java中其他强大的流
发布于2019-12-19 23:11:36,更新于2020-06-15 11:41:39,标签:java 文章会持续修订,转载请注明来源地址:https://meethigher.top/blog第一章 缓冲流
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。
理解原理:
1.2 字节缓冲流
1.2.1 字节缓冲输出流
构造方法:
BufferedOutputStream(OutputStream out)
创建一个新的缓冲输出流,以将数据写入指定的底层输出流。BufferedOutputStream(OutputStream out, int size)
创建一个新的缓冲输出流,以将具有指定缓冲区大小的数据写入指定的底层输出流。
参数:
OutputStream out
:字节输出流,可以传递FileOutputStream,缓冲流会给FileOutputStream增加一个缓冲区,提高FileOutputStream的写入效率int size
:指定缓冲流内部缓冲区的大小,不指定就是默认的大小
使用步骤:
创建一个FileOutputStream对象,构造方法中绑定要输出的目的地
创建BufferedOutputStream对象,构造方法中传递FileOutputStream对象,提高FileOutputStream的效率
使用BufferdOutputStream对象中的方法write,把数据写入到内部缓冲区中
使用BufferdOutputStream对象中的方法flush,把内部缓冲区中的数据刷新到文件中
释放资源(会调用flush,刷新数据),所以第四步可以省略
案例:
1 | public static void main(String[] args) { |
1.2.2 字节缓冲输入流
构造方法:
BufferedInputStream(InputStream in)
创建一个 BufferedInputStream 并保存其参数,即输入流 in,以便将来使用。BufferedInputStream(InputStream in, int size)
创建具有指定缓冲区大小的 BufferedInputStream 并保存其参数,即输入流 in,以便将来使用。
参数:
InputStream in
:字节输入流,可以传递FileInputStream,缓冲流会给FileInputStream增加一个缓冲区,提高FileInputStream的读取效率int size
:指定缓冲流内部缓冲区的大小,不指定就是默认的大小
使用步骤:
- 创建FileInputStream对象,构造方法中绑定要读取的数据源
- 创建BufferedInputStream对象,构造方法中传入FileInputStream对象,提高FileInputStream对象的读取效率
- 使用BufferedInputStream对象中的read方法,将数据读取到内部缓冲区中
- 释放资源
案例:
1 | public static void main(String[] args) { |
1.2.3 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(277MB),测试它的效率。
- 基本流,代码如下:
1 | public class Demo03Effectiveness { |
- 缓冲流,代码如下:
1 | public class Demo03Effectiveness { |
如何更快呢?
使用数组的方式,代码如下:
1 | public class Demo03Effectiveness { |
1.3 字符缓冲流
1.3.1 字符缓冲输出流
构造方法:
BufferedWriter(Writer out)
创建一个使用默认大小输出缓冲区的缓冲字符输出流。BufferedWriter(Writer out, int sz)
创建一个使用给定大小输出缓冲区的新缓冲字符输出流。
参数:
Writer out
:字符输出流。我们可以传递FileWriter,缓冲流会给FileWriter增加一个缓冲区,以提高FileWriter的写入效率
int sz
:指定缓冲区的大小,不写就是默认的大小。
特有的成员方法:
void newLine();写入一个行分割符。会根据不同的操作系统,获取不同的行分割符
换行符:不同的操作系统,换行符也不同
windows:\r\n
linux:/n
max:\r
使用步骤:
- 创建一个字符缓冲输出流对象,构造方法中传递字符输出流
- 调用字符缓冲输出流中的方法write,把数据写入到内存缓冲区中
- 调用字符缓冲输出流中的方法flush,把内存缓冲区中的数据刷新到文件中
- 释放资源
案例:
1 | public class Demo04BufferedWriter { |
1.3.2 字符缓冲输入流
构造方法
BufferedReader(Reader in)
创建一个使用默认大小输入缓冲区的缓冲字符输入流。BufferedReader(Reader in, int sz)
创建一个使用指定大小输入缓冲区的缓冲字符输入流。
使用步骤:
创建字符缓冲输入流对象,构造方法中传递字符输入流
使用字符缓冲输入流对象中的方法read或者readLine,读取文本
释放资源
构造举例,代码如下:
1 | public class Demo05BufferedReader { |
1.3.3 两者的特有方法
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。
readLine
方法演示,代码如下:
1 | public class BufferedReaderDemo { |
newLine
方法演示,代如下:
1 | public class BufferedWriterDemo throws IOException { |
1.4 练习:文本排序
请将文本信息恢复顺序。
1 | 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。 |
1.4.1 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。
1.4.2 案例实现
1 | public class Demo05TextSort { |
第二章 转换流
2.1 字符编码和字符集
2.1.1 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。编码表:生活中文字和计算机中二进制的对应规则
2.1.2 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(u8,u16,u32)等。
可见,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
FileReader读取项目IDE的默认编码。当读取windows系统中的文本文件时,采用的是系统的编码。如果两者不统一,就会出现问题。
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)
1 | public class ReaderDemo { |
那么如何读取GBK编码的文件呢?
