IO流：字节流

2024-09-11 33

版权

本文内容由阿里云实名注册用户自发贡献，版权归原作者所有，阿里云开发者社区不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。具体规则请查看《阿里云开发者社区用户服务协议》和《阿里云开发者社区知识产权保护指引》。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容，填写侵权投诉表单进行举报，一经查实，本社区将立刻删除涉嫌侵权内容。

简介： 在Java编程中，IO流是一个核心概念，用于与文件、网络、内存等数据源交互。Java的IO库提供丰富的类和方法支持数据读写。IO流分为字节流和字符流，前者可操作所有类型文件，后者仅限纯文本文件。`FileOutputStream`用于向文件写入字节，支持多种写入方式，并可通过构造函数的布尔参数控制是否追加写入。`FileInputStream`则用于从文件读取字节，支持逐字节或批量读取。文件拷贝可通过结合读写操作实现，高效的方法是一次性读取并写入大容量数组。处理IO流时需注意异常管理，合理使用try-catch-finally结构确保资源正确释放。JDK7及以后版本提供了自动关闭资源的简化语法

1. IO流体系结构

在Java编程中，IO（Input/Output）流是一个非常重要的概念，它允许我们与各种数据源（如文件、网络、内存等）进行交互。Java的IO库提供了丰富的类和方法，用于读取和写入数据。

IO流按照操作文件类型又可以分为
字节流：可以操作所有类型文件
字符流：只能操作纯文本文件

由于上面的四个都是抽象类，在实现的时候要创建子类的对象，这里以字节流为例，下面是其两个子类

2. FileOutputStream

FileOutputStream:操作本地文件的字节输出流，可以把程序中的数据写入到本地文件中。

1.参数是字符串表示的路径或者File对象都可以
2.如果文件不存在就会创建一个新的文件，但是要保证父级路径是存在的
3.如果文件存在，那么会清空文件中的数据，然后再写入
写入文件时，传入参数是整数，会转换为ASCII码对应的字符
如果想要写入整型，就分开写对应的ASCII码

2.1. FileOutputStream写数据的三种方式

创建对象之后是通过调用write()方法进行写入

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("E:\\java\\a.txt");
        // 写入一个数据
        fos.write(97);

这里会出现异常，将异常进行抛出处理

write()也提供了其他的重载方法

可以传入一个byte类型的数组，写入多个字节，还可以指定写入的起始索引，再指出写入几个字节

byte[] bytes = {97, 98, 99, 100};
        fos.write(bytes);
        //从1索引开始写入两个字符
        fos.write(bytes, 1, 2);

每次执行操作结束之后都要调用close()方法进行资源释放，否则文件就会一直被占用

打开文件，其实是在该进程的文件描述符表中，创建了一个新的表项，描述了该进程要执行哪些操作，文件描述表，可以认为是一个数组，数组中的每一个元素就是一个struct file对象（Linux内核），每一个结构体就描述了对应操作的文件信息，数组的下标，就被称为文件描述符

每次打开一个文件，就相当于在数组上占用了一个位置，而在系统内核中，文件描述符表数组是固定长度并且不可扩容的，除非主动调用close关闭文件，此时才会释放出空间，如果代码里一直打开不去关闭，就会使这里的资源越来越少，数组满了之后文件就打不开了

public class ByteStreamDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("E:\\java\\a.txt");
        // 写入一个数据
        fos.write(97);
        //写入多个数据
        byte[] bytes = {97, 98, 99, 100};
        fos.write(bytes);
        //从1索引开始写入两个字符
        fos.write(bytes, 1, 2);
        //释放资源，解除资源占用
        fos.close();
    }
}

2.2. 换行和续写

除了以上三种写入方式外，还可以通过字符串的方式进行写入
此外，如果需要写入换行，在windows操作系统中，是用 “\r\n” 表示换行

public class ByteStreamDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("E:\\java\\a.txt");
        //写入字符串
        String str = "hello";
        byte[] bytes1 = str.getBytes();
        fos.write(bytes1);
        //写入换行
        String s = "\r\n";
        fos.write(s.getBytes());
        fos.write(97);
        //释放资源，解除资源占用
        fos.close();
    }
}

打开记事本查看a.txt的内容

续写就是不清空原来文件的内容，接着往下写
FileOutputStream()的构造方法还有一个boolean类型的参数，表示续写开关，默认是false，如果创建对象时给出true，那么就表示续写，此时就不会清空原来文件的内容

public class ByteStreamDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //续写，之前内容不会清空
        FileOutputStream fos1 = new FileOutputStream("E:\\java\\a.txt", true);//打开续写
        fos1.write("666".getBytes());
        //释放资源
        fos1.close();
    }
}

