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IO原理：

流的分类:

节点流和处理流：

节点流：

处理流

InputStream & Reader：

InputStream（典型实现：FileInputStream）

Reader（典型实现：FileReader）

OutputStream & Writer

OutputStream：

Writer：

节点流(或文件流)

读取文件：

写入文件：

处理流：

缓冲流

转换流

InputStreamReader

OutputStreamWriter：

标准输入、输出流

打印流

 数据流

对象流

随机存取文件流

RandomAccessFile 类

流的基本应用小结：

NIO.2中Path、Paths、Files类的使用

Java NIO 概述：

NIO. 2

Path、Paths和Files核心API

Files 类：

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IO原理：

   I/O是Input/Output的缩写，I/O技术是非常实用的技术，用于处理设备之间的数据传输。如读/写文件，网络通讯等。
   Java程序中，对于数据的输入/输出操作以“流(stream)”的方式进行。
   java.io包下提供了各种“流”类和接口，用以获取不同种类的数据，并通过标准的方法输入或输出数据。

输入input：读取外部数据（磁盘、光盘等存储设备的数据）到程序（内存）中。
输出output：将程序（内存）数据输出到磁盘、光盘等存储设备中。

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流的分类:

按操作数据单位不同分为：字节流(8 bit)，字符流(16 bit)
按数据流的流向不同分为：输入流，输出流
按流的角色的不同分为：节点流，处理流

注：

   Java的IO流共涉及40多个类，实际上非常规则，都是从如下4个抽象基类派生的。
   由这四个类派生出来的子类名称都是以其父类名作为子类名后缀。

节点流和处理流：

节点流：

   直接从数据源或目的地读写数据

 

处理流

   不直接连接到数据源或目的地，而是“连接”在已存在的流（节点流或处理流）之上，通过对数据的处理为程序提供更为强大的读写功能。

InputStream & Reader：

InputStream 和Reader 是所有输入流的基类。

InputStream（典型实现：FileInputStream）

Reader（典型实现：FileReader）

程序中打开的文件IO 资源不属于内存里的资源，垃圾回收机制无法回收该资源，所以应该显式关闭文件IO 资源。
FileInputStream 从文件系统中的某个文件中获得输入字节。FileInputStream 用于读取非文本数据之类的原始字节流。要读取字符流，需要使用FileReader

OutputStream & Writer

   OutputStream 和Writer 也非常相似

   因为字符流直接以字符作为操作单位，所以Writer 可以用字符串来替换字符数组，即以String 对象作为参数
   void write(String str);
   void write(String str, int off, int len);

   FileOutputStream 从文件系统中的某个文件中获得输出字节。FileOutputStream 用于写出非文本数据之类的原始字节流。要写出字符流，需要使用FileWriter

OutputStream：

Writer：

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节点流(或文件流)

读取文件：

1.建立一个流对象，将已存在的一个文件加载进流。
   FileReader fr = new FileReader(new File(“Test.txt”));
2.创建一个临时存放数据的数组。
   char[] ch = new char[1024];
3.调用流对象的读取方法将流中的数据读入到数组中。
   fr.read(ch);
4.关闭资源。
   fr.close();
 
示例：
FileReader fr = null;
try {
   fr = new FileReader(new File("c:\\test.txt"));
   char[] buf = new char[1024];
   int len;
   while ((len = fr.read(buf)) != -1) {
      System.out.print(new String(buf, 0, len));
   }
} catch (IOException e) {
   System.out.println("read-Exception :" + e.getMessage());
} finally {
   if (fr != null) {
      try {
         fr.close();
      } catch (IOException e) {
         System.out.println("close-Exception :" + e.getMessage());
      }
    }
}

写入文件：

1.创建流对象，建立数据存放文件
   FileWriter fw = new FileWriter(new File(“Test.txt”));
2.调用流对象的写入方法，将数据写入流
   fw.write(“atguigu-songhongkang”);
3.关闭流资源，并将流中的数据清空到文件中。
   fw.close();
 
示例：
FileWriter fw = null;
try {
   fw = new FileWriter(new File("Test.txt"));
   fw.write("atguigu-songhongkang");
} catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
} finally {
   if (fw != null)
   try {
      fw.close();
   } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
   }
}

