Java的IO流
在Java中，把不同的输入/输出源（键盘、文件、网络连接等）中的有序数据抽象为流（stream）。
stream（流）是从起源（source）到接收（sink）的有序数据。
通过流的方式，Java可以使用相同的方式来访问、操作不同类型的输入/输出源，不管输入、输出节点是磁盘文件、网络连接，还是其他的IO设备，只要将这些节点包装成流，我们就可以使用相同的方式来进行输入、输出操作。
原本进行文件读写要用文件读写的一套方法，进行网络读写要用网络读写的一套方法.....不同类型的IO节点，用的方法体系不同，要单独写代码。
java统一了不同类型节点的IO操作，都把输入、输出节点包装成流，使用一套方法就可以进行文件读写、网络读写等不同类型节点的读写，不必单独写代码，从而简化了IO操作。
流的分类：
1、按流的方向分：
- 输入流：从磁盘、网络等读取到内存，只能读，不能写。
- 输出流：从内存写出到磁盘、网络，只能写，不能读。
2、按操作的数据单元分：
- 字节流：以字节为基本操作单位
- 字符流：以字符为基本操作单位
字节流、字符流的用法基本一样，只是操作的数据单元不同。
3、按照流的角色来分：
- 节点流：向某个IO设备/节点（磁盘文件、网络等）直接读写数据，也称为低级流。
- 处理流：用于包装一个已存在的流，通过这个已存在的流来进行读写操作，并不直接操作IO节点，也称为高级流、包装流。
处理流是一种典型的装饰器设计模式，通过使用处理流来包装不同的节点流，可以消除不同节点流的实现差异，访问不同的数据源。
InputStream是字节输入流的顶级父类，常用方法：
- int read() //读取一个字节，返回该字节数据的Unicode码值
- int read(byte[] buff) //最多读取buff.length个字节，将读取的数据放在buff数组中，返回实际读取的字节数
- int read(byte[] buff, int off, int length) //最多读取length个字节，放在buff数组中，从数组的off位置开始放置数据，返回实际读取的字节数。off一般设置为0，length一般设置为buff的长度（这样其实和第二个函数的功能完全一样）。
Reader时字符输入流的顶级父类，常用方法：
- int read() //读取一个字符，返回该字符的Unicode码值，注意并不是返回该字符。
- int read(char[] buff) //最多读取buff.length个字符，放在buff数组中，返回实际读取的字符数
- int read(char[] buff, int off, int length） //最多读取length个字节，放在buff数组中，从数组的off位置开始放置数据，返回实际读取的字符数。off一般设置为0，length一般设置为buff的长度（这样其实和第二个函数的功能完全一样）。
字节流和字符流的用法差不多，只是操作的数据单元不同。
如果已读完（没有数据可读），以上方法均返回 -1 。
InputStream、Reader都是抽象类，不能直接创建示例，要用已实现的子类创建实例，比如FileInputStream类、FileReader类。
示例：
1 FileInputStream fis=new FileInputStream("./1.txt"); 2 /* 3 因为是以字节为单位操作的，如果要将byte[]转换为String，中文、byte[]长度设置不对，就可能读取到中文字符的半个字节，最终得到的String会乱码。 4 有2种解决中文乱码的方式： 5 1、将数组长度设置为较大的值（大于等于输入流的内容长度） 6 2、如果输入节点以GBK、GB2312编码（2字节码），将数组长度设置为2的倍数；如果输入节点以UTF-8编码（3字节码），将数组长度设置为3的倍数 7 注意：在Windows的资源管理器中新建文本文件，默认字符集是ASCII，保存时注意修改编码方式。 8 */ 9 byte[] buff=new byte[1024]; 10 int length=0; 11 while ((length=fis.read(buff))!=-1){ 12 //使用String的构造函数将byte[]转化为String。此处用new String(buff)也是一样的 13 System.out.println(new String(buff,0,length)); 14 } 15 //使用完，要关闭流 16 fis.close();
1 FileReader fr=new FileReader("./1.txt"); 2 //因为操作单位是一个字符，所以数组大小设置为多少都行，不会乱码。 3 char[] buff=new char[1024]; 4 while (fr.read(buff)!=-1){ 5 System.out.println(new String(buff)); 6 } 7 fr.close();
InputStream、Reader均提供了移动记录指针的方法：
- long skip(long n) //指针向前移动n个字节/字符
- void mark(int maxReadLimit) //在当前指针处作一个标记。参数指定此标记的有效范围，mark()做标记后，再往后读取maxReadLimte字节，此标记就失效。
实际上，并不完全由maxReadLimte参数决定，也和BufferedInputStream类的缓冲区大小有关。只要缓冲区够大，mark()后读取的数据没有超出缓冲区的大小，mark标记就不会失效。如果不够大，mark后又读取了大量的数据，导致缓冲区更新，原来标记的位置自然找不到了。
- void reset() 将指针重置到上一个mark()标记的位置
- boolean markSupported() //检查这个流是否支持mark()操作
以上方法只能用于输入流，不能用于输出流。
OutputStream是字节输出流的顶级父类，常用方法：
- void write(int i) \\输出一个字节，i是码值，即read()得到的码值，输出i对应的字节
- void write(byte[] buff) //输出整个字节数组的内容
- void write(byte[] buff, int off, int length) //把字节数组从off位置开始，输出长度为length字节的内容
Writer是字符输出流的顶级父类，常用方法：
- void write(int i) //输出一个字符，i是码值，输出的是i对应的字符
