io流的四個基本類

      Java.io包中包含了流式I/O所需要的所有類。在java.io包中有四個基本類：InputStream、OutputStream及Reader、Writer類，它們分別處理位元組流和字元流：

基本資料流的I/O

     Java中其他多種多樣變化的流均是由它們派生出來的:

      JDK1.4版本開始引入了新I/O類庫，它位於java.nio包中，新I/O類庫利用通道和緩衝區等來提高I/O操作的效率。

      在java.io包中， java.io.InputStream 表示位元組輸入流， java.io.OutputStream表示位元組輸出流，處於java.io包最頂層。這兩個類均為抽象類，也就是說它們不能被例項化，必須生成子類之後才能實現一定的功能。

1. io流的具體分類

1.1.按I/O型別來總體分類：

     1. Memory 1）從/向記憶體陣列讀寫資料: CharArrayReader、 CharArrayWriter、ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream
                   2）從/向記憶體字串讀寫資料 StringReader、StringWriter、StringBufferInputStream
     2.Pipe管道  實現管道的輸入和輸出（程序間通訊）: PipedReader、PipedWriter、PipedInputStream、PipedOutputStream
     3.File 檔案流。對檔案進行讀、寫操作 ：FileReader、FileWriter、FileInputStream、FileOutputStream
     4. ObjectSerialization 物件輸入、輸出 ：ObjectInputStream、ObjectOutputStream
     5.DataConversion資料流 按基本資料型別讀、寫（處理的資料是Java的基本型別（如布林型，位元組，整數和浮點數））：DataInputStream、DataOutputStream
     6.Printing 包含方便的列印方法 ：PrintWriter、PrintStream
     7.Buffering緩衝  在讀入或寫出時，對資料進行快取，以減少I/O的次數：BufferedReader、BufferedWriter、BufferedInputStream、BufferedOutputStream
     8.Filtering 濾流，在資料進行讀或寫時進行過濾：FilterReader、FilterWriter、FilterInputStream、FilterOutputStream過
     9.Concatenation合併輸入 把多個輸入流連線成一個輸入流 ：SequenceInputStream 
    10.Counting計數  在讀入資料時對行記數 ：LineNumberReader、LineNumberInputStream
    11.Peeking Ahead 通過快取機制，進行預讀 ：PushbackReader、PushbackInputStream
    12.Converting between Bytes and Characters 按照一定的編碼/解碼標準將位元組流轉換為字元流，或進行反向轉換（Stream到Reader,Writer的轉換類）：InputStreamReader、OutputStreamWriter

1.2.按資料來源（去向）分類： 

2. 位元組流InputStream/OutputStream

2.1. InputStream抽象類 

      InputStream 為位元組輸入流，它本身為一個抽象類，必須依靠其子類實現各種功能，此抽象類是表示位元組輸入流的所有類的超類。 繼承自InputStream  的流都是向程式中輸入資料的，且資料單位為位元組（8bit）；

InputStream是輸入位元組資料用的類，所以InputStream類提供了3種過載的read方法.Inputstream類中的常用方法： 
　　（1） public abstract int read( )：讀取一個byte的資料，返回值是高位補0的int型別值。若返回值=-1說明沒有讀取到任何位元組讀取工作結束。
　　（2） public int read(byte b[ ])：讀取b.length個位元組的資料放到b陣列中。返回值是讀取的位元組數。該方法實際上是呼叫下一個方法實現的 
　　（3） public int read(byte b[ ], int off, int len)：從輸入流中最多讀取len個位元組的資料，存放到偏移量為off的b陣列中。 
　　（4） public int available( )：返回輸入流中可以讀取的位元組數。注意：若輸入阻塞，當前執行緒將被掛起，如果InputStream物件呼叫這個方法的話，它只會返回0，這個方法必須由繼承InputStream類的子類物件呼叫才有用， 
　　（5） public long skip(long n)：忽略輸入流中的n個位元組，返回值是實際忽略的位元組數, 跳過一些位元組來讀取 
　　（6） public int close( ) ：我們在使用完後，必須對我們開啟的流進行關閉. 