注意点：

   定义文件路径时，注意：可以用“/”或者“\\”。
   在写入一个文件时，如果使用构造器FileOutputStream(file)，则目录下有同名文件将被覆盖。
   如果使用构造器FileOutputStream(file,true)，则目录下的同名文件不会被覆盖，在文件内容末尾追加内容。
   在读取文件时，必须保证该文件已存在，否则报异常。
   字节流操作字节，比如：.mp3，.avi，.rmvb，mp4，.jpg，.doc，.ppt
   字符流操作字符，只能操作普通文本文件。最常见的文本文件：.txt，.java，.c，.cpp 等语言的源代码。尤其注意.doc,excel,ppt这些不是文本文件。

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处理流：

缓冲流

为了提高数据读写的速度，Java API提供了带缓冲功能的流类，在使用这些流类时，会创建一个内部缓冲区数组，缺省使用8192个字节(8Kb)的缓冲区。

缓冲流要“套接”在相应的节点流之上，根据数据操作单位可以把缓冲流分为：
   BufferedInputStream 和BufferedOutputStream
   BufferedReader 和BufferedWriter

   当读取数据时，数据按块读入缓冲区，其后的读操作则直接访问缓冲区
   当使用BufferedInputStream读取字节文件时，BufferedInputStream会一次性从文件中读取8192个(8Kb)，存在缓冲区中，直到缓冲区装满了，才重新从文件中读取下一个8192个字节数组。
   向流中写入字节时，不会直接写到文件，先写到缓冲区中直到缓冲区写满，BufferedOutputStream才会把缓冲区中的数据一次性写到文件里。使用方法flush()可以强制将缓冲区的内容全部写入输出流
   关闭流的顺序和打开流的顺序相反。只要关闭最外层流即可，关闭最外层流也会相应关闭内层节点流
   flush()方法的使用：手动将buffer中内容写入文件
   如果是带缓冲区的流对象的close()方法，不但会关闭流，还会在关闭流之前刷新缓冲区，关闭后不能再写出

BufferedReader br = null;
BufferedWriter bw = null;
try {
   // 创建缓冲流对象：它是处理流，是对节点流的包装
   br = new BufferedReader(new FileReader("d:\\IOTest\\source.txt"));
   bw = new BufferedWriter(new FileWriter("d:\\IOTest\\dest.txt"));
   String str;
   while ((str = br.readLine()) != null) { // 一次读取字符文本文件的一行字符
      bw.write(str); // 一次写入一行字符串
      bw.newLine(); // 写入行分隔符
   }
   bw.flush(); // 刷新缓冲区
   } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
   } finally {
   // 关闭IO流对象
   try {
      if (bw != null) {
         bw.close(); // 关闭过滤流时,会自动关闭它所包装的底层节点流
      }
   } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
   }
   try {
      if (br != null) {
         br.close();
      }
   } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
   }
}

转换流

   转换流提供了在字节流和字符流之间的转换
Java API提供了两个转换流：
   InputStreamReader：将InputStream转换为Reader
   OutputStreamWriter：将Writer转换为OutputStream
字节流中的数据都是字符时，转成字符流操作更高效。
很多时候我们使用转换流来处理文件乱码问题。实现编码和解码的功能。

InputStreamReader

   实现将字节的输入流按指定字符集转换为字符的输入流。需要和InputStream“套接”。

OutputStreamWriter：

实现将字符的输出流按指定字符集转换为字节的输出流。需要和OutputStream“套接”。

public void testMyInput() throws Exception {
   FileInputStream fis = new FileInputStream("dbcp.txt");
   FileOutputStream fos = new FileOutputStream("dbcp5.txt");
   InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis, "GBK");
   OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos, "GBK");
   BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
   BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);
   String str = null;
   while ((str = br.readLine()) != null) {
      bw.write(str);
      bw.newLine();
      bw.flush();
   }
   bw.close();
   br.close();
}

补充：字符编码

编码表的由来
   计算机只能识别二进制数据，早期由来是电信号。为了方便应用计算机，让它可以识别各个国家的文字。就将各个国家的文字用数字来表示，并一一对应，形成一张表。这就是编码表。
常见的编码表
   ASCII：美国标准信息交换码。用一个字节的7位可以表示。
   ISO8859-1：拉丁码表。欧洲码表。用一个字节的8位表示。
   GB2312：中国的中文编码表。最多两个字节编码所有字符
   GBK：中国的中文编码表升级，融合了更多的中文文字符号。最多两个字节编码
   Unicode：国际标准码，融合了目前人类使用的所有字符。为每个字符分配唯一的字符码。所有的文字都用两个字节来表示。十六进制
   UTF-8：变长的编码方式，可用1-4个字节来表示一个字符。二进制