- void write(char[] buff) //输出整个char[]的内容
- void write(char[] buff, int off, int length) //把char[]从off位置开始，输出长度为length字符的内容
可以用String代替char[]，所以Writer还具有以下2个方法：
- void write(String str)
- void write(String str, int off, int length)
OutputStream、Writer是抽象类，不能实例化，要创建对象，需使用已实现的子类，比如FileOutputStream、FileWriter。
示例：
1 //默认是覆盖 2 FileOutputStream fos=new FileOutputStream("./2.txt"); 3 fos.write("你好！\n".getBytes()); 4 fos.close(); 5 6 //可指定是否是追加模式，true——是追加模式，false——不是追加模式（即覆盖) 7 fos=new FileOutputStream("./2.txt",true); 8 fos.write("我是chenhongyong。".getBytes()); 9 fos.close();
1 //默认是覆盖 2 FileWriter fw=new FileWriter("./2.txt"); 3 fw.write("hello\n"); 4 fw.close(); 5 6 //追加 7 fw=new FileWriter("./2.txt",true); 8 fw.write("world!"); 9 fw.close();
1 //如果输出流的文件对象不存在，会报错 2 FileInputStream fis=new FileInputStream("./1.txt"); 3 //如果输出流的文件不存在，会自动创建 4 FileOutputStream fos=new FileOutputStream("./2.txt"); 5 byte[] buff=new byte[1024]; 6 //文件复制 7 while (fis.read(buff)!=-1) 8 fos.write(buff); 9 fis.close(); 10 fos.close();
Windows的换行符是\r\n，Linux、Unix的换行符是\n。最好用\n，\n是所有OS通用的换行符。
计算机中的文件可以分为二进制文件、文本文件，能用记事本打开、并可以看到字符内容的文件就是文本文件，反之称为二进制文件。
实际上，从底层来看，计算机上的所有文件都是基于二进制存储、读写的。计算机上的文件都是二进制文件，文本文件是一种特殊的二进制文件。
字节流的功能更强大，因为字节流可以操作所有的二进制文件（计算机上的所有文件）。
但如果用字节流处理文本文件，要进行字符、字节之间的转换，要麻烦一些。
所以一般情况下，我们用字符流处理文本文件，用字节流处理二进制文件。
上面使用的FileInputStream、FileWriter、FileOutputStream、FileWriter都是直接操作IO节点（磁盘文件），构造函数里是IO节点，它们都是节点流（低级流）。
处理流用来包装一个已存在的流，示例：
1 FileOutputStream fos=new FileOutputStream("./1.txt"); 2 //以一个已存在的流对象作为参数 3 PrintStream ps=new PrintStream(fos); 4 5 //可以字节为单位进行IO操作 6 ps.write("你好！".getBytes()); 7 //可以字符为单位进行IO操作 8 ps.print("很高兴认识你！"); 9 //println()输出后直接换行，不用我们在写\n，更加简便 10 ps.println("我是chenhongyong。"); 11 //可输出各种类型的数据 12 ps.write(12); 13 ps.print(12); 14 ps.print(12.34); 15 16 //关闭处理流时，会自动关闭其包装的节点流，代码更简洁。 17 ps.close(); 18 19 //处理流提供了更多的输入/输出方法，更加简单、强大
PrintStream类的输出功能很强大，可以把输出的低级流包装成PrintStream使用。
处理流的优点：
- 更简单、更强大
- 执行效率更高
处理流之缓冲流：
前面提到可以用byte[]、char[]做缓冲区，提高读写效率。Java提供了缓冲流，来实现相同的效果，使用方式基本相同。
1 //以相应的节点流对象作为参数 2 BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("./1.txt")); 3 BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("./2.txt")); 4 //文件复制 5 int i = 0; 6 while ((i = bis.read()) != -1){ //length是读取到的内容的码值，不是读取到的内容的长度。一次只读一个字节。 7 System.out.println(length); 8 bos.write(length); //将读取的数据写到输出流 9 } 10 //关闭处理流即可，会自动关闭对应的节点流 11 bis.close(); 12 bos.close();
1 BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream("./1.txt")); 2 BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("./2.txt")); 3 byte[] buff=new byte[1024]; 4 int length=0; 5 while ((length=bis.read(buff))!=-1){ //length是读取到的内容的长度 6 System.out.println(length); 7 bos.write(buff); 8 } 9 bis.close(); 10 bos.close();
缓冲区：
计算机访问外部设备或文件，要比直接访问内存慢的多。如果我们每次调用read()方法或者writer()方法访问外部的设备或文件，CPU就要花上最多的时间是在等外部设备响应，而不是数据处理。
