造方法：

FileReader(File file)
在給定從中讀取數據的 File 的情況下創建一個新 FileReader。
FileReader(String fileName)
在給定從中讀取數據的文件名的情況下創建一個新 FileReader。

說明：FileWriter的方法與Writer中的方法一致，並沒有特有方法，此處不再對其方法進行列舉。

第一種文本文件讀取方式

通過讀取單個字節的方式獲得文件中的所有數據。

步驟：

1.創建一個文件讀取流對象，和指定名稱的文件相關聯。如果文件不存在，則會拋出FileNotFoundException

2.調用讀取流對象的read方法
fr.read();
說明：當read方法讀取到流的末尾時，該方法返回-1。利用這一特點，可以通過while循環輸出文件中的所有數據。

示例代碼：

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class FileReaderDemo {

    public static void main(String[] args) {
        FileReader fr=null;
        try {
            //實例化指向已存在文件的輸入流對象
            fr=new FileReader("G:\\test.txt");

            int ch=0;
            while((ch=fr.read())!=-1){
                //將獲取到的int型數據強轉爲char型輸出
                System.out.print((char)ch);
            }               
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        finally{
            if(fr!=null)
                try {
                    //關閉流
                    fr.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }
    }

}

程序運行結果：

test：這是一份測試文件
test：這是在原有基礎上添加數據！

第二種文本文件讀取方式

通過字符數組對文件中的數據進行讀取。

步驟：

1.定義一個字符數組，用於存儲讀到的字符
2.創建一個文件輸入流對象
3.通過read(char[])方法將文件數據讀入指定數組

說明：同樣利用read方法讀取完畢返回-1的特性，可以使用while循環讀取文件中的全部數據。注意要對獲取到的數組進行有效範圍截取，因爲在循環的最後一次數據讀取中，數組不一定被填滿。此外，爲了保持較高的讀取效率，建議將用於接受數據的字符數組大小定義爲1024的整數倍。

示例代碼：

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class FileReaderDemo {

    public static void main(String[] args) {
        FileReader fr=null;
        try {
            //實例化指向已存在文件的輸入流對象
            fr=new FileReader("G:\\test.txt");

            //定義用於臨時存儲數據的字符數組
            char[] bufArr=new char[1024];

            //存儲讀取到的字節長度
            int len;
            while((len=fr.read(bufArr))!=-1){
                //將獲取到的char數組轉化爲字符串，注意對字符數組有效區域的截取
                String endStr=new String(bufArr,0,len);
                System.out.print(endStr);
            }               
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        finally{
            if(fr!=null)
                try {
                    //關閉流
                    fr.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }
    }

}

程序運行結果：

test：這是一份測試文件
test：這是在原有基礎上添加數據！

說明：向控制檯中打印數據時應該使用print方法，否則可能在錯誤的位置進行換行，影響輸出效果

總結：以上兩種方法推薦使用第二種。第二種方式由於具有字符數組作爲緩衝區，相比之下讀取效率更高

3.簡單應用-複製文本文件

需求描述：將一個文本文件從E盤複製到D盤

複製的原理：其實就是將E盤下的文件數據讀取後，輸出到到D盤的指定文件中

步驟：

1.在D盤創建一個文件，用於存儲E盤的文件數據
2.定義輸入輸出流和E盤指定文件關聯
3.通過不斷的讀寫完成數據存儲
4.關閉流資源

第一種方式

示例代碼：

import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class CopyDemo {

    public static void main(String[] args) {
        FileWriter fw=null;
        FileReader fr=null;
        try {
            //實例化輸入輸出流
            fr=new FileReader("E:\\demo.txt");
            fw=new FileWriter("D:\\demo.txt");

            //將讀取到的數據寫入目標文件
            int ch=0;
            while((ch=fr.read())!=-1){
                fw.write(ch);
                //刷新流緩存
                fw.flush();
            }

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        finally{
            //關閉資源
            if(fr!=null)
                try {
                    fr.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            if(fw!=null)
                try {
                    //關閉流
                    fw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }

    }

}

說明：每次讀取一個字符就寫入一個字符，效率較低。因此不建議使用這種方式。但如果目標文件較小倒也無所謂。

第二種方式

本例用到的方法：

int read(char[] cbuf)
將字符讀入數組。如果已到達流的末尾，則返回 -1
abstract void write(char[] cbuf, int off, int len)
寫入字符數組的某一部分。

示例代碼：

public static void main(String[] args) {
        FileWriter fw=null;
        FileReader fr=null;
        try {
            //實例化輸入輸出流
            fr=new FileReader("E:\\demo.txt");
            fw=new FileWriter("D:\\demo.txt");

