1. 缓冲流
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。
1.1 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。
效率测试
缓冲流读写方法与基本流是一致的,通过复制大文件(560MB),来测试一下效率。
- 基本流代码
public class BufferedDemo01 {
public static void main(String[] args) {
long start = System.currentTimeMillis(); // 记录开始时间
// 创建流对象
try(
FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\chrome\\IdeaInstall.exe");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:\\IDEA_WorkSpace\\Demo\\Demo5_10\\copy.exe");
){
//读写数据
int b;
while ((b = fis.read())!=-1){
fos.write(b);
}
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
long end = System.currentTimeMillis();// 记录结束时间
System.out.println("普通流复制560MB所需时间:"+(end-start)+"毫秒");
}
}
// result: long long time
- 缓冲流代码
public class ButteredDemo02 {
public static void main(String[] args) {
long start = System.currentTimeMillis(); // 记录开始时间
try(// 创建缓冲流对象
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("D:\\chrome\\IdeaInstall.exe"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("D:\\IDEA_WorkSpace\\Demo\\Demo5_10\\copy2.exe"))
){
//读写数据
int b;
while ((b = bis.read())!=-1){
bos.write(b);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
long end = System.currentTimeMillis(); // 记录结束时间
System.out.println("缓冲流复制560MB所需时间:"+(end-start)+"毫秒");
}
}
// result:缓冲流复制560MB所需时间:40171毫秒
- 使用数组优化
public class ButteredDemo02 {
public static void main(String[] args) {
long start = System.currentTimeMillis(); // 记录开始时间
try(// 创建缓冲流对象
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("D:\\chrome\\IdeaInstall.exe"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("D:\\IDEA_WorkSpace\\Demo\\Demo5_10\\copy2.exe"))
){
//读写数据
int len;
byte[] bytes = new byte[8*1024]; // 使用数组对象优化
while ((len = bis.read(bytes))!=-1){
bos.write(bytes,0,len); // 只写入有效字节数据
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
long end = System.currentTimeMillis(); // 记录结束时间
System.out.println("缓冲流使用数组复制560MB所需时间:"+(end-start)+"毫秒");
}
}
// result: 缓冲流使用数组复制560MB所需时间:2847毫秒
1.2 字符缓冲流
构造方法
public BufferedReader(Reader in)
:创建一个新的字符缓冲输入流。public BufferedWriter(Writer out)
: 创建一个新的字符缓冲输出流。
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,但它具备特有的方法。
- 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。
readLine
方法演示:
public class BufferedReaderDemo01 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建流对象
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("D:\\IDEA_WorkSpace\\Demo\\Demo5_10\\read.txt"));
// 定义字符串,保存读取的一行文字
String line;
// 循环读取,直到读取到null
while ((line = br.readLine())!=null){
System.out.print(line);
System.out.println(",");
}
br.close(); // 释放资源
}
}
newLine
方法演示:
public class BufferedWriterDemo02 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建流对象
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("D:\\IDEA_WorkSpace\\Demo\\Demo5_10\\out.txt"));
// 写出数据
bw.write("你好");
bw.newLine(); // 写出换行
bw.write("世界");
bw.newLine();
bw.close();
}
}
// result:
你好
世界
1.3 练习:文本排序
3.侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等,此皆良实,志虑忠纯,是以先帝简拔以遗陛下。愚以为宫中之事,事无大小,悉以咨之,然后施行,必得裨补阙漏,有所广益。
8.愿陛下托臣以讨贼兴复之效,不效,则治臣之罪,以告先帝之灵。若无兴德之言,则责攸之、祎、允等之慢,以彰其咎;陛下亦宜自谋,以咨诹善道,察纳雅言,深追先帝遗诏,臣不胜受恩感激。
4.将军向宠,性行淑均,晓畅军事,试用之于昔日,先帝称之曰能,是以众议举宠为督。愚以为营中之事,悉以咨之,必能使行阵和睦,优劣得所。