为此，我们开辟一个内存缓冲区的内存区域，程序每次调用read()方法或writer()方法都是读写在这个缓冲区中。当这个缓冲区被装满后，系统才将这个缓冲区的内容一次集中写到外部设备或读取进来给CPU。使用缓冲区可以有效的提高CPU的使用率，能提高读写效率。
缓冲流：
读写数据时，让数据在缓缓冲区能减少系统实际对原始数据来源的存取次数，因为一次能做多个数据单位的操作，相较而言，对于从文件读取数据或将数据写入文件，比起缓冲区的读写要慢多了。所以使用缓冲区的 流，一般都会比没有缓冲区的流效率更高，拥有缓冲区的流别称为缓冲流。缓冲流本身没有输入、输出功能，它只是在普通IO流上加一个缓冲区。
缓冲流是和4级顶级父类对应的：加前缀Buffered
InputStream BufferedInputStream 字节输入缓冲流，可作为所有字节输入流类的缓冲流
OutputStream BufferedOutputStream 字节输出缓冲流
Reader BufferedReader 字符输入缓冲流
Writer BufferedWriter 字符输出缓冲流
执行效率：
普通IO流，逐个字节/字符操作，效率极低。缓冲流自带缓冲区，就算是逐个字节/字符操作，效率也是很高的。
普通IO流，用数组作为缓冲区，效率极高。缓冲流使用数组，效率极高。二者实现方式是相同的。
大致上：使用数组的缓冲流 ≈ 使用数组的普通流 >> 逐个字节/字符操作的缓冲流 >> 逐个字节/字符操作的普通IO流。
尽量不要逐个字节/字符操作，太慢了。
由于使用了缓冲区，写的数据不会立刻写到物理节点，而是会写到缓冲区，缓冲区满了才会把缓冲区的数据一次性写到物理节点。
可以使用流对象的flush()方法，强制刷出缓冲区的数据到物理节点。
当然，调用close()关闭流对象时，会先自动调用flush()刷出缓冲区的数据到物理节点。
处理流之转换流：Java提供了2个转化流，用于将字节流转换为字符流。
1、InputStreamReader类，顾名思义，是从InputStream到Reader。InputStreamReader是Reader的子类，操作的数据单元是字符。
InputStreamReader isr=new InputStreamReader(InputStream is); //参数是InputStream类的对象
2、OutputStreamWriter类，顾名思义，是从OutputStream到Writer。OutputStreamWriter是Writer的子类，操作的数据单元是字符。
OutputStreamWriter isr=new OutputStreamWriter(OutputStream os); //参数是OutputStream类的对象
因为字符流本就比较方便，所以没有将字符流转换为字节流的类。
预定义的标准流对象：
- System.in 标准输入流对象（一般指键盘输入），是InputStream的一个对象，可使用InputStream的一切方法。
- System.out 标准输出流对象（一般指显示器），是OutputStream的一个对象
- System.err 标准错误输出流。
1 byte[] buff=new byte[100]; 2 //将键盘输入（从控制台输入）读取到byte[]中 3 System.in.read(buff); 4 //转换为String输出 5 System.out.println(new String(buff));
重定向标准流对象：
- System.setIn(InputStream is); //将标准输入流切换到指定的InputStream对象
- System.setOut(PrintStream ps);
- System.setErr(PrintStream ps);
1 PrintStream ps=new PrintStream("./err.txt"); 2 //重定向标准错误输出流，错误信息不再输出到控制台，而是输出到err.txt文件 3 System.setErr(ps); 4 int a=4/0;
1 PrintStream ps=new PrintStream("./out.txt"); 2 //重定向标准输出流，标准输出不再输出到屏幕(控制台)，而是输出到out.txt文件 3 System.setOut(ps); 4 //1会输出到out.txt文件 5 System.out.println(1);
Java常用的流：
| 分类 | 字节输入流 | 字节输出流 | 字符输入流 | 字符输出流 |
| 抽象基类 | InputStream | OutputStream | Reader | Writer |
| 操作文件 | FileInputStream | FileOutputStream | FileReader | FileWriter |
| 操作数组 | ByteArrayInputStream | ByteArrayOutputStream | CharArrayReader | CharArrayWriter |
| 操作字符串 | StringReader | StringWriter | ||
| 缓冲流 | BufferedInputStream | BufferedOutputStream | BufferedReader | BufferedWriter |
| 转换流 | InputStreamReader | OutputStreamWriter | ||
| 对象流（用于序列化） | ObjectInputStream | ObjectOutputStream | ||
| 抽象基类（用于过滤） | FilterInputStream | FilterOutputStream | FilterReader | FilterWriter |
| 打印流（输出功能极其大） | PrintStream（实际上也可用于输出字符） | PrintWriter（不能输出byte） |
部分流可以在构造函数中以参数String charset或Charset charset的形式指定字符集。
此外，还有其他的IO流，比如：
- AudioInputStream、AudioOutputStream 音频输入、输出
- CipherInputStream、CipherOutputStream 加密、解密
- DeflaterInputStream、ZipInputStream、ZipOutputStream 文件压缩、解压