            //定義用於臨時存儲數據的字符數組
            char[] bufArr=new char[1024];

            //存儲讀取到的字節長度
            int len=0;
            while((len=fr.read(bufArr))!=-1){
                //將字符數組的有效範圍寫入目標文件
                fw.write(bufArr,0,len);
                //刷新流緩存
                fw.flush();
            }

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        finally{
            //關閉資源
            if(fr!=null)
                try {
                    fr.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            if(fw!=null)
                try {
                    //關閉流
                    fw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }

    }

說明：這種方式的效率較高，推薦使用

4.緩衝字符流

1.緩衝字符流概述

緩衝區的出現提高了對數據的讀寫效率
緩衝區要結合流纔可以使用
緩衝流在流的基礎上對流的功能進行了增強。

對應類：

BufferedWriter
BufferedReader

使用的緩衝區的時候的需要注意以下兩點：

1.在使用緩衝區之前必須先有流對象，並將流對象作爲參數構造一個緩衝區對象。

2.使用緩衝區時，一定要使用flush方法。另外，關閉緩衝區實際上就是關閉緩衝區中的流對象，因此在使用close對緩衝區進行關閉後，可以不必對流對象再調用close方法進行關閉。

2.BufferedWriter

BufferedWriter用於將文本寫入字符輸出流，緩衝各個字符，從而提供單個字符、數組和字符串的高效寫入.可以指定緩衝區的大小，或者接受默認的大小。在大多數情況下，默認值就足夠大了。

構造方法：

BufferedWriter(Writer out)
創建一個使用默認大小輸出緩衝區的緩衝字符輸出流。
BufferedWriter(Writer out, int sz)
創建一個使用給定大小輸出緩衝區的新緩衝字符輸出流。

常用方法：

void close()
關閉此流，但要先刷新它。
void flush()
刷新該流的緩衝。
void newLine()
寫入一個行分隔符，即換行符。並且該操作是跨平臺的。
void write(char[] cbuf)
寫入字符數組。
void write(char[] cbuf, int off, int len)
寫入字符數組的某一部分。
void write(int c)
寫入單個字符。
void write(String str)
寫入字符串。
void write(String s, int off, int len)
寫入字符串的某一部分。

示例代碼：

import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class BufWriterDemo {

    public static void main(String[] args) {
        BufferedWriter bw=null;
        try {
            //通過傳入FileWriter對象實例化BufferedWriter
            bw=new BufferedWriter(new FileWriter("G:\\buf_test.txt"));
            bw.write("test：這是通過緩衝流寫入的數據");
            //通過緩衝流的特有方法寫入換行符
            bw.newLine();
            bw.write("test:通過緩衝流的方法寫入了換行符");
            //刷新流的緩存
            bw.flush();

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        finally{
            if(bw!=null)
                try {               
                    //關閉流
                    bw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }
    }

}

程序運行結果：

3.png

3.BufferedReader

BufferedReader用於從字符輸入流中讀取文本，緩衝各個字符，從而實現字符、數組和行的高效讀取。

構造方法：

BufferedReader(Reader in)
創建一個使用默認大小輸入緩衝區的緩衝字符輸入流。
BufferedReader(Reader in, int sz)
創建一個使用指定大小輸入緩衝區的緩衝字符輸入流。

常用方法：

void close()
關閉該流並釋放與之關聯的所有資源。
int read()
讀取單個字符。
int read(char[] cbuf, int off, int len)
將字符讀入數組的某一部分。
String readLine()
讀取一個文本行,包含該行內容的字符串，不包含任何行終止符。如果已到達流末尾，則返回 null。
long skip(long n)
跳過字符。
void reset()
將流重置到最新的標記。

示例代碼：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class BufReaderDemo {

    public static void main(String[] args) {
        BufferedReader br=null;
        try {
            ////通過傳入FileReader對象實例化BufferedReader
            br=new BufferedReader(new FileReader("G:\\buf_test.txt"));
            String str=null;
            while((str=br.readLine())!=null){
                //注意要使用println輸出獲取到的數據
                System.out.println(str);
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        finally{
            if(br!=null)
                try {
                    //關閉流
                    br.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }
    }
}