2.宫中府中,俱为一体,陟罚臧否,不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者,宜付有司论其刑赏,以昭陛下平明之理,不宜偏私,使内外异法也。
1.先帝创业未半而中道崩殂,今天下三分,益州疲弊,此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内,忠志之士忘身于外者,盖追先帝之殊遇,欲报之于陛下也。诚宜开张圣听,以光先帝遗德,恢弘志士之气,不宜妄自菲薄,引喻失义,以塞忠谏之路也。
9.今当远离,临表涕零,不知所言。
6.臣本布衣,躬耕于南阳,苟全性命于乱世,不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙,猥自枉屈,三顾臣于草庐之中,咨臣以当世之事,由是感激,遂许先帝以驱驰。后值倾覆,受任于败军之际,奉命于危难之间,尔来二十有一年矣。
7.先帝知臣谨慎,故临崩寄臣以大事也。受命以来,夙夜忧叹,恐付托不效,以伤先帝之明,故五月渡泸,深入不毛。今南方已定,兵甲已足,当奖率三军,北定中原,庶竭驽钝,攘除奸凶,兴复汉室,还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益,进尽忠言,则攸之、祎、允之任也。
5.亲贤臣,远小人,此先汉所以兴隆也;亲小人,远贤臣,此后汉所以倾颓也。先帝在时,每与臣论此事,未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军,此悉贞良死节之臣,愿陛下亲之信之,则汉室之隆,可计日而待也。
案例分析
- 逐行读取文本信息。
- 解析文本信息到集合中。
- 遍历集合,按顺序,写出文本信息。
代码实现
public class BufferedExercise {
public static void main(String[] args) {
// 创建map集合,保存文本数据,键为序号,值为文字
HashMap<String,String> lineMap = new HashMap<>();
// 创建流对象
try(
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("D:\\IDEA_WorkSpace\\Demo\\Demo5_10\\出师表.txt"));
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("D:\\IDEA_WorkSpace\\Demo\\Demo5_10\\sort.txt"))
){
// 循环读取数据,解析存入map中
String line;
while((line = br.readLine())!=null){
// 解析文本
String[] split = line.split("\\."); // 以"."作为分隔符,将一行分为序号和文字两部分
lineMap.put(split[0],split[1]);// 序号为键,文字为值,存入集合中
}
// 遍历map集合
for (int i = 1; i <= lineMap.size(); i++) {
String key = String.valueOf(i); // 获取键名为i的键
// 获取map中的文本
String value = lineMap.get(key); // 获取键名为key的对应值
// 拼接字符串,并写出
bw.write(key + "." + value);
bw.newLine(); // 写出换行
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
2. 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。
编码:字符(能看懂的)–字节(看不懂的)
解码:字节(看不懂的)–>字符(能看懂的)
- 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。
当指定了编码,它所对应的字符集自然就指定了,所以编码才是我们最终要关心的。
- 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-8859-1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UTF-32。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:
- 128个US-ASCII字符,只需一个字节编码。
- 拉丁文等字符,需要二个字节编码。
- 大部分常用字(含中文),使用三个字节编码。
- 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。`
指定编码读取Demo
public class ReaderDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 定义文件路径
String FilePath = "D:\\IDEA_WorkSpace\\Demo\\Demo5_10\\file_gbk.txt";
// 创建流对象,默认UTF8编码
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(FilePath));
// 创建流对象,指定GBK编码
InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream(FilePath),"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GBK编码字符流读取
while ((read = isr2.read())!=-1){
System.out.println((char)read); // 大家好
}
isr2.close();
}
}
2.4 OutPutStreamWriter类
转换流java.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。
指定编码写出Demo
public class OutPutDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
String FilePath = "D:\\IDEA_WorkSpace\\Demo\\Demo5_10\\";
// 创建流对象,默认UTF8编码
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FilePath + "out2.txt"));
// 写出数据
osw.write("你好"); // 保存为6个字节
osw.close();
// 创建流对象,指定GBK编码
OutputStreamWriter osw2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FilePath + "out3.txt"),"GBK");
// 写出数据
osw2.write("你好"); // 保存为4个字节
osw2.close();
}
}
转换流图解
转换流是字节与字符间的桥梁!
