Java IO 笔记

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文件 IO：用于处理数据。将数据保存到文件等其他物理设备上，保证数据可以在断电后持久保存。

File 类

File 代表了文件或者目录，用于操作文件或目录本身，不能读取文件内容。

IO流

流的分类

按照 方向 分：

  • 输入流：读取数据；
  • 输出流：写出数据。

按照 数据单元 分：

  • 字节流：每次读写一个字节，可以读写任意文件（以 Stream 结尾）；
  • 字符流：每次读写一个字符，可以方便地读写文本文件（以 Reader/Writer 结尾）。

按照 角色 分：

  • 节点流：直接关联代表数据源的 IO 节点
  • 处理流（包装流、过滤流）：建立在其他流的基础之上，用于对其他流进行包装。

输入流的基本方法：

  • read()：读取一个单位；
  • int read(Object[] buff)：读取N个单位到数组中，返回实际读取的单位数。

输出流的基本方法：

  • write(int)：输出一个单位；
  • void write(Obejct[] buff)：输出数组中所有数据。

节点流 主要如下：

InputStreamOutputStreamReaderWriter
文件FileInputStreamFileOutputStreamFileReaderFileWriter
数组ByteArrayInputStreamByteArrayOutputStreamCharArrayReaderCharArrayWriter
字符串StringReaderStringWriter

处理流 主要如下：

FilterInputStreamFilterOutputStreamFilterReaderFilterWriter
缓冲流BufferedInputStreamBufferedOutputStreamBufferedReaderBufferedWriter
打印流PrintStreamPrintWriter
转换流InputStreamReaderOutputStreamWriter
特殊流DataInputStreamDataOutputStream
对象流ObjectInputStreamObjectOutputStream

缓冲流

内存速度 > 外设速度

如果让内存输出一个数据单元，然后外设处理一个数据单元，必须等外设处理好数据单元之后，内存才会在此输出下一个单元。此时必然会造成性能浪费。

使用缓冲流，内存首先将所有数据输出到缓冲区，缓冲区中的数据留给外设慢慢处理。

使用缓冲流时，需要使用 flush() 方法将数据冲到外设中。

如果使用 close() 关闭流，程序保证会先执行 flush()。

打印流

System.out、System.err 均为 PrintStream 对象。

总结：

一般而言，输入使用 BufferedReader，输出使用 PrintStream。

转换流

将字节流转换成字节流。很多情况下，程序拿到的是字节流，但确认数据只可能为字符，此时将字节流转换为字符流。

特殊流

DataInputStream 提供一系列 readXxx() 方法用于读取不同类型的数据。

DataOutputStream 提供一系列 writeXxx() 方法用于写出不同类型的数据。

DataInputStream 和 DataOutputStream 是使用 Java 内部格式来记录数据的，因此 DataOutputStream 输出的数据应该使用 DataInputStream 来读取。

重定向标准输入输出

标准输出默认为屏幕。System.setOut(PrintStream out) 方法可以将输出重定向到另一个流。

标准输入默认为键盘。System.setIn(InputStream in) 方法可以将输入重定向到另一个流。

读取其他进程的数据

Runtime 类中的 exec() 方法可用于运行平台上的程序，该方法返回运行的 Process 对象。

Process 提供如下当法：

  • InputStream getErrorStream()：返回进程错误的输入流。
  • InputStream getInputStream()：返回进程标准输入流。
  • OutputStream getOutputStream()：返回进程的标准输出流。

RandomAccessFile

RandomAccessFile 指任意访问，只能读写文件。

输出流不能追加内容，但 RandomAccess 可以。

RandomAccessFile 通常可用于实现多线程、断点下载工具。

对象序列化

序列化：将内存中的 Java 对象转换成字节文件（二进制文件），该二进制文件内容既可以保存到磁盘，也可以通过网络传输。 反序列化：将二进制数据恢复为原始的 Java 对象。

广义上来说，Java 序列化还包括 XML 序列化、JSON 序列化。

Serializable：标志接口，实现该接口的对象即可被序列化。

transient 关键字

有些时候，程序希望将某些 field 排除在序列化机制之外，可使用 transient 关键字修饰。

Java 不会序列化：

  • 方法
  • transient 修饰的实例变量
  • static 变量

自定义序列化

类可以通过实现如下方法实现自定义序列化：

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private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream out)
 throws IOException
private void readObject(java.io.ObjectInputStream in)
    throws IOException, ClassNotFoundException;

序列化版本

当程序要反序列化时，需要两个东西才能反序列化成功：

  • 序列化的数据
  • 类文件

Java 序列化机制识别一个类是否发生了改变，依赖的是 Java 类的序列化版本。

一个可序列化的 Java 类，总有一个序列化版本号：

  1. 如果没有显式指定，系统会为他分配一个序列化版本号。只要 Java 源程序发生修改，编译后会重新生成一个新的版本号。
  2. 显式指定一个序列化版本号。

序列化版本号可以使用 serialver 命令查看。

推荐开发者为自己的类指定序列化版本号，只有当增加、删除实例变量时才需要增加版本号。

NIO

NIO 的出现，进一步简化了 IO 操作

Path

Path 代表一条路径（既可是文件的路径，也可是目录的路径）

可以通过 Path.of() 方法获取 Path 对象。

Files 工具类

Files 类为文件 IO 的工具类。文件复制、移动、删除、重命名等操作都可以实现。

可以使用 Files.walk() / Files.walkFileTree() 方法遍历目录。