Java 高階程式設計-IO操作深入
學習阿里雲大學零基礎學Java系列 Java高階程式設計
1. 字元編碼
在計算機的世界裡面只認0、1的資料，如果想描述一些文字的編碼就需要對這些二進位制的資料進行組合，所以才有了現在可以看見的中文，但是在進行編碼的時候如果要想正確顯示出內容則一定需要有解碼，所以編碼和解碼肯定要採用統一的標準，那麼如果不統一的時候就會出現亂碼。
那麼在實際的開發之中對於常用的編碼有如下幾種：
- GBK/GB2312：國標編碼，可以描述中文資訊，其中GB2312只描述簡體中文，而GBK包含有簡體中文與繁體中文；
- ISO8859-1：國際通用編碼，可以用其描述所有的文字資訊，如果是象形文字則需要進行編碼處理；
- UNICODE：採用十六進位制的方式儲存，可以描述所有的文字資訊；
- UTF：象形文字部分使用十六進位制編碼，而普通的字母採用的是ISO8859-1編碼，它的優勢在於適合快速的傳輸，節約頻寬，也就成為了我們在開發之中首選的編碼，主要使用UTF-8編碼
如果要想知道當前系統中支援的編碼規則，則可以採用如下程式碼列出全部的本機屬性
範例：列出本機屬性
public 部分屬性資訊：
【檔案路徑分割符】file.separator=\
【檔案預設編碼】file.encoding=UTF-8也就是說本系統預設設定的編碼就是UTF-8
範例：預設編碼編寫程式
public static void main(String[] args) throws Exception {
File file = new File("D:" + File.separator + "hello" 此時為預設的處理操作，不設定編碼的時候就將採用預設的編碼方式進行。
範例：強制性設定編碼編寫程式
public static void main(String[] args) throws Exception {
File file = new File("D:" + File.separator + "hello" + File.separator + "mldn.txt");// 指定要操作檔案的路徑
OutputStream out = new FileOutputStream(file);
out.write("中華人民共和國萬歲".getBytes("ISO-8859-1"));
out.close();
}專案中出現的亂碼問題就是編碼和解碼標準不統一，而最好的解決亂碼的方式，所有的編碼都使用UTF-8。
2. 記憶體操作流
在之前使用的都是檔案操作流，檔案操作流的特點，程式利用InputStream讀取檔案內容，而後程式利用OutputStream向檔案輸出內容，所有的操作都是以檔案為終端的：
假設現在需要實現IO操作，可是又不希望產生檔案（臨時檔案），則就可以以記憶體為終端進行處理，這個時候的流程：
在Java裡面提供有兩類的記憶體操作流
- 位元組記憶體操作流：ByteArrayOutputStream、ByteArrayInputStream
- 字元記憶體操作流：CharArrayWriter、CharArrayReader
類結構如下：
ByteArrayOutputStream
ByteArrayInputStream
CharArrayWriter
CharArrayReader
下面以ByteArrayOutputStream和ByteArrayInputStream類為主進行記憶體的使用分析，首先來分析各自的構造方法：
- ByteArrayInputStream構造：public ByteArrayInputStream(byte[] buf)
- ByteArrayOutputStream構造：public ByteArrayOutputStream()
在ByteArrayOutputStream類裡面有一個重要的方法，這個方法可以獲取全部儲存在記憶體流中的資料資訊，該方法為：
- 獲取方法：public byte[] toByteArray()
- 使用字串的形式獲取方法：public String toString()
範例：利用記憶體流實現一個小寫字母轉大寫字母的操作
public static void main(String[] args) throws Exception {
String str = "www.sunlh.vip";// 小寫字母
InputStream input = new ByteArrayInputStream(str.getBytes());// 將資料儲存到記憶體流
OutputStream output = new ByteArrayOutputStream();// 讀取記憶體中的資料
int data = 0;
while ((data = input.read()) != -1) {// 每一次讀取一個位元組
output.write(Character.toUpperCase(data));// 儲存資料
}
System.out.println(output);
input.close();
output.close();
}如果現在不希望只是以字串的形式返回，因為可能存放的是其他二進位制的資料，那麼此時就可以利用ByteArrayOutputStream子類的擴充套件功能獲取全部資料
public static void main(String[] args) throws Exception {
String str = "www.sunlh.vip";// 小寫字母
InputStream input = new ByteArrayInputStream(str.getBytes());// 將資料儲存到記憶體流
// 必須使用子類來呼叫子類自己的擴充套件方法
ByteArrayOutputStream output = new ByteArrayOutputStream();// 讀取記憶體中的資料
int data = 0;
while ((data = input.read()) != -1) {// 每一次讀取一個位元組
output.write(Character.toUpperCase(data));// 儲存資料
}
byte [] result = output.toByteArray();// 獲取全部資料
System.out.println(new String(result));// 自己處理位元組資料
input.close();
output.close();
}在最初的時候可以利用ByteArrayOutputStream實現大規模文字檔案的讀取。
3. 管道流
管道流主要的功能是實現兩個執行緒之間的管道操作
對於管道流也是分為兩類：
- 位元組管道流：PipedInputStream、PipedOutputStream
- 連線處理：public void connect(PipedInputStream snk) throws IOException
- 字元管道流：PipedReader、PipedWriter
- 連線處理：public void connect(PipedReader src) throws IOException
類結構圖：
範例：實現管道操作
package IOKnowledge;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.PipedInputStream;
import java.io.PipedOutputStream;
public class Test2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