         主要的子類：

         1） FileInputStream把一個檔案作為InputStream，實現對檔案的讀取操作     
　　  2） ByteArrayInputStream：把記憶體中的一個緩衝區作為InputStream使用 
　　  3） StringBufferInputStream：把一個String物件作為InputStream 
　　  4） PipedInputStream：實現了pipe的概念，主要線上程中使用 
　　  5） SequenceInputStream：把多個InputStream合併為一個InputStream 

 2.2．OutputStream抽象類 

       主要的子類：

      1) ByteArrayOutputStream：把資訊存入記憶體中的一個緩衝區中 
      2) FileOutputStream：把資訊存入檔案中 
      3) PipedOutputStream：實現了pipe的概念，主要線上程中使用 
      4) SequenceOutputStream：把多個OutStream合併為一個OutStream 

流結束的判斷：方法read()的返回值為-1時；readLine()的返回值為null時。

2.3. 檔案輸入流： FileInputStream類

      FileInputStream可以使用read()方法一次讀入一個位元組，並以int型別返回，或者是使用read()方法時讀入至一個byte陣列，byte陣列的元素有多少個，就讀入多少個位元組。在將整個檔案讀取完成或寫入完畢的過程中，這麼一個byte陣列通常被當作緩衝區，因為這麼一個byte陣列通常扮演承接資料的中間角色。

作用：以檔案作為資料輸入源的資料流。或者說是開啟檔案，從檔案讀資料到記憶體的類。
使用方法(1)    
   File  fin=new File("d:/abc.txt"); 
  FileInputStream in=new FileInputStream( fin);

使用方法(2)
   FileInputStream  in=new  FileInputStream(“d: /abc.txt”);

程式舉例：
將InputFromFile.java的程式的內容顯示在顯示器上

1. import java.io.IOException;  
2. import java.io.FileInputStream;  
3. ;  
4. publicclass TestFile {  
5.     publicstaticvoid main(String args[]) throws IOException {  
6.         try{      
7.                FileInputStream rf=new   FileInputStream("InputFromFile.java");  
8.                int n=512;   byte  buffer[]=newbyte[n];     
9.                while((rf.read(buffer,0,n)!=-1)&&(n>0)){  
10.                    System.out.println(new String(buffer) );  
11.                 }  
12.                 System.out.println();  
13.                 rf.close();  
14.         } catch(IOException  IOe){        
15.               System.out.println(IOe.toString());  
16.         }  
17.     }  
18. }  

2.4.檔案輸出流:FileOutputStream類

      FileOutputStream類用來處理以檔案作為資料輸出目的資料流；一個表示檔名的字串，也可以是File或FileDescriptor物件。 
　　建立一個檔案流物件有兩種方法： 
　　方式1： 
　　 File   f=new  File (“d:/myjava/write.txt ");
        FileOutputStream  out= new FileOutputStream (f);
　　方式2： 
　　FileOutputStream out=new FileOutputStream(“d:/myjava/write.txt "); 
　　方式3：建構函式將 FileDescriptor()物件作為其引數。 
　　FileDescriptor() fd=new FileDescriptor(); 
　　FileOutputStream f2=new FileOutputStream(fd); 
　　方式4：建構函式將檔名作為其第一引數，將布林值作為第二引數。 
　　FileOutputStream f=new FileOutputStream("d:/abc.txt",true); 
　　注意： （1）檔案中寫資料時，若檔案已經存在，則覆蓋存在的檔案；（2）的讀/寫操作結束時，應呼叫close方法關閉流。 

1. import java.io.IOException;  
2. import java.io.FileOutputStream;  
3. publicclass TestFile {  
4.     publicstaticvoid main(String args[]) throws IOException {  
5.         try {  
6.             System.out.println("please Input from      Keyboard");  
7.             int count, n = 512;  
8.             byte buffer[] = newbyte[n];  
9.             count = System.in.read(buffer);  
10.             FileOutputStream wf = new FileOutputStream("d:/myjava/write.txt");  
11.             wf.write(buffer, 0, count);  
12.             wf.close(); // 當流寫操作結束時，呼叫close方法關閉流。
13.             System.out.println("Save to the write.txt");  
14.         } catch (IOException IOe) {  
15.             System.out.println("File Write Error!");  
16.         }  
17.     }  
18. }  