2.5 练习:转换文件编码
将GBK编码的文本文件,转换为UTF-8编码的文本文件。
案例分析
- 指定GBK编码的转换流,读取文本文件。
- 使用UTF-8编码的转换流,写出文本文件。
代码实现
public class CodeSwitchDemo {
public static void main(String[] args) {
try( // 1. 指定GBK编码的转换流,读取文本文件。
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("D:\\IDEA_WorkSpace\\Demo\\Demo5_10\\file_gbk.txt"),"GBK");
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("D:\\IDEA_WorkSpace\\Demo\\Demo5_10\\codeswitch.txt")) // 默认就是utf8
){
// 读取文件
char[] chars = new char[1024]; // 定义字符数组
int len;
while ((len = isr.read(chars))!=-1){ // 使用字符数组优化读取
osw.write(chars,0,len); // 写出
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
3. 序列化
Java 提供了一种对象序列化的机制。用一个字节序列可以表示一个对象,该字节序列包含该对象的数据
、对象的类型
和对象中存储的属性
等信息。字节序列写出到文件之后,相当于文件中持久保存了一个对象的信息。
反之,该字节序列还可以从文件中读取回来,重构对象,对它进行反序列化。对象的数据
、对象的类型
和对象中存储的数据
信息,都可以用来在内存中创建对象。看图理解序列化:
3.1 ObjectOutputStream类
java.io.ObjectOutputStream
类,将Java对象的原始数据类型写出到文件,实现对象的持久存储。
构造方法
public ObjectOutputStream(OutputStream out)
:创建一个指定OutputStream
的ObjectOutputStream
。
对象序列化操作(写对象操作)
- 一个对象要想序列化,必须满足两个条件
- 该类必须实现
java.io.Serializable
接口,Serializable
是一个标记接口,不实现此接口的类将不会使任何状态序列化或反序列化,会抛出NotSerializableException
。 - 该类的所有属性必须是可序列化的。如果有一个属性不需要可序列化的,则该属性必须注明是瞬态的,使用
transient
关键字修饰。
public class Employee implements java.io.Serializable {
public String name;
public String address;
public transient int age; // transient瞬态修饰成员,不会被序列化
public void addressCheck() {
System.out.println("Address check : " + name + " -- " + address);
}
}
- 写出对象方法
public final void writeObject (Object obj)
: 将指定的对象写出。
代码示例
// 测试类
/*
java.io.ObjectOutputStream extends OutputStream
ObjectOutputStream: 对象序列化流
作用:把对象以流的方式写入到文件中保存
构造方法:
ObjectOutputStream(OutputStream out): 创建写入指定OutputStream的ObjectOutputStream
参数:OutputStream out:字节输出流
特有成员方法:
void writeObject(Object obj):将指定对象写入ObjectOutputStream
*/
public class Demo01ObjectOutputStream {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 1. 创建ObjectOutputStream,构造方法中传递字节输出流
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("D:\\IDEA_WorkSpace\\Demo\\Demo5_10\\person.txt"));
// 2. 使用ObjectOutputStream对象中的方法writeObject(),把对象写入到文件中
oos.writeObject(new Person("小张",11));
// 3. 释放资源
oos.close();
}
}
// Person类
/*
序列化和反序列化时,会抛出NotSerializableException(没有序列化异常)
类通过实现 Java.io.Serializable 接口以启用其序列化功能。未实现此接口的类将无法使其进行任何状态序列化或反序列化。
Serializable接口也叫标记型接口
要进行序列化和反序列化的类必须实现Serializable接口,就会给类添加一个标记
当我们进行序列化和反序列化时,就会检测该类是否有这个标记
有:就可以进行序列化和反序列化操作
无:就会抛出NotSerializableException异常
*/
public class Person implements Serializable {
private String name;
private int age;
public Person() {
}
// 省略get/set等方法
}
3.2 ObjectInputStream类
ObjectInputStream
反序列化流,将之前使用ObjectOutputStream
序列化的原始数据恢复为对象。
构造方法
public ObjectInputStream(InputStream in)
: 创建一个指定InputStream
的ObjectInputStream
。
反序列化操作1(读对象操作)
如果能找到一个对象的class文件,我们可以进行反序列化操作,调用ObjectInputStream
读取对象的方法:
public final Object readObject ()
: 读取一个对象。
代码示例
/*
java.io.ObjectInputStream extends InputStream
ObjectInputStream:对象的反序列化流
