Java IO -- 3

第一章 缓冲流

在基本的一些IO流的基础上，有一些功能更为强大的流，比如能够高效读写的缓冲流，能够转换编码的转换流，能够持久化存储对象的序列化流等等。是对基本流对象的一种增强。

1.1 概述

缓冲流，也叫高效流，是对4个基本的 FileXxx 流的增强，所以也是4个流，按照数据类型分类：

• 字节缓冲流： BufferedInputStream ，BufferedOutputStream
• 字符缓冲流： BufferedReader ， BufferedWriter
  缓冲流的基本原理，是在创建流对象时，会创建一个内置的默认大小的缓冲区数组，通过缓冲区读写，减少系统IO次数，从而提高读写的效率。

1.2 字节缓冲流

构造方法

• public BufferedInputStream(InputStream in)：创建一个新的缓冲输入流。
• public BufferedOutputStream(OutputStream out)：创建一个新的缓冲输出流。

// 创建字节缓冲输入流
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("bis.txt")); 
// 创建字节缓冲输出流
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("bos.txt"));

效率测试

查询API，缓冲流读写方法与基本的流是一致的，我们通过复制大文件（375MB），测试它的效率。

1. 基本流

public class BufferedDemo { 
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException { 
        // 记录开始时间    
        long start = System.currentTimeMillis();  
        // 创建流对象  
        try (          
              FileInputStream fis = new FileInputStream("jdk9.exe");               
              FileOutputStream fos = new FileOutputStream("copy.exe")          
         ){  
              // 读写数据        
              int b;       
              while ((b = fis.read()) != ‐1) { 
                  fos.write(b);  
              }  
         } 
         catch (IOException e) { 
             e.printStackTrace(); 
         } 
         // 记录结束时间    
         long end = System.currentTimeMillis();         
         System.out.println("普通流复制时间:"+(end ‐ start)+" 毫秒"); 
    } 
}

2. 缓冲流

public class BufferedDemo { 
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException { 
        // 记录开始时间  
        long start = System.currentTimeMillis(); 
        // 创建流对象         
        try (          
             BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe"));           
             BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe")); 
         ){
             // 读写数据    
             int b; 
             while ((b = bis.read()) != ‐1) { 
                    bos.write(b); 
              } 
         } 
         catch (IOException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
        // 记录结束时间          
        long end = System.currentTimeMillis(); 
        System.out.println("缓冲流复制时间:"+(end ‐ start)+" 毫秒"); 
    } 
}   
缓冲流复制时间:8016 毫秒

如何更快呢？
使用数组的方式

public class BufferedDemo { 
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException { 
       // 记录开始时间    
       long start = System.currentTimeMillis(); // 创建流对象         
       try ( 
              BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe")); 
              BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe")); 
        ){ 
            // 读写数据        
            int len; 
            byte[] bytes = new byte[8*1024]; 
            while ((len = bis.read(bytes)) != ‐1) { 
                bos.write(bytes, 0 , len); 
            }       
        } 
        catch (IOException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } // 记录结束时间       
        long end = System.currentTimeMillis(); 
        System.out.println("缓冲流使用数组复制时间:"+(end ‐ start)+" 毫秒"); 
    } 
} 
缓冲流使用数组复制时间:666 毫秒

1.3 字符缓冲流

构造方法

• public BufferedReader(Reader in)：创建一个 新的缓冲输入流。
• public BufferedWriter(Writer out)： 创建一个新的缓冲输出流。

// 创建字符缓冲输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("br.txt"));
// 创建字符缓冲输出流
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("bw.txt"));

特有方法

字符缓冲流的基本方法与普通字符流调用方式一致，不再阐述，我们来看它们具备的特有方法。

• BufferedReader：public String readLine(): 读一行文字。
• BufferedWriter：public void newLine(): 写一行行分隔符,由系统属性定义符号。

public class BufferedReaderDemo { 
    public static void main(String[] args) throws IOException { 
        // 创建流对象            
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt")); 
        // 定义字符串,保存读取的一行文字      
        String line  = null; 
        // 循环读取,读取到最后返回null 
        while ((line = br.readLine())!=null) { 
            System.out.print(line); 
            System.out.println("‐‐‐‐‐‐");         
        } 
        // 释放资源  
        br.close(); 
    } 
}

public class BufferedWriterDemo throws IOException {
    public static void main(String[] args) throws IOException  { 
       // 创建流对象 
       BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt")); 
       // 写出数据    
       bw.write("黑马"); 
       // 写出换行    
       bw.newLine(); 
       bw.write("程序"); 
       bw.newLine(); 
       bw.write("员"); 
       bw.newLine(); // 释放资源       
       bw.close(); 
    } 
} 
输出效果:
黑马
程序 
员

第二章 转换流

2.1 字符编码和字符集

字符编码

计算机中储存的信息都是用二进制数表示的，而我们在屏幕上看到的数字、英文、标点符号、汉字等字符是二进制数转换之后的结果。按照某种规则，将字符存储到计算机中，称为编码 。反之，将存储在计算机中的二进制数按照某种规则解析显示出来，称为解码 。比如说，按照A规则存储，同样按照A规则解析，那么就能显示正确的文本符号。反之，按照A规则存储，再按照B规则解析，就会导致乱码现象。