2.5. FileInputStream流和FileOutputStream的應用

1. import java.io.File;  
2. import java.io.IOException;  
3. import java.io.FileOutputStream;  
4. import java.io.FileInputStream;  
5. publicclass TestFile {  
6.     publicstaticvoid main(String args[]) throws IOException {  
7.         try {  
8.             File inFile = new File("copy.java");  
9.             File outFile = new File("copy2.java");  
10.             FileInputStream finS = new FileInputStream(inFile);  
11.             FileOutputStream foutS = new FileOutputStream(outFile);  
12.             int c;  
13.             while ((c = finS.read()) != -1) {  
14.                 foutS.write(c);  
15.             }  
16.             finS.close();  
17.             foutS.close();  
18.         } catch (IOException e) {  
19.             System.err.println("FileStreamsTest: " + e);  
20.         }  
21.     }  
22. }  

2.6. 緩衝輸入輸出流 BufferedInputStream/ BufferedOutputStream

        

       計算機訪問外部裝置非常耗時。訪問外存的頻率越高，造成CPU閒置的概率就越大。為了減少訪問外存的次數，應該在一次對外設的訪問中，讀寫更多的資料。為此，除了程式和流節點間交換資料必需的讀寫機制外，還應該增加緩衝機制。緩衝流就是每一個數據流分配一個緩衝區，一個緩衝區就是一個臨時儲存資料的記憶體。這樣可以減少訪問硬碟的次數,提高傳輸效率。

BufferedInputStream:當向緩衝流寫入資料時候，資料先寫到緩衝區，待緩衝區寫滿後，系統一次性將資料傳送給輸出裝置。

BufferedOutputStream :當從向緩衝流讀取資料時候，系統先從緩衝區讀出資料，待緩衝區為空時，系統再從輸入裝置讀取資料到緩衝區。

將BufferedInputStream與FileInputStream相接

  FileInputStream in=new  FileInputStream( “file1.txt ” );

  BufferedInputStream bin=new  BufferedInputStream( in); 

2）將記憶體寫入檔案：

將BufferedOutputStream與 FileOutputStream相接

FileOutputStreamout=new FileOutputStream(“file1.txt”);

BufferedOutputStream  bin=new BufferedInputStream(out);

1. import java.io.*;  
2. publicclass ReadWriteToFile {  
3.     publicstaticvoid main(String args[]) throws IOException {  
4.         InputStreamReader sin = new InputStreamReader(System.in);  
5.         BufferedReader bin = new BufferedReader(sin);  
6.         FileWriter out = new FileWriter("myfile.txt");  
7.         BufferedWriter bout = new BufferedWriter(out);  
8.         String s;  
9.         while ((s = bin.readLine()).length() > 0) {  
10.             bout.write(s, 0, s.length());  
11.         }  
12.     }  
13. }  

3. 字元流Writer/Reader

        Java中字元是採用Unicode標準，一個字元是16位，即一個字元使用兩個位元組來表示。為此，JAVA中引入了處理字元的流。

3.1. Reader抽象類

    用於讀取字元流的抽象類。子類必須實現的方法只有 read(char[], int, int) 和 close()。但是，多數子類將重寫此處定義的一些方法，以提供更高的效率和/或其他功能。

       

        1) FileReader :與FileInputStream對應  
           主要用來讀取字元檔案，使用預設的字元編碼，有三種建構函式： 
　　    (1）將檔名作為字串 ：FileReader f=new FileReader(“c:/temp.txt”); 
　　    (2）建構函式將File物件作為其引數。 
　　            File f=new file(“c:/temp.txt”); 
　　            FileReader f1=new FileReader(f); 
　　   (3)  建構函式將FileDescriptor物件作為引數 
　　          FileDescriptor() fd=new FileDescriptor() 
　　          FileReader f2=new FileReader(fd); 
               (1) 用指定字元陣列作為引數：CharArrayReader(char[]) 
               (2) 將字元陣列作為輸入流:CharArrayReader(char[], int, int) 
　         讀取字串，建構函式如下： public StringReader(String s); 
        2) CharArrayReader：與ByteArrayInputStream對應  
　　3) StringReader : 與StringBufferInputStream對應 
　　4) InputStreamReader 
　　      從輸入流讀取位元組，在將它們轉換成字元:Public inputstreamReader(inputstream is); 
　　5) FilterReader: 允許過濾字元流 
　　      protected filterReader(Reader r); 
　　6) BufferReader :接受Reader物件作為引數，並對其新增字元緩衝器，使用readline()方法可以讀取一行。 
　　   Public BufferReader(Reader r); 