注：在Unicode出现之前，所有的字符集都是和具体编码方案绑定在一起的（即字符集≈编码方式），都是直接将字符和最终字节流绑定死了。
   GBK等双字节编码方式，用最高位是1或0表示两个字节和一个字节。

 Unicode不完美，这里就有三个问题，一个是，我们已经知道，英文字母只用一个字节表示就够了，第二个问题是如何才能区别Unicode和ASCII？计算机怎么知道两个字节表示一个符号，而不是分别表示两个符号呢？第三个，如果和GBK等双字节编码方式一样，用最高位是1或0表示两个字节和一个字节，就少了很多值无法用于表示字符，不够表示所有字符。Unicode在很长一段时间内无法推广，直到互联网的出现。
   面向传输的众多UTF（UCS Transfer Format）标准出现了，顾名思义，UTF-8就是每次8个位传输数据，而UTF-16就是每次16个位。这是为传输而设计的编码，并使编码无国界，这样就可以显示全世界上所有文化的字符了。
   Unicode只是定义了一个庞大的、全球通用的字符集，并为每个字符规定了唯一确定的编号，具体存储成什么样的字节流，取决于字符编码方案。推荐的Unicode编码是UTF-8和UTF-16。

ANSI编码，通常指的是平台的默认编码，例如英文操作系统中是ISO-8859-1，中文系统是GBK

Unicode字符集只是定义了字符的集合和唯一编号，Unicode编码，则是对UTF-8、UCS-2/UTF-16等具体编码方案的统称而已，并不是具体的编码方案。

编码：字符串字节数组
解码：字节数组字符串
转换流的编码应用
   可以将字符按指定编码格式存储
   可以对文本数据按指定编码格式来解读
   指定编码表的动作由构造器完成

标准输入、输出流

   System.in和System.out分别代表了系统标准的输入和输出设备默认输入设备是：键盘，输出设备是：显示器

System.in的类型是InputStream

System.out的类型是PrintStream，其是OutputStream的子类FilterOutputStream 的子类

重定向：通过System类的setIn，setOut方法对默认设备进行改变。
   public static void setIn(InputStream in)
   public static void setOut(PrintStream out)

打印流

实现将基本数据类型的数据格式转化为字符串输出

打印流：PrintStream和PrintWriter
   提供了一系列重载的print()和println()方法，用于多种数据类型的输出
   PrintStream和PrintWriter的输出不会抛出IOException异常
   PrintStream和PrintWriter有自动flush功能
   PrintStream 打印的所有字符都使用平台的默认字符编码转换为字节。在需要写入字符而不是写入字节的情况下，应该使用PrintWriter 类。
   System.out返回的是PrintStream的实例

PrintStream ps = null;
try {
   FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("D:\\IO\\text.txt"));
   // 创建打印输出流,设置为自动刷新模式(写入换行符或字节 '\n' 时都会刷新输出缓冲区)
   ps = new PrintStream(fos, true);
   if (ps != null) {// 把标准输出流(控制台输出)改成文件
      System.setOut(ps);
   }
   for (int i = 0; i <= 255; i++) { // 输出ASCII字符
      System.out.print((char) i);
      if (i % 50 == 0) { // 每50个数据一行
         System.out.println(); // 换行
      }
   }
} catch (FileNotFoundException e) {
   e.printStackTrace();
} finally {
   if (ps != null) {
      ps.close();
   }
}

 数据流

为了方便地操作Java语言的基本数据类型和String的数据，可以使用数据流。
数据流有两个类：(用于读取和写出基本数据类型、String类的数据）
   DataInputStream 和DataOutputStream分别“套接”在InputStream 和OutputStream 子类的流上

DataOutputStream中的方法：

将上述的方法的中的read改为相应的write即可。

DataOutputStream dos = null;
try { // 创建连接到指定文件的数据输出流对象
dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("destData.dat"));
dos.writeUTF("我爱北京天安门"); // 写UTF字符串
dos.writeBoolean(false); // 写入布尔值
dos.writeLong(1234567890L); // 写入长整数
System.out.println("写文件成功!");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally { // 关闭流对象
try {
if (dos != null) {
// 关闭过滤流时,会自动关闭它包装的底层节点流
dos.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
 
或
 
DataInputStream dis = null;
try {
dis = new DataInputStream(new FileInputStream("destData.dat"));
String info = dis.readUTF();
boolean flag = dis.readBoolean();
long time = dis.readLong();
System.out.println(info);
System.out.println(flag);
System.out.println(time);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (dis != null) {
try {
dis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