• 字符编码 Character Encoding : 就是一套自然语言的字符与二进制数之间的对应规则。

字符集

• 字符集 Charset ：也叫编码表。是一个系统支持的所有字符的集合，包括各国家文字、标点符号、图形符号、数字等。
  计算机要准确的存储和识别各种字符集符号，需要进行字符编码，一套字符集必然至少有一套字符编码。常见字符集有ASCII字符集、GBK字符集、Unicode字符集等。
• ASCII字符集 ：
  • ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码）是基于拉丁字母的一套电脑编码系统，用于显示现代英语，主要包括控制字符（回车键、退格、换行键等）和可显示字符（英文大小写字符、阿拉伯数字和西文符号）。
  • 基本的ASCII字符集，使用7位（bits）表示一个字符，共128字符。ASCII的扩展字符集使用8位（bits）表示一个字符，共256字符，方便支持欧洲常用字符。
• ISO-8859-1字符集：
  • 拉丁码表，别名Latin-1，用于显示欧洲使用的语言，包括荷兰、丹麦、德语、意大利语、西班牙语等。
  • ISO-5559-1使用单字节编码，兼容ASCII编码。
• GBxxx字符集：
  • GB就是国标的意思，是为了显示中文而设计的一套字符集。
  • GB2312：简体中文码表。一个小于127的字符的意义与原来相同。但两个大于127的字符连在一起时， 就表示一个汉字，这样大约可以组合了包含7000多个简体汉字，此外数学符号、罗马希腊的字母、日文的假名们都编进去了，连在ASCII里本来就有的数字、标点、字母都统统重新编了两个字节长的编码，这就是常说的"全角"字符，而原来在127号以下的那些就叫"半角"字符了。
  • GBK：最常用的中文码表。是在GB2312标准基础上的扩展规范，使用了双字节编码方案，共收录了21003个汉字，完全兼容GB2312标准，同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
  • GB18030：最新的中文码表。收录汉字70244个，采用多字节编码，每个字可以由1个、2个或4个字节 组成。支持中国国内少数民族的文字，同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
• Unicode字符集 ：
  • Unicode编码系统为表达任意语言的任意字符而设计，是业界的一种标准，也称为统一码、标准万国码。
  • 它最多使用4个字节的数字来表达每个字母、符号，或者文字。有三种编码方案，UTF-8、UTF-16和UTF32。最为常用的UTF-8编码。
  • UTF-8编码，可以用来表示Unicode标准中任何字符，它是电子邮件、网页及其他存储或传送文字的应用中，优先采用的编码。互联网工程工作小组（IETF）要求所有互联网协议都必须支持UTF-8编码。所以， 我们开发Web应用，也要使用UTF-8编码。它使用一至四个字节为每个字符编码，编码规则：
    1. 128个US-ASCII字符，只需一个字节编码。
    2. 拉丁文等字符，需要二个字节编码。
    3. 大部分常用字（含中文），使用三个字节编码。
    4. 其他极少使用的Unicode辅助字符，使用四字节编码。

2.2 编码引出的问题

在IDEA中，使用 FileReader 读取项目中的文本文件。由于IDEA的设置，都是默认的 UTF-8 编码，所以没有任何问题。但是，当读取Windows系统中创建的文本文件时，由于Windows系统的默认是GBK编码，就会出现乱码。

2.3 InputStreamReader类

转换流java.io.InputStreamReader，是Reader的子类，是从字节流到字符流的桥梁。它读取字节，并使用指定的字符集将其解码为字符。它的字符集可以由名称指定，也可以接受平台的默认字符集。

构造方法

• InputStreamReader(InputStream in): 创建一个使用默认字符集的字符流。
• InputStreamReader(InputStream in, String charsetName): 创建一个指定字符集的字符流。

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt")); 
InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt") , "GBK");

指定编码读取

public class ReaderDemo2 { 
    public static void main(String[] args) throws IOException { 
       // 定义文件路径,文件为gbk编码  
       String FileName = "E:\\file_gbk.txt"; 
       // 创建流对象,默认UTF8编码
       InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName));
       // 创建流对象,指定GBK编码            
       InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName) , "GBK"); 
       // 定义变量,保存字符     
       int read; 
       // 使用默认编码字符流读取,乱码    
       while ((read = isr.read()) != ‐1) {
            System.out.print((char)read); // ��Һ�
       } 
       isr.close(); 
       // 使用指定编码字符流读取,正常解析  
       while ((read = isr2.read()) != ‐1) { 
            System.out.print((char)read);// 大家好 
       } 
       isr2.close(); 
    } 
}

2.4 OutputStreamWriter类

转换流ava.io.OutputStreamWriter，是Writer的子类，是从字符流到字节流的桥梁。使用指定的字符集将字符编码为字节。它的字符集可以由名称指定，也可以接受平台的默认字符集。

构造方法

• OutputStreamWriter(OutputStream in): 创建一个使用默认字符集的字符流。
• OutputStreamWriter(OutputStream in, String charsetName): 创建一个指定字符集的字符流。

OutputStreamWriter isr = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt")); 
OutputStreamWriter isr2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt") , "GBK");

指定编码写出

public class OutputDemo { 
    public static void main(String[] args) throws IOException { 
       // 定义文件路径  
       String FileName = "E:\\out.txt"; 
       // 创建流对象,默认UTF8编码　　
       OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName));
       // 写出数据  
       osw.write("你好"); // 保存为6个字节   
       osw.close();  
       // 定义文件路径  
       String FileName2 = "E:\\out2.txt"; 
       // 创建流对象,指定GBK编码
       OutputStreamWriter osw2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName2),"GBK"); 
       // 写出数据  
       osw2.write("你好");// 保存为4个字节   
       osw2.close(); 
    } 
}