Java 基础IO - 实例

磁盘操作

File 类可以用于表示文件和目录的信息,但是它不表示文件的内容。

递归地列出一个目录下所有文件:

public static void listAllFiles(File dir) {
    if (dir == null || !dir.exists()) {
        return;
    }
    if (dir.isFile()) {
        System.out.println(dir.getName());
        return;
    }
    for (File file : dir.listFiles()) {
        listAllFiles(file);
    }
}
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字节操作

实现文件复制

public static void copyFile(String src, String dist) throws IOException {

    FileInputStream in = new FileInputStream(src);
    FileOutputStream out = new FileOutputStream(dist);
    byte[] buffer = new byte[20 * 1024];

    // read() 最多读取 buffer.length 个字节
    // 返回的是实际读取的个数
    // 返回 -1 的时候表示读到 eof,即文件尾
    while (in.read(buffer, 0, buffer.length) != -1) {
        out.write(buffer);
    }

    in.close();
    out.close();
}
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装饰者模式

Java I/O 使用了装饰者模式来实现。以 InputStream 为例,

  • InputStream 是抽象组件;
  • FileInputStream 是 InputStream 的子类,属于具体组件,提供了字节流的输入操作;
  • FilterInputStream 属于抽象装饰者,装饰者用于装饰组件,为组件提供额外的功能。例如 BufferedInputStream 为 FileInputStream 提供缓存的功能。

image

实例化一个具有缓存功能的字节流对象时,只需要在 FileInputStream 对象上再套一层 BufferedInputStream 对象即可。

FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(filePath);
BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(fileInputStream);
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DataInputStream 装饰者提供了对更多数据类型进行输入的操作,比如 int、double 等基本类型。

字符操作

编码与解码

编码就是把字符转换为字节,而解码是把字节重新组合成字符。

如果编码和解码过程使用不同的编码方式那么就出现了乱码。

  • GBK 编码中,中文字符占 2 个字节,英文字符占 1 个字节;
  • UTF-8 编码中,中文字符占 3 个字节,英文字符占 1 个字节;
  • UTF-16be 编码中,中文字符和英文字符都占 2 个字节。

UTF-16be 中的 be 指的是 Big Endian,也就是大端。相应地也有 UTF-16le,le 指的是 Little Endian,也就是小端。

Java 使用双字节编码 UTF-16be,这不是指 Java 只支持这一种编码方式,而是说 char 这种类型使用 UTF-16be 进行编码。char 类型占 16 位,也就是两个字节,Java 使用这种双字节编码是为了让一个中文或者一个英文都能使用一个 char 来存储。

String

String 可以看成一个字符序列,可以指定一个编码方式将它编码为字节序列,也可以指定一个编码方式将一个字节序列解码为 String。

String str1 = "中文";
byte[] bytes = str1.getBytes("UTF-8");
String str2 = new String(bytes, "UTF-8");
System.out.println(str2);
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在调用无参数 getBytes() 方法时,默认的编码方式不是 UTF-16be。双字节编码的好处是可以使用一个 char 存储中文和英文,而将 String 转为 bytes[] 字节数组就不再需要这个好处,因此也就不再需要双字节编码。getBytes() 的默认编码方式与平台有关,一般为 UTF-8。

byte[] bytes = str1.getBytes();
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Reader 与 Writer

不管是磁盘还是网络传输,最小的存储单元都是字节,而不是字符。但是在程序中操作的通常是字符形式的数据,因此需要提供对字符进行操作的方法。

  • InputStreamReader 实现从字节流解码成字符流;
  • OutputStreamWriter 实现字符流编码成为字节流。

实现逐行输出文本文件的内容

public static void readFileContent(String filePath) throws IOException {

    FileReader fileReader = new FileReader(filePath);
    BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);

    String line;
    while ((line = bufferedReader.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
    }

    // 装饰者模式使得 BufferedReader 组合了一个 Reader 对象
    // 在调用 BufferedReader 的 close() 方法时会去调用 Reader 的 close() 方法
    // 因此只要一个 close() 调用即可
    bufferedReader.close();
}
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对象操作

序列化

序列化就是将一个对象转换成字节序列,方便存储和传输。

  • 序列化: ObjectOutputStream.writeObject()
  • 反序列化: ObjectInputStream.readObject()

不会对静态变量进行序列化,因为序列化只是保存对象的状态,静态变量属于类的状态。

Serializable

序列化的类需要实现 Serializable 接口,它只是一个标准,没有任何方法需要实现,但是如果不去实现它的话而进行序列化,会抛出异常。

public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
    A a1 = new A(123, "abc");
    String objectFile = "file/a1";
    ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(objectFile));
    objectOutputStream.writeObject(a1);
    objectOutputStream.close();

    ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream(objectFile));
    A a2 = (A) objectInputStream.readObject();
    objectInputStream.close();
    System.out.println(a2);
}

private static class A implements Serializable {
    private int x;
    private String y;

    A(int x, String y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "x = " + x + "  " + "y = " + y;
    }
}
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transient

transient 关键字可以使一些属性不会被序列化。

ArrayList 中存储数据的数组 elementData 是用 transient 修饰的,因为这个数组是动态扩展的,并不是所有的空间都被使用,因此就不需要所有的内容都被序列化。通过重写序列化和反序列化方法,使得可以只序列化数组中有内容的那部分数据。

private transient Object[] elementData;
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网络操作

Java 中的网络支持:

  • InetAddress: 用于表示网络上的硬件资源,即 IP 地址;
  • URL: 统一资源定位符;
  • Sockets: 使用 TCP 协议实现网络通信;
  • Datagram: 使用 UDP 协议实现网络通信。

InetAddress

没有公有的构造函数,只能通过静态方法来创建实例。

InetAddress.getByName(String host);
InetAddress.getByAddress(byte[] address);
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URL

可以直接从 URL 中读取字节流数据。

public static void main(String[] args) throws IOException {

    URL url = new URL("http://www.baidu.com");

    /* 字节流 */
    InputStream is = url.openStream();

    /* 字符流 */
    InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is, "utf-8");

    /* 提供缓存功能 */
    BufferedReader br = new BufferedReader(isr);

    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
    }

    br.close();
}
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Sockets

  • ServerSocket: 服务器端类
  • Socket: 客户端类
  • 服务器和客户端通过 InputStream 和 OutputStream 进行输入输出。

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Datagram

  • DatagramSocket: 通信类
  • DatagramPacket: 数据包类

八、参考资料

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