对象流

ObjectInputStream和OjbectOutputSteam用于存储和读取基本数据类型数据或对象的处理流。它的强大之处就是可以把Java中的对象写入到数据源中，也能把对象从数据源中还原回来。

序列化：用ObjectOutputStream类保存基本类型数据或对象的机制
反序列化：用ObjectInputStream类读取基本类型数据或对象的机制

ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修饰的成员变量

对象的序列化：

   对象序列化机制允许把内存中的Java对象转换成平台无关的二进制流，从而允许把这种二进制流持久地保存在磁盘上，或通过网络将这种二进制流传输到另一个网络节点。//当其它程序获取了这种二进制流，就可以恢复成原来的Java对象
   序列化的好处在于可将任何实现了Serializable接口的对象转化为字节数据，使其在保存和传输时可被还原
   序列化是RMI（Remote Method Invoke – 远程方法调用）过程的参数和返回值都必须实现的机制，而RMI 是JavaEE 的基础。因此序列化机制是JavaEE 平台的基础
   如果需要让某个对象支持序列化机制，则必须让对象所属的类及其属性是可序列化的，为了让某个类是可序列化的，该类必须实现如下两个接口之一。否则，会抛出NotSerializableException异常Serializable、Externalizable

   凡是实现Serializable接口的类都有一个表示序列化版本标识符的静态变量：
private static final long serialVersionUID;serialVersionUID用来表明类的不同版本间的兼容性。简言之，其目的是以序列化对象进行版本控制，有关各版本反序列化时是否兼容。
   如果类没有显示定义这个静态常量，它的值是Java运行时环境根据类的内部细节自动生成的。若类的实例变量做了修改，serialVersionUID 可能发生变化。故建议，显式声明。

   简单来说，Java的序列化机制是通过在运行时判断类的serialVersionUID来验证版本一致性的。在进行反序列化时，JVM会把传来的字节流中的serialVersionUID与本地相应实体类的serialVersionUID进行比较，如果相同就认为是一致的，可以进行反序列化，否则就会出现序列化版本不一致的异常。(InvalidCastException)

若某个类实现了Serializable 接口，该类的对象就是可序列化的：
   创建一个ObjectOutputStream
   调用ObjectOutputStream 对象的writeObject(对象) 方法输出可序列化对象
   注意写出一次，操作flush()一次
反序列化
   创建一个ObjectInputStream
   调用readObject() 方法读取流中的对象
强调：如果某个类的属性不是基本数据类型或String  类型，而是另一个引用类型，那么这个引用类型必须是可序列化的，否则拥有该类型的Field 的类也不能序列化

//序列化：将对象写入到磁盘或者进行网络传输
//要求对象必须实现序列化
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(“data.txt"));
Person p = new Person("韩梅梅", 18, "中华大街", new Pet());
oos.writeObject(p);
oos.flush();
oos.close();
反序列化：将磁盘中的对象数据源读出。
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(“data.txt"));
Person p1 = (Person)ois.readObject();
System.out.println(p1.toString());
ois.close();

谈谈你对java.io.Serializable接口的理解，我们知道它用于序列化，是空方法接口，还有其它认识吗？

   实现了Serializable接口的对象，可将它们转换成一系列字节，并可在以后完全恢复回原来的样子。这一过程亦可通过网络进行。这意味着序列化机制能自动补偿操作系统间的差异。换句话说，可以先在Windows机器上创建一个对象，对其序列化，然后通过网络发给一台Unix机器，然后在那里准确无误地重新“装配”。不必关心数据在不同机器上如何表示，也不必关心字节的顺序或者其他任何细节。
   由于大部分作为参数的类如String、Integer等都实现了java.io.Serializable的接口，也可以利用多态的性质，作为参数使接口更灵活。

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随机存取文件流

RandomAccessFile 类

   RandomAccessFile 声明在java.io包下，但直接继承于java.lang.Object类。并且它实现了DataInput、DataOutput这两个接口，也就意味着这个类既可以读也可以写。
   RandomAccessFile 类支持“随机访问” 的方式，程序可以直接跳到文件的任意地方来读、写文件
   支持只访问文件的部分内容
   可以向已存在的文件后追加内容
   RandomAccessFile 对象包含一个记录指针，用以标示当前读写处的位置。
RandomAccessFile 类对象可以自由移动记录指针：
   long getFilePointer()：获取文件记录指针的当前位置
   void seek(long pos)：将文件记录指针定位到pos 位置

