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详解字节流和字符流

2020-06-08  本文已影响0人  洞见星河

一、明确字符和字节的概念

字节：1 byte = 8 bit
字符：1 char = 2 byte = 16 bit（java默认）

在计算机硬件层面，1 bit 是数据最小的单位。但是在大多数情况下，1 bit 存储的信息太少，我们通常把 1 字节作为数据最小的基本单位。

而字符实际上也是对字节的一种包装，那为什么还需要引入字符？
对于西方世界，使用英语等语种的国家来说，1字节有 256个符号编码，对于26个英文字母加上常用的标点符号已经够用了。这就是常用的ASCII 码。
但是对于东方国家，中文，日文等文字，数量太多，1个字节根本没有办法表示所有的字符，所以引入了Unicode —— 统一编码，而这种编码的常规字符集就是使用2个字节，所以引入了字符的概念。

但是，从根本而言，一切都是字节流，字符流也是字节流的一种形式。

二、关于 java中字节流和字符流

2.1 字节流，字符流概念

Java中，读取数据时，字节流的数据存储单位是字节，会使用字节类型数组 byte[] 来保存数据，可以操作字节，字节数组。
而 字符流的存储单位是字符，使用字符类数组 char[] 来保存数据，可以操作字符，字符数组或字符串。

2.2 java中的字节流，字符流相关API

Java 的I/O库有两个分支：

InputStream

ByteArrayInputStream：把内存中的一个缓冲区作为 InputStream 使用 .
StringBufferInputStream： 把一个 String 对象作为 InputStream .
FileInputStream：把一个文件作为 InputStream ，实现对文件的读取操作
PipedInputStream ：实现了 pipe 的概念，主要在线程中使用 . 管道输入流是指一个通讯管道的接收端。
一个线程通过管道输出流发送数据，而另一个线程通过管道输入流读取数据，这样可实现两个线程间的通讯。
SequenceInputStream ：把多个 InputStream 合并为一个 InputStream . “序列输入流”类允许应用程序把几个输入流连续地合并起来，
并且使它们像单个输入流一样出现。每个输入流依次被读取，直到到达该流的末尾。

OutputStream

ByteArrayOutputStream ： 把信息存入内存中的一个缓冲区中 . 该类实现一个以字节数组形式写入数据的输出流。
FileOutputStream: 文件输出流是向 File 或 FileDescriptor 输出数据的一个输出流。
PipedOutputStream: 管道输出流是指一个通讯管道的发送端。 一个线程通过管道输出流发送数据，
而另一个线程通过管道输入流读取数据，这样可实现两个线程间的通讯。

Reader

CharArrayReader ：与 ByteArrayInputStream 对应此类实现一个可用作字符输入流的字符缓冲区
StringReader ： 与 StringBufferInputStream 对应其源为一个字符串的字符流。
FileReader ： 与 FileInputStream 对应
PipedReader ：与 PipedInputStream 对应

Writer

CharArrayWrite ： 与 ByteArrayOutputStream 对应
StringWrite ：无与之对应的以字节为导向的 stream
FileWrite ： 与 FileOutputStream 对应
PipedWrite ：与 PipedOutputStream 对应

2.3 字符流，字节流API的使用

字节流示例

//字节流写文件
public static void writeFile(){
    String str = "采用数据流方式（字节流）写文件！";
    try{
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("D://hello.txt",true));
        //需要转化为字节
        byte[] data = str.getBytes();
        bos.write(data);
        bos.close();
    }catch (FileNotFoundException e){
        e.printStackTrace();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}
//字节流读文件
public static void readFile(){
    try {
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("D://hello.txt"));
        byte[] data = new byte[1024];
        int n = -1;
        while((n=bis.read(data,0,data.length))!=-1){
            String str = new String(data,0,n,"UTF-8");
            System.out.println(str);
        }
    } catch (FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }

字符流示例

//字符流写文件
public static void writeFile(){
    File file = new File("D:\\hello.txt");
    String str = " hello, everybody! welcome to the study of Java!";
    try{
        FileWriter fw = new FileWriter(file);
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);
        bw.write(str);
        bw.close();
        fw.close();
    }catch(IOException e){
        e.printStackTrace();
    }
}
//字符流读文件
public static void readerFile(){
    File file = new File("D:\\hello.txt");
    try{
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(file));

        String str = null;
        while( (str = br.readLine()) != null){
            System.out.println(str);
        }
        br.close();
    }catch(FileNotFoundException e){
        e.printStackTrace();
    }catch(IOException e){
        e.printStackTrace();
    }
}

三、字节流和字符流的区别

字节流和字符流的区别:

注：缓冲区是什么？？
缓冲区可以理解为一段特殊的内存。
在某些情况下，如果程序频繁操作一个资源，则性能会很低，为了提升性能，可以将这部分数据暂时读入内存的一块区域，之后就可以直接从内存中读取数据，提升速度和性能。

四、使用场景判断

4.1 数据格式

4.2 数据来源

4.3 是否需要格式化输出

需要格式化输出的：PrintStream, PrintWriter

4.4 是否需要缓冲

需要缓冲：字节流 BufferedInputStream, BufferedOutputStream；字符流 BufferedReader, BufferedWriter

4.5 输入还是输出

4.6 是否有流转化

4.7 特殊需要

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