程序運行結果：

test：這是通過緩衝流寫入的數據
test:通過緩衝流的方法寫入了換行符

說明：對於獲取的每行數據，需要通過println輸出，因爲readLine()返回的字符串中不包含換行符。

4.通過緩衝區複製文本文件

需求描述：通過緩衝區將E盤指定文件複製到D盤

通過readLine()和writeLine()方法高效率讀取和寫出

注意：輸出時使用newLine()方法寫出換行符，因爲readLine()返回的字符串中不包含換行符，只返回有效內容。

示例代碼：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class BufCopyDemo {

    public static void main(String[] args) {
        BufferedWriter bw=null;
        BufferedReader br=null;

        try {
            //實例化輸入輸出緩衝流
            bw=new BufferedWriter(new FileWriter("D:\\buf_demo.txt"));
            br=new BufferedReader(new FileReader("E:\\buf_demo.txt"));

            String str=null;
            while((str=br.readLine())!=null){
                bw.write(str);
                //輸出換行符
                bw.newLine();
                //刷新緩衝輸出流緩存
                bw.flush();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        finally{
            if(bw!=null)
                try {               
                    //關閉流
                    bw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            if(br!=null)
                try {
                    //關閉流
                    br.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }

    }
}

5.自定義一個簡單的緩衝區Reader類

示例代碼：

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class MyReader {
    private FileReader fr;//字符流，用於數據的讀取

    //構造方法
    public MyReader(FileReader fr){
        this.fr=fr;
    }

    //讀取整行數據的自定義方法
    public String MyReadLine() throws IOException{
        //實例化一個StringBuilder對象用來臨時存儲數據
        StringBuilder strBlr=new StringBuilder();

        int ch=0;       
        while((ch=fr.read())!=-1){
            //讀取到換行符時執行的操作
            if(ch=='\r')
                continue;
            //讀取到換行符時執行的操作
            if(ch=='\n')
                return strBlr.toString();   
            else
                strBlr.append((char)ch);
        }       
        //當讀取的文件中僅有一行數據且沒有換行符時，返回讀取到的字符串
        if(strBlr.length()!=0)
            return strBlr.toString();       

        return null;
    }

    //關閉流的方法
    public void close() throws IOException{ 
        fr.close(); 
    }
}

注意：以上的自定義類僅實現了緩衝流的兩個功能，可以利用裝飾設計模式將代碼優化。令該類繼承Reader接口，並且通過子類實現父類中的抽象方法。優化後的代碼如下。

示例代碼：

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class MyReader {
    private FileReader fr;//字符流，用於數據的讀取

    //構造方法
    public MyReader(FileReader fr){
        this.fr=fr;
    }

    //讀取整行數據的自定義方法
    public String MyReadLine() throws IOException{
        //實例化一個StringBuilder對象用來臨時存儲數據
        StringBuilder strBlr=new StringBuilder();

        int ch=0;       
        while((ch=fr.read())!=-1){
            //讀取到換行符時執行的操作
            if(ch=='\r')
                continue;
            //讀取到換行符時執行的操作
            if(ch=='\n')
                return strBlr.toString();   
            else
                strBlr.append((char)ch);
        }       
        //當讀取的文件中僅有一行數據且沒有換行符時，返回讀取到的字符串
        if(strBlr.length()!=0)
            return strBlr.toString();       

        return null;
    }

    //關閉流的方法
    public void close() throws IOException{ 
        fr.close(); 
    }
}

5.LineNumberReader

LineNumberReader是跟蹤行號的緩衝字符輸入流。

構造方法：

LineNumberReader(Reader in)
使用默認輸入緩衝區的大小創建新的行編號 reader。
LineNumberReader(Reader in, int sz)
創建新的行編號 reader，將字符讀入給定大小的緩衝區。

常用方法：

int getLineNumber()
獲得當前行號。
void setLineNumber(int lineNumber)
設置當前行號。
int read()
讀取單個字符。
int read(char[] cbuf, int off, int len)
將字符讀入數組中的某一部分。
String readLine()
讀取文本行。
long skip(long n)
跳過字符。
void reset()
將該流重新設置爲最新的標記。

說明：LineNumberReader是基於Reader類，通過裝飾設計模式的一個裝飾類

示例代碼：

    //部分代碼
    public static void main(String[] args) {        
        LineNumberReader lnr=null;
        try {
            //實例化LineNumberReader對象
            lnr=new LineNumberReader(new FileReader("G:\\line_test.txt"));

            String str=null;
            while((str=lnr.readLine())!=null){
                //獲取行號
                int num=lnr.getLineNumber();
                if(num==6)
                    lnr.setLineNumber(7);
                System.out.println(num+"  "+str);
            }

        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        finally{
            if(lnr!=null)
                try {
                    lnr.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }
    }

程序運行結果：

1 test:這是用於測試LineNumberReader的文件
2 LineNumberReader可以輸出數據的行號
3 就像你現在看到的這樣
4 麼麼噠
5 而且還可以設置行號
6 就像這樣
8 我其實是第七行，不是第八行

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