《Java程序设计教程》课件第十一章：输入输出流.pptx

1、本章学习目标：掌握File类的使用 掌握IO流的分类和体系结构 掌握字符流和字节流的使用 了解对象流和过滤流的使用 了解NIO的特点并掌握Buffer和Channel的使用第十一章第十一章 输入输入/输出流输出流第第1 1节节partI/O流概述 流是一组有序的数据序列，是实现数据输入（Input）和输出（Output）的基础，可以对数据实现读/写操作。流（Stream）的优势在于使用统一的方式对数据进行操作或传递，简化了代码操作。按照不同的分类方式，可以将流分为不同的类型。按照流的流向来分，可以将流分为输入流和输出流。输入流是只能读取数据，而不能写入数据的流；输出流是只能写入数据，而不能读取

2、数据的流，如图11.1所示。I/O流概述I/O流概述 按照流所操作的基本数据单元来分，可以将流分为字节流和字符流。字节流所操作的基本数据单元是8位的字节（byte)，无论是输入还是输出，都是直接对字节进行处理；字符流所操作的基本数据单元是16位的字符（Unicode），无论是输入还是输出，都是直接对字符进行处理。按照流的角色来分，可以将流分为节点流和处理流。节点流用于从或向一个特定的IO设备（如磁盘、网络等）读/写数据的流，也称为低级流，通常是指文件、内存或管道；处理流用于对一个已经存在的流进行连接或封装，通过封装后的流来实现数据的读/写功能，也称为高级流或包装流。I/O流概述 Java的IO

3、流都是由4个抽象基类派生的，如图11.2所示。I/O流概述 其中：InputStream/Reader是所有输入流的基类，用于实现数据的读操作，前者是字节输入流，后者是字符输入流，只是处理的数据基本单位不同；OutputStream/Writer是所有输出流的基类，用于实现数据的写操作，前者是字节输出流，后者是字符输出流，只是处理的数据基本单位不同。Java的IO流体系比较复杂，共涉及40多个类，这些类彼此之间相互联系，与有一定的规律。Java按照功能将IO流分成了许多类，而每个类中又分别提供了字节输入流、字节输出流、字符输入流和字符输出流。当然有些流没有提供字节流，有些流没有提供字符流。Ja

4、va的IO流体系按照功能分类，常用的流如表11-1所示。其中，访问文件、数组、管道和字符串的流都是节点流，必须直接与指定的物理节点关联。I/O流概述 由于计算机中所有的数据都是以二进制的形式进行组织，而字节流可以处理所有二进制文件，所以通常字节流的功能比字符流的功能更强大。但是，如果使用字节流处理文本文件时，则需要使用合适的方式将字节转换成字符，从而增加了编程的复杂度。因此，在使用IO流时注意一个规则：如果进行输入输出的内容是文本内容，则使用字符流；如果输入输出的内容是二进制内容，则使用字节流。I/O流概述第第2 2节节partFile类File类 File类是java.io包下代表与平台无关

5、的文件和目录，也就是说，如果希望在程序中操作文件和目录，都可以通过File类来完成。File类中的方法可以实现文件和目录的创建、删除和重命名等，但File类不能访问文件内容本身。如果需要访问文件内容本身，则需要使用输入/输出流。File类可以使用文件路径字符串来创建File实例，该文件路径字符串既可以是绝对路径，也可以是相对路径。绝对路径是从根目录开始，对文件进行完整描述，例如“D:dataxsc.txt”；相对路径是以当前目录为参照，对文件进行描述，例如“dataxsc.txt”。File类File类 File类常用方法及功能如表11-2所示。File类下述案例示例了文件的创建以及对文件进行

6、操作和管理的应用，代码如下所示。【代码11.1】FileExample.javapackage com;import java.io.File;import java.io.IOException;public class FileExample public static void main(String args)File newFile=new File(D:data);System.out.println(创建目录：+newFile.mkdir();/以当前路径来创建一个File对象,File file=new File(D:data,xsc.txt);try file.createN

7、ewFile();/创建文件 catch(IOException e)e.printStackTrace();File类if(file.exists()System.out.println(该文件已存在);System.out.println(文件名称为：+file.getName();System.out.println(文件绝对路径为：+file.getAbsolutePath();System.out.println(文件上一级路径为：+file.getParent();/file.delete();/删除该文件 /使用list()方法来列出当前路径下的所有文件和路径 String fi

8、leList=newFile.list();System.out.println(=当前路径下所有文件和路径如下=);for(String fileName:fileList)System.out.println(fileName);File类程序运行结果如下：创建目录：true该文件已存在文件名称为：xsc.txt文件绝对路径为：D:dataxsc.txt文件上一级路径为：D:data=当前路径下所有文件和路径如下=xsc.txt 注意：在Windows操作系统下，路径的分隔符使用反斜杠“”，而Java程序中的单反斜杠表示转义字符，所以路径分割符需要使用双反斜杠。第第3 3节节part字节流

9、 字节流所处理的数据基本单元是字节，其输入/输出操作都是在字节的基础上进行。字节流的两个抽象基类是InputStream和OutputStream，其他字节流都是由这两个抽象类派生的。字节流本节概述11.3.1InputStream InputStream是字节输入流，使用InputStream可以从数据源以字节为单位进行读取数据。InputStream类中的常用方法如表11-3所示。InputStream11.3.1InputStream InputStream类是抽象类，不能直接实例化，因此使用其子类来完成具体功能。InputStream类及其子类的关系如图11.3所示。11.3.1Inp