作用:把文件中保存的对象,以流的方式读取出来使用
构造方法:
ObjectInputStream(InputStream in):创建从指定InputStream中读取的ObjectInputStream
参数:InputStream in:字节输入流
特有成员方法:
Object readObject(): 从ObjectInputStream 读取对象
*/
public class Demo01InputStream {
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
// 1. 创建ObjectInputStream对象,构造方法中传递字节输入流
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("D:\\IDEA_WorkSpace\\Demo\\Demo5_10\\person.txt"));
// 2. 使用ObjectInputStream对象的方法readObject() 读取保存对象的文件
Object obj = ois.readObject();
/*
readObject()方法声明抛出了ClassNotFoundException(class文件找不到异常)
当不存在对象的class文件时抛出此异常
反序列化前提:
1. 类必须实现Serializable
2. 必须存在类对应的class文件
*/
// 3. 释放资源
ois.close();
// 4. 使用读取出来的对象
System.out.println(obj); // Person{name='小张', age=11}
}
}
Tips: 对于JVM可以反序列化对象,它必须是能够找到class文件的类。如果找不到该类的class文件,则抛出一个
ClassNotFoundException
异常。
反序列化操作2
另外,当JVM反序列化对象时,能找到class文件,但是class文件在序列化对象之后发生了修改,那么反序列化操作也会失败,抛出一个InvalidClassException
异常。发生这个异常的原因如下:
- 该类的序列版本号与从流中读取的类描述符的版本号不匹配
- 该类包含未知数据类型
- 该类没有可访问的无参数构造方法
Serializable
接口给需要序列化的类,提供了一个序列版本号。
serialVersionUID
该版本号的目的在于验证序列化的对象和对应类是否版本匹配。
public class Person implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 1L; // 加入固定序列版本号
private String name;
public int age;
// 省略构造方法,get/set等
}
3.3 练习:序列化集合
- 将存有多个自定义对象的集合序列化操作,保存到
list.txt
文件中。 - 反序列化
list.txt
,并遍历集合,打印对象信息。
案例分析
- 把若干学生对象 ,保存到集合中。
- 把集合序列化。
- 反序列化读取时,只需要读取一次,转换为集合类型。
- 遍历集合,可以打印所有的学生信息
代码实现
// 序列化操作
public class StudentSerializableDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("D:\\IDEA_WorkSpace\\Demo\\Demo5_10\\students.txt"));
ArrayList<Person> arrayList = new ArrayList<>();
arrayList.add(new Person("xiaoming",12));
arrayList.add(new Person("xiaohua",17));
arrayList.add(new Person("xiaoli",15));
oos.writeObject(arrayList);
oos.close();
}
}
// 反序列化操作
public class StudentDemo2 {
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("D:\\IDEA_WorkSpace\\Demo\\Demo5_10\\students.txt"));
// 读取,强转为ArrayList类型
ArrayList<Person> stuobj = (ArrayList<Person>) ois.readObject();
// 遍历打印
for (Person p:stuobj){
System.out.println(p);
}
ois.close();
}
}
4. 打印流
我们在控制台打印输出,是调用print
方法和println
方法完成的,这两个方法都来自于java.io.PrintStream
类,该类能够方便地打印各种数据类型的值,是一种便捷的输出方式。
4.1 PringStream类
构造方法
public PrintStream(String fileName)
: 使用指定的文件名创建一个新的打印流。
改变打印流向
System.out
就是PrintStream
类型的,只不过它的流向是系统规定的,打印在控制台上。不过,既然是流对象,我们就可以改变它的流向。
public class PrintDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
System.out.println(97);
// 创建打印流,指定文件名称
PrintStream ps = new PrintStream("D:\\IDEA_WorkSpace\\Demo\\Demo5_10\\print.txt");
// 设置系统的打印流向,输出到print.txt中
System.setOut(ps);
// 调用系统打印里,就会在print.txt中输出97
System.out.println(97);
}
}
今日目标
- 能够使用字节缓冲流读取数据到程序。FileInputStream
- 能够使用字节缓冲流写出数据到文件。FileOutPutStream
- 能够明确字符缓冲流的作用和基本用法。FileReader,FileWriter
- 能够使用缓冲流的特殊功能。数组优化
- 能够阐述编码表的意义
- 能够使用转换流读取指定编码的文本文件。 InputStreamReader
- 能够使用转换流写入指定编码的文本文件。 OutputStreamWriter
- 能够说出打印流的特点。 可以改变打印流向,输出到文件中
- 能够使用序列化流写出对象到文件。ObjectOutputStream
- 能够使用反序列化流读取文件到程序中。ObjectInputStream