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title: Java IO
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categories: Java
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![io][io]

# IO流的分类

根据处理数据类型的不同分为：字符流和字节流

根据数据流向不同分为：输入流和输出流

## 字符流和字节流

字符流的由来： 因为数据编码的不同，而有了对字符进行高效操作的流对象。本质其实就是基于字节流读取时，去查了指定的码表。 字节流和字符流的区别：

* 读写单位不同：字节流以字节（8bit）为单位，字符流以字符为单位，根据码表映射字符，一次可能读多个字节。

* 处理对象不同：字节流能处理所有类型的数据（如图片、avi等），而字符流只能处理字符类型的数据。

结论：只要是处理纯文本数据，就优先考虑使用字符流。 除此之外都使用字节流。


## 输入流和输出流

对输入流只能进行读操作，对输出流只能进行写操作，程序中需要根据待传输数据的不同特性而使用不同的流。

# 字节流

## 输入


* `InputStream` 是所有的输入字节流的父类，它是一个抽象类。

* `ByteArrayInputStream`、<br/>`StringBufferInputStream`、<br/>`FileInputStream` 是三种基本的介质流，它们分别从Byte 数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据。`PipedInputStream` 是从与其它线程共用的管道中读取数据


* `ObjectInputStream` 和所有`FilterInputStream` 的子类都是装饰流（装饰器模式的主角）

## 输出


* `OutputStream` 是所有的输出字节流的父类，它是一个抽象类。

* `ByteArrayOutputStream`、<br/>`FileOutputStream` 是两种基本的介质流，它们分别向Byte 数组、和本地文件中写入数据。`PipedOutputStream` 是向与其它线程共用的管道中写入数据，

* `ObjectOutputStream` 和所有`FilterOutputStream` 的子类都是装饰流。

## 配对

![io-match][io-match]

图中蓝色的为主要的对应部分，红色的部分就是不对应部分。紫色的虚线部分代表这些流一般要搭配使用。


* `LineNumberInputStream` 主要完成从流中读取数据时，会得到相应的行号，至于什么时候分行、在哪里分行是由改类主动确定的，并不是在原始中有这样一个行号。在输出部分没有对应的部分，我们完全可以自己建立一个LineNumberOutputStream，在最初写入时会有一个基准的行号，以后每次遇到换行时会在下一行添加一个行号，看起来也是可以的。好像更不入流了。

* `PushbackInputStream` 的功能是查看最后一个字节，不满意就放回流中。主要用在编译器的语法、词法分析部分。输出部分的BufferedOutputStream 几乎实现相近的功能。（预读，可以将读取内容的一部分放回流的开头，下回重读）

* `StringBufferInputStream` 已经被Deprecated，本身就不应该出现在InputStream 部分，主要因为String 应该属于字符流的范围。已经被废弃了，当然输出部分也没有必要需要它了！还允许它存在只是为了保持版本的向下兼容而已。

* `SequenceInputStream` 可以认为是一个工具类，将两个或者多个输入流当成一个输入流依次读取。完全可以从IO 包中去除，还完全不影响IO 包的结构，却让其更“纯洁”――纯洁的Decorator 模式。

* `PrintStream` 也可以认为是一个辅助工具。主要可以向其他输出流，或者FileInputStream 写入数据，本身内部实现还是带缓冲的。本质上是对其它流的综合运用的一个工具而已。一样可以踢出IO 包！System.out 和System.out 就是PrintStream 的实例！

# 字符流

## 输入


* `Reader` 是所有的输入字符流的父类，它是一个抽象类。

* `CharReader`、`StringReader` 是两种基本的介质流，它们分别将Char 数组、String中读取数据。`PipedReader`是从与其它线程共用的管道中读取数据。

* `BufferedReader` 很明显就是一个装饰器，它和其子类负责装饰其它Reader 对象。

* `FilterReader` 是所有自定义具体装饰流的父类，其子类PushbackReader 对Reader 对象进行装饰，会增加一个行号。

* `InputStreamReader` 是一个连接字节流和字符流的桥梁，它将字节流转变为字符流（`转换流`）。`FileReader` 可以说是一个达到此功能、常用的工具类，在其源代码中明显使用了将FileInputStream`转变为Reader 的方法。

## 输出


* `Writer` 是所有的输出字符流的父类，它是一个抽象类。

* `CharArrayWriter`、`StringWriter` 是两种基本的介质流，它们分别向Char 数组、String 中写入数据。PipedWriter 是向与其它线程共用的管道中写入数据，

* `BufferedWriter` 是一个装饰器为Writer 提供缓冲功能。

* `PrintWriter` 和`PrintStream` 极其类似，功能和使用也非常相似。

* `OutputStreamWriter` 是OutputStream 到Writer 转换的桥梁（`转换流`），它的子类`FileWriter` 其实就是一个实现此功能的具体类。

## 配对

![io-match-2][io-match-2]


# RandomAccessFile

该类并不是流体系中的一员，其封装了字节流，同时还封装了一个缓冲区（字符数组），通过内部的指针来操作字符数组中的数据。 该对象特点：


* 该对象只能操作文件，所以构造函数接收两种类型的参数：a.字符串文件路径；b.File对象。

* 该对象既可以对文件进行读操作，也能进行写操作，在进行对象实例化时可指定操作模式(r,rw)

**注意**：该对象在实例化时，如果要操作的文件不存在，会自动创建；如果文件存在，写数据未指定位置，会从头开始写，即覆盖原有的内容。 可以用于多线程下载或多个线程同时写数据到文件。


# 管道

Java的I/O库提供了一个称做链接（Chaining）的机制，可以将一个流处理器跟另一个流处理器首尾相接，以其中之一的输出为输入，形成一个 流管道的链接。

例如，`DataInputStream`流处理器可以把`FileInputStream`流对象的输出当作输入，将Byte类型的数据转换成Java的原始类型和String类型的数据。

# 设计模式

Java I/O库的两个设计模式：


* `装饰者模式`：也叫**包装器模式**，在由InputStream，OutputStream，Reader和Writer代表的等级结构内部，有一些流处理器可以 对另一些流处理器起到装饰作用，形成新的，具有改善了的功能的流处理器。装饰者模式是Java I/O库的整体设计模式。

* `适配器模式`：在由InputStream，OutputStream，Reader和Writer代表的等级结构内部，有一些流处理器是对其它类型的流源的适配。

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