可以看出，这次是接着上次的内容继续进行写入的

3. FileInputStream

操作本地文件的字节输入流，可以把本地文件中的数据读取到程序中来

3.1. 每次读取一个字节

第一步也是创建对象，接着调用read()方法，就可以读取到一个字节的内容，读到的内容也是ASCII码对应的数字

public class ByteStreamDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //字节输出入流，如果文件不存在，就会报错
        FileInputStream fis = new FileInputStream("E:\\java\\a.txt");
        //读取一个字节，读取到末尾再继续读会返回-1
        int res = fis.read();
        System.out.println((char) res);
        //释放资源
        fis.close();
    }
}

创建对象时，如果对应路径不存在，就会直接报错，此外，读取到末尾之后继续读就会返回-1，那么文件中最后确实是-1的话怎么判断呢？“-1"其实是分为”-" 和 "1"的，所以并不冲突
根据这个特性可以进行文件的循环读取

int a = 0;
        while ((a = fis.read() )!= -1){
            System.out.print((char)a);
        }
        System.out.println();

问题：如果不用一个变量来接收行不行？

while(fis.read() != -1){
            System.out.println((char)fis.read());
        }

答：因为每次调用read就表示往后移动一位，所以每次循环都进行了两次读取（判断条件一次，输出语句一次），打印的数据其实是跳跃的

3.2. 读取多个字节

如果要读取多个字节，可以在read方法中传入一个byte类型的数组，数组长度是多少每次就读几个字节

public class ByteStreamDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //字节输出入流，如果文件不存在，就会报错
        FileInputStream fis = new FileInputStream("E:\\java\\a.txt");
        //读取多个字节
        byte[] byte1 = new byte[3];
        int len1 = fis.read(byte1);
        System.out.println(new String(byte1));
        System.out.println(len1);
        //如果继续往下读，因为文件中剩余的数据不足数组的长度，只覆盖读取到了的数据
        int len2 = fis.read(byte1);
        System.out.println(new String(byte1));
        System.out.println(new String(byte1,0,len2));//只打印读到的数据
        System.out.println(len2);
        //释放资源
        fis.close();
    }
}

如果继续往下读，文件中剩余的数据不足数组的长度，只覆盖读取到的数据，此时就可以把读取的字节数进行一个返回，只打印读取到的数据，也就是没有被覆盖的数据不打印

4. 文件拷贝

文件拷贝就是把读取和写入结合起来，把读取到的数据再写入另一个文件中，所以也有两种方式进行拷贝，一种是一个字节一个字节的拷贝，另一种就是直接定义一个大容量的数组，一次拷贝完成，很显然，后者更加高效

public class ByteStreamDemo3 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("E:\\java\\a.txt");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("E:\\java\\b.txt");
        //一次拷贝一个字节
        int b1 = 0;
        while ((b1 = fis.read()) != -1) {
            fos.write(b1);
        }
        //一次拷贝多个字节
        byte[] b2 = new byte[1024];
        int len = 0;
        while((len = fis.read(b2)) != -1){
            fos.write(b2,0,len);
        }
        //释放资源，先开后关
        fos.close();
        fis.close();
    }
}

最后释放资源的时候需要注意，遵循最先打开的文件最后关闭的原则

5. IO流中的异常处理方式

在之前，我们都是对异常进行抛出处理，怎么去使用try - catch处理呢？
首先需要明白，程序最后都要进行资源释放，所以就可以采用try - catch - finally结构，把资源释放的模块放在finally里

如果按照正常的想法，把有异常的模块都放进try里，此时创建出的对象就属于局部变量，finally里调用不了，就需要把创建对象的部分写在外面

但此时还是报错了，还需要对finally的内容进行异常处理

这样看貌似是没有问题了，但是还是有一个细节需要注意，如果创建对象时给的路径不存在，还是会报错，除了正常给出的路径异常，还有一个空指针异常

就需要处理对象为空的情况

public class ByteStreamDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            fis = new FileInputStream("E:\\java\\a.txt");
            fos = new FileOutputStream("E:\\java\\b.txt");
            //一次拷贝多个字节
            byte[] b = new byte[1024];
            int len = 0;
            while ((len = fis.read(b)) != -1) {
                fos.write(b, 0, len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //释放资源，先开后关
            if (fos != null) {
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (fis != null) {
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

此时再运行就没有空指针异常了
上面的代码看起来很多，在JDK7和JDK9种给出了两种简化版本，推出了AutoCloseable接口，它定义了一个可以被自动关闭的资源，确保在 try 代码块执行完毕后，资源能够自动关闭，即使发生了异常，但是只能在特定的情况可以使用
JDK7:

JDK9:

这样就不用在finally种写一堆对释放资源处理的异常了，不过，一般情况下直接抛出就可以了