      主要方法：

      (1)  public int read() throws IOException; //讀取一個字元，返回值為讀取的字元 

　　(2)  public int read(char cbuf[]) throws IOException; /*讀取一系列字元到陣列cbuf[]中，返回值為實際讀取的字元的數量*/ 
　　(3)  public abstract int read(char cbuf[],int off,int len) throws IOException; 
　　/*讀取len個字元，從陣列cbuf[]的下標off處開始存放，返回值為實際讀取的字元數量，該方法必須由子類實現*/

3.2. Writer抽象類

     寫入字元流的抽象類。子類必須實現的方法僅有 write(char[], int, int)、flush() 和 close()。但是，多數子類將重寫此處定義的一些方法，以提供更高的效率和/或其他功能。 其子類如下：

      1） FileWrite: 與FileOutputStream對應  
　　將字元型別資料寫入檔案，使用預設字元編碼和緩衝器大小。 
　　Public FileWrite(file f); 
　　2)  chararrayWrite:與ByteArrayOutputStream對應 ,將字元緩衝器用作輸出。 
　　    Public CharArrayWrite(); 
　　3) PrintWrite:生成格式化輸出 
　　    public PrintWriter(outputstream os); 
　　4) filterWriter:用於寫入過濾字元流 
　　    protected FilterWriter(Writer w); 
　　5) PipedWriter：與PipedOutputStream對應   

      6) StringWriter：無與之對應的以位元組為導向的stream  

      主要方法：

　　(1)  public void write(int c) throws IOException； //將整型值c的低16位寫入輸出流 
　　(2)  public void write(char cbuf[]) throws IOException； //將字元陣列cbuf[]寫入輸出流 
　　(3)  public abstract void write(char cbuf[],int off,int len) throws IOException； //將字元陣列cbuf[]中的從索引為off的位置處開始的len個字元寫入輸出流 
　　(4)  public void write(String str) throws IOException； //將字串str中的字元寫入輸出流 
　　(5)  public void write(String str,int off,int len) throws IOException； //將字串str 中從索引off開始處的len個字元寫入輸出流 
　　(6)  flush( ) //刷空輸出流，並輸出所有被快取的位元組。 
　　(7)close()    關閉流 public abstract void close() throws IOException

3.3 .InputStream與Reader差別 OutputStream與Writer差別

InputStream和OutputStream類處理的是位元組流，資料流中的最小單位是位元組(8個bit)
Reader與Writer處理的是字元流，在處理字元流時涉及了字元編碼的轉換問題

1. import java.io.*;  
2. publicclass EncodeTest {  
3.     privatestaticvoid readBuff(byte [] buff) throws IOException {  
4.        ByteArrayInputStream in =new ByteArrayInputStream(buff);  
5.         int data;  
6.         while((data=in.read())!=-1)   System.out.print(data+"  ");  
7.         System.out.println();     in.close();     }  
8.    publicstaticvoid main(String args[]) throws IOException {  
9.        System.out.println("記憶體中採用unicode字元編碼：" );  
10.        char   c='好';  
11.        int lowBit=c&0xFF;     int highBit=(c&0xFF00)>>8;  
12.        System.out.println(""+lowBit+"   "+highBit);  
13.        String s="好";  
14.        System.out.println("本地作業系統預設字元編碼：");  
15.        readBuff(s.getBytes());  
16.        System.out.println("採用GBK字元編碼：");  
17.        readBuff(s.getBytes("GBK"));  
18.        System.out.println("採用UTF-8字元編碼：");        
19.        readBuff(s.getBytes("UTF-8"));      }  
20. }  

Reader類能夠將輸入流中採用其他編碼型別的字元轉換為Unicode字元，然後在記憶體中為其分配記憶體
Writer類能夠將記憶體中的Unicode字元轉換為其他編碼型別的字元，再寫到輸出流中。

4. IOException異常類的子類

4.1.public class  EOFException ：

4.2.public class FileNotFoundException：

4.3.public class InterruptedIOException：