Java流的概念:什么是输入/输出流?

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Java 中所有数据都是使用流读写的。是一组有序的数据序列,将数据从一个地方带到另一个地方。根据数据流向的不同,可以分为输入(Input)流和输出(Output)流两种。

下面详细介绍什么是输入流和输出流,以及 Java 中流的类型及每种类型的相关类。

什么是输入/输出流

Java 程序通过流来完成输入/输出,所有的输入/输出以流的形式处理。因此要了解 I/O 系统,首先要理解输入/输出流的概念。

输入就是将数据从各种输入设备(包括文件、键盘等)中读取到内存中,输出则正好相反,是将数据写入到各种输出设备(比如文件、显示器、磁盘等)。例如键盘就是一个标准的输入设备,而显示器就是一个标准的输出设备,但是文件既可以作为输入设备,又可以作为输出设备。

数据流是 Java 进行 I/O 操作的对象,它按照不同的标准可以分为不同的类别。
  • 按照流的方向主要分为输入流和输出流两大类。
  • 数据流按照数据单位的不同分为字节流和字符流。
  • 按照功能可以划分为节点流和处理流。

数据流的处理只能按照数据序列的顺序来进行,即前一个数据处理完之后才能处理后一个数据。数据流以输入流的形式被程序获取,再以输出流的形式将数据输出到其他设备。图 1 所示的是输入流模式,图 2 所示的是输出流模式。


图1 输入流模式


图2 输出流模式

输入流

Java 流功能相关的类都封装在 java.io 包中,而且每个数据流都是一个对象。所有输入流类都是 InputStream 抽象类(字节输入流)和 Reader 抽象类(字符输入流)的子类。其中 InputStream 类是字节输入流的抽象类,是所有字节输入流的父类,其层次结构如图 3 所示。


图3 InputStream类的层次结构图

InputStream 类中所有方法遇到错误时都会引发 IOException 异常。如下是该类中包含的常用方法。
  • int read():从输入流读入一个 8 字节的数据,将它转换成一个 0~255 的整数,返回一个整数,如果遇到输入流的结尾返回 -1。
  • int read(byte[] b):从输入流读取若干字节的数据保存到参数 b 指定的字芳数组中,返回的字芾数表示读取的字节数,如果遇到输入流的结尾返回 -1。
  • int read(byte[] b,int off,int len):从输入流读取若干字节的数据保存到参数 b 指定的字节数组中,其中 off 是指在数组中开始保存数据位置的起始下标,len 是指读取字节的位数。返回的是实际读取的字节数,如果遇到输入流的结尾则返回 -1。
  • void close():关闭数据流,当完成对数据流的操作之后需要关闭数据流。
  • int available():返回可以从数据源读取的数据流的位数。
  • skip(long n):从输入流跳过参数 n 指定的字节数目。
  • boolean markSupported():判断输入流是否可以重复读取,如果可以就返回 true。
  • void mark(int readLimit):如果输入流可以被重复读取,从流的当前位置开始设置标记,readLimit 指定可以设置标记的字苟数。
  • void reset():使输入流重新定位到刚才被标记的位置,这样可以重新读取标记过的数据。

上述最后 3 个方法一般会结合在一起使用,首先使用 markSupported() 判断,如果可以重复读取,则使用 mark(int readLimit) 方法进行标记,标记完成之后可以使用 read() 方法读取标记范围内的字节数,最后使用 reset() 方法使输入流重新定位到标记的位置,继而完成重复读取操作。

Java 中的字符是 Unicode 编码,即双字节的,而 InputerStream 是用来处理单字节的,在处理字符文本时不是很方便。这时可以使用 Java 的文本输入流 Reader 类,该类是字符输入流的抽象类,即所有字输入流的实现都是它的子类。

Reader类的具体层次结构如图 4 所示,该类的方法与 InputerSteam 类的方法类似,这里不再介绍。


图4 Reader类的层次结构

输出流

在 Java 中所有输出流类都是 OutputStream 抽象类(字节输出流)和 Writer 抽象类(字符输出流)的子类。其中 OutputStream 类是字节输出流的抽象类,是所有字节输出流的父类,其层次结构如图 5 所示。


图5 OutputStream类的层次结构图

OutputStream 类是所有字节输出流的超类,用于以二进制的形式将数据写入目标设备,该类是抽象类,不能被实例化。OutputStream 类提供了一系列跟数据输出有关的方法,如下所示。
  • int write (b):将指定字节的数据写入到输出流。
  • int write (byte[] b):将指定字节数组的内容写入输出流。
  • int write (byte[] b,int off,int len):将指定字节数组从 off 位置开始的 len 字芳的内容写入输出流。
  • close():关闭数据流,当完成对数据流的操作之后需要关闭数据流。
  • flush():刷新输出流,强行将缓冲区的内容写入输出流。

字符输出流的父类是 Writer,其层次结构如图 6 所示。


图6 OutputStream类的层次结构图
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