构造器

创建RandomAccessFile 类实例需要指定一个mode 参数，该参数指定RandomAccessFile 的访问模式：
r: 以只读方式打开
rw：打开以便读取和写入
rwd:打开以便读取和写入；同步文件内容的更新
rws:打开以便读取和写入；同步文件内容和元数据的更新
如果模式为只读r。则不会创建文件，而是会去读取一个已经存在的文件，如果读取的文件不存在则会出现异常。如果模式为rw读写。如果文件不存在则会去创建文件，如果存在则不会创建。

我们可以用RandomAccessFile这个类，来实现一个多线程断点下载的功能，用过下载工具的朋友们都知道，下载前都会建立两个临时文件，一个是与被下载文件大小相同的空文件，另一个是记录文件指针的位置文件，每次暂停的时候，都会保存上一次的指针，然后断点下载的时候，会继续从上一次的地方下载，从而实现断点下载或上传的功能。

读取内容

RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(“test.txt”, “rw”）;
raf.seek(5);
byte [] b = new byte[1024];
int off = 0;
int len = 5;
raf.read(b, off, len);
String str = new String(b, 0, len);
System.out.println(str);
raf.close();

写入文件内容

RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("test.txt", "rw");
raf.seek(5);
//先读出来
String temp = raf.readLine();
raf.seek(5);
raf.write("xyz".getBytes());
raf.write(temp.getBytes());
raf.close();
 
或
 
RandomAccessFile raf1 = new RandomAccessFile("hello.txt", "rw");
raf1.seek(5);
//方式一：
//StringBuilder info = new StringBuilder((int) file.length());
//byte[] buffer = new byte[10];
//int len;
//while((len = raf1.read(buffer)) != -1){
info += new String(buffer,0,len);
//info.append(new String(buffer,0,len));
//}
//方式二：
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
byte[] buffer = new byte[10];
int len;
while((len = raf1.read(buffer)) != -1){
baos.write(buffer, 0, len);
}
 
raf1.seek(5);
raf1.write("xyz".getBytes());
raf1.write(baos.toString().getBytes());
baos.close();
raf1.close();

流的基本应用小结：

   流是用来处理数据的。处理数据时，一定要先明确数据源，与数据目的地
   数据源可以是文件，可以是键盘。数据目的地可以是文件、显示器或者其他设备。
   而流只是在帮助数据进行传输,并对传输的数据进行处理，比如过滤处理、转换处理等。

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NIO.2中Path、Paths、Files类的使用

Java NIO 概述：

Java NIO (New IO，Non-Blocking IO)是从Java 1.4版本开始引入的一套新的IO API，可以替代标准的Java IO API。NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同，NIO支持面向缓冲区的(IO是面向流的)、基于通道的IO操作。NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作。
Java API中提供了两套NIO，一套是针对标准输入输出NIO，另一套就是网络编程NIO。

java.nio.channels.Channel
   FileChannel:处理本地文件
   SocketChannel：TCP网络编程的客户端的Channel
   ServerSocketChannel:TCP网络编程的服务器端的Channel
   DatagramChannel：UDP网络编程中发送端和接收端的Channel

NIO. 2

随着JDK 7 的发布，Java对NIO进行了极大的扩展，增强了对文件处理和文件系统特性的支持，以至于我们称他们为NIO.2。因为NIO 提供的一些功能，NIO已经成为文件处理中越来越重要的部分。

Path、Paths和Files核心API

   早期的Java只提供了一个File类来访问文件系统，但File类的功能比较有限，所提供的方法性能也不高。而且，大多数方法在出错时仅返回失败，并不会提供异常信息。
   NIO. 2为了弥补这种不足，引入了Path接口，代表一个平台无关的平台路径，描述了目录结构中文件的位置。Path可以看成是File类的升级版本，实际引用的资源也可以不存在。
在以前IO操作都是这样写的:
   import java.io.File;
   File file = new File("index.html");
但在Java7 中，我们可以这样写：
   import java.nio.file.Path; 
   import java.nio.file.Paths; 
   Path path = Paths.get("index.html");

同时，NIO.2在java.nio.file包下还提供了Files、Paths工具类，Files包含了大量静态的工具方法来操作文件；Paths则包含了两个返回Path的静态工厂方法。

Paths 类提供的静态get() 方法用来获取Path 对象：

Path 常用方法：

Files 类：

java.nio.file.Files 用于操作文件或目录的工具类。

常用方法：

Files常用方法：用于判断

Files常用方法：用于操作内容