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。(指定编码表)
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。
使用步骤:
创建InputStreamReader对象,构造方法中传递字节输入流,和指定的编码表名称
使用InputStreamReader对象中的方法read读取文件
释放资源
注意事项:
构造方法中指定的编码表名称要和文件的编码相同,否则会发生乱码
构造举例,代码如下:
1 | InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt")); |
指定编码读取
1 | public class ReaderDemo2 { |
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。
使用步骤:
创建一个OutputStreamWriter对象,构造方法中传递字节输出流和指定的编码表名称
使用OutputStreamWriter对象中的方法write,把字符转换成字节存储到缓冲区中(编码的过程)
使用OutputStreamWriter对象中的flush,把内存缓冲区的字节刷新到文件中(使用字节流写字节的过程)
释放资源
构造举例,代码如下:
1 | OutputStreamWriter isr = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt")); |
指定编码写出
1 | public class OutputDemo { |
2.5 转换流理解图解
转换流是字节与字符间的桥梁!
2.6 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。
2.6.1 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。
2.6.2 案例实现
1 | public class TransDemo { |
第三章 序列化
3.1 概述
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。
简单概念理解:
对象的序列化:
把对象以流的方式,写入到文件中保存,叫写对象,也叫对象的序列化。
对象的反序列化:
把文件中保存的对象,以流的方式读取出来,叫做读对象,也叫对象的反序列化。
看图理解序列化:
3.2 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。
使用步骤:
创建一个ObjectOutputStream对象,构造方法中传递字节输出流
使用ObjectOutputStream对象中的方法writeObject,把对象写入到文件中
flush
close
构造举例,代码如下:
1 | FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream("employee.txt"); |
序列化操作
- 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。
1 | public class Employee implements java.io.Serializable { |
2.写出对象方法
public final void writeObject (Object obj)
: 将指定的对象写出。
1 | public class SerializeDemo{ |
3.3 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。
使用步骤:
创建一个ObjectInputStream对象,构造方法中传递字节输入流
使用ObjectInputStream对象中的readObject方法,读取保存对象的文件
释放资源
使用读取出来的对象
反序列化操作1
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。
1 | public class DeserializeDemo { |
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。
1 | public class Employee implements java.io.Serializable { |
3.4 序列化过程描述
类实现了Serializable
接口,就会根据类的定义,给Person.class
文件,添加一个序列号。如果修改了类的定义,那么就会给Person.class
文件中的序列号和Person.text
文件中的序列号进行比较。
如果是一样的,则反序列化成功;如果不一样,则抛出序列化冲突异常InvalidClassException
解决方法:
无论是否对类的定义进行修改,都不重新生成序列号,可以手动给类添加一个序列号
格式:
在Serializable接口规定,可序列化类可以通过声明serialVersionUID
的字段(static
,final
,long
型的),显示声明其自己的serialVersionUID
1 | static final long serialVersionUID=42L; |
3.5 static与transient关键字比较
static关键字
:静态关键字
静态优先于非静态加载到内存中(优先于对象进入到内存中),被static修饰的成员变量是不能被序列化的,序列化的都是对象。
transient关键字
:瞬态关键字
被transient修饰的成员变量,不能被序列化。最终实现的效果跟static类似,但是没有static的含义。
比较:
将变量注释为static
或者transient
运行一下序列化和反序列化的程序,进行结果比较
3.6 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。
3.6.1 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
3.6.2 案例实现
1 | public class Demo07Practice { |
第四章 打印流
4.1 概述
平时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。
4.2 PrintStream类
4.2.1 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。
构造举例,代码如下:
1 | PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt"); |
4.2.2 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,我们就可以玩一个”小把戏”,改变它的流向。
1 | public class Demo09PrintStream { |