SendThread send = new SendThread();
ReceiveThread receive = new ReceiveThread();
send.getOutput().connect(receive.getInput());// 進行管道連線
new Thread(send, "訊息傳送執行緒").start();
new Thread(receive, "訊息接收執行緒").start();
}
}
class SendThread implements Runnable {
private PipedOutputStream output;// 管道輸出流
public SendThread() {
this.output = new PipedOutputStream();// 例項化管道輸出流
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {// 利用管道實現資料的傳送處理
this.output.write(("【第" + (i + 1) + "次傳送\"" + Thread.currentThread().getName() + "\"資訊】www.sunlh.vip\n").getBytes());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
try {
this.output.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public PipedOutputStream getOutput() {
return output;
}
}
class ReceiveThread implements Runnable {
private PipedInputStream input;
public ReceiveThread() {
this.input = new PipedInputStream();
}
@Override
public void run() {
byte [] data = new byte[1024];
ByteArrayOutputStream pos = new ByteArrayOutputStream();// 所有資料儲存到記憶體輸出流
int len = 0;
try {
while ((len = this.input.read(data)) != -1) {
pos.write(data,0,len);
}
System.out.println("接收訊息:\n" + new String(pos.toByteArray()));
pos.close();
} catch (IOException e1) {
e1.printStackTrace();
}
try {
this.input.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public PipedInputStream getInput() {
return input;
}
}管道就類似於醫院打點滴效果，一個只是負責傳送，一個負責接收，中間靠一個管道連線。
4. RandomAccessFile隨機儲存類
對於檔案內容的處理操作主要是通過InputStream（Reader）、OutputStream（Writer）來實現，但是利用這些類實現內容讀取只能夠將資料一部分一部分讀取進來，如果說現在有這樣一種要求。
現在給了你一個非常龐大的檔案，這個檔案的大小有20G，如果此時按照傳統IO操作進行讀取和分析根本不可能完成，所以在這種情況下在java.io包下面有一個RandomAccessFile類，這個類可以實現檔案的跳躍式的讀取，可以只讀取中間的部分內容（前提：需要有一個完善的儲存形式），資料的儲存位數要確定好（類似資料庫欄位給定長度）。
現在如果要讀取李四的資訊，只需要從24位開始讀取就可以
RandomAccessFile類裡面定義有如下的操作方法：
- 構造方法：public RandomAccessFile(File file, String mode) throws FileNotFoundException
- 常用的檔案處理模式：：r、rw
範例：實現檔案的儲存
public static void main(String[] args) throws Exception {
File file = new File("d:" + File.separator + "hello" + File.separator + "mldn.txt");// 定義操作檔案
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rw");// 讀寫模式
String [] names = new String[] {"zhangsan", "wangwu ", "lisi "};
int [] ages = new int[] {30, 20, 16};
for (int x = 0; x < names.length; x++) {
raf.write(names[x].getBytes());// 寫入字串
raf.writeInt(ages[x]);
}
raf.close();
}RandomAccessFile最大的特點是在於資料的讀取處理上，因為所有的資料是按照固定的長度進行儲存，所以讀取的時候就可以進行跳位元組讀取：
- 向下跳：public int skipBytes(int n) throws IOException;
- 向回跳：public void seek(long pos) throws IOException
範例：讀取資料
public static void main(String[] args) throws Exception {
File file = new File("d:" + File.separator + "hello" + File.separator + "mldn.txt");// 定義操作檔案
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rw");// 讀寫模式
{// 讀取“李四”的資料，跳過24位
raf.skipBytes(24);
byte [] data = new byte[8];
int len = raf.read(data);
System.out.println("姓名：" + new String(data, 0, len) + "、年齡：" + raf.readInt());
}
{// 讀取“王五”的資料，回跳12位
raf.seek(12);
byte [] data = new byte[8];
int len = raf.read(data);
System.out.println("姓名：" + new String(data, 0, len) + "、年齡：" + raf.readInt());
}
{// 讀取“張三”的資料，回跳頭
raf.seek(0);
byte [] data = new byte[8];
int len = raf.read(data);
System.out.println("姓名：" + new String(data, 0, len) + "、年齡：" + raf.readInt());
}
raf.close();
}整體的使用之中由使用者自行定義要讀取的位置，而後按照指定的結構進行資料的讀取。