10、utStream InputStream常见子类及其功能描述如表11-4所示。下述案例示例了FileInputStream读文件内容，代码如下所示。11.3.1InputStream【代码11.2】FileInputStreamExample.javapackage com;import java.io.FileInputStream;import java.io.IOException;public class FileInputStreamExample public static void main(String args)/声明文件字节输入流FileInputStream fis=nu

11、ll;try/实例化文件字节输入流fis=new FileInputStream(D:dataxsc.txt);/创建一个长度为1024的字节数组作为缓冲区byte bbuf=new byte1024;/用于保存实际读取的字节数int hasRead=0;/使用循环重复读文件中的数据while(hasRead=fis.read(bbuf)0)/将缓冲区中的数据转换成字符串输出System.out.print(new String(bbuf,0,hasRead);11.3.1InputStream catch(IOException e)e.printStackTrace();finally t

12、ry/关闭文件输入流fis.close();catch(IOException e)e.printStackTrace();上述代码使用FileInputStream中的read()方法循环从文件中读取数据并输出。在读文件操作时，可能会发生IOException，因此需要将代码放在trycatch异常处理语句中。最后在finally块中，使用close()方法将文件输入流关闭，从而释放资源。11.3.2OutputStream OutputStream是字节输出流，使用OutputStream可以往数据源以字节为单位写入数据。OutputStream常用方法如表11-5所示。OutputStr

13、eam11.3.2OutputStream OutputStream类和InputStream类一样，都是抽象类，不能直接实例化，因此也是使用其子类来完成具体功能。OutputStream类及其子类的关系如图11.4所示。11.3.2OutputStream OutputStream常见子类及其功能描述如表11-4所示。下述案例示例了使用FileOutputStream类将用户输入写到指定文件中。代码如下所示。11.3.2OutputStream【代码11.3】FileOutputStreamExample.javapackage com;import java.io.FileOutputSt

14、ream;import java.io.IOException;import java.util.Scanner;public class FileOutputStreamExample public static void main(String args)/建立一个从键盘接收数据的扫描器Scanner scanner =new Scanner(System.in);/声明文件字节输出流FileOutputStream fos=null;try/实例化文件字节输出流fos=new FileOutputStream(D:dataxsc.txt);System.out.println(请输入内容

15、：);String str=scanner.nextLine();/将数据写入文件中fos.write(str.getBytes();System.out.println(已保存！);catch(IOException e)11.3.2OutputStreame.printStackTrace();finally try/关闭文件输出流fos.close();scanner.close();catch(IOException e)e.printStackTrace();上述代码使用FileOutputStream的write()方法将用户从键盘输入的字符串保存到文件中，因write()方法不能

16、直接写字符串，所以要先使用getBytes()方法将字符串转换成字节数组后在写到文件中。最后在finally块中，使用close()方法将文件输出流关闭并释放资源。11.3.2OutputStream 程序运行结果如下所示：请输入内容：我喜欢输入输出流内容的学习！已保存！上面运行结果中用户输入的“我喜欢输入输出流内容的学习！”，将保存到“D:dataxsc.txt”文件中。如果D盘不存在D:dataxsc.txt文件，程序会先创建一个，再将输入内容写入文件；如果该文件已存在，则先清空原来文件中的内容，再写入新的内容。第第4 4节节part字符流 字符流所处理的数据基本单元是字符，其输入/输出操

17、作都是在字符的基础上进行。Java语言中的字符采用Unicode字符编码，每个字符占两个字节空间，而文本文件有可能采用其他类型的编码，如GBK和UTF-8编码方式，因此在Java程序中使用字符流进行操作时，需要注意字符编码方式之间的转换。字符流的两个抽象基类是Reader和Writer，其他字符流都是由这两个抽象类派生的。字 符 流本节概述11.4.1Reader Reader是字符输入流，用于从数据源以字符为单位进行读取数据。Reader类中常用方法及功能描述如表11.5所示。Reader11.4.1Reader Reader类是抽象类，不能直接实例化，因此使用其子类来完成具体功能。Read

18、er类及其子类的关系如图11.5所示。11.4.1Reader Reader类常用子类及其功能描述如表11.6所示。下述案例示例了使用FileReader和BufferedReader读取文件的内容并输出，代码如下所示。11.4.1Reader【代码11.4】ReaderExample.javapackage com;import java.io.BufferedReader;import java.io.FileReader;public class ReaderExample public static void main(String args)/声明一个BufferedReader流的

19、对象BufferedReader br=null;try/实例化BufferedReader流，连接FileReader流用于读文件br=new BufferedReader(new FileReader(D:dataxsc.txt);String result=null;/循环读文件，一次读一行while(result=br.readLine()!=null)/输出System.out.println(result);catch(Exception e)e.printStackTrace();finally 11.4.1Readertry/关闭缓冲流br.close();catch(Exce

20、ption ex)ex.printStackTrace();上述代码中，首先声明了一个BufferedReader类型的对象，在实例化该缓冲字符流时创建一个FileReader流作为BufferedReader构造方法的参数，如此两个流就连接在一起，可以对文件进行操作；然后使用BufferedReader的readLine()方法一次读取文件中的一行内容，循环读文件并显示。BufferedReader类中readLine()方法是按行读取，当读取到流的末尾时返回null，所以可以根据返回值是否为null来判断文件是否读取完毕。11.4.2Writer Reader是字符输入流，用于从数据源以字

21、符为单位进行读取数据。Reader类中常用方法及功能描述如表11.5所示。Writer11.4.2Writer Writer类是抽象类，不能直接实例化，因此使用其子类来完成具体功能。Writer类及其子类的关系如图11.6所示。下述案例示例了使用FileWriter将用户输入的数据写入指定的文件中，代码如下所示。11.4.2Writer【代码11.5】WriterExample.javapackage com;import java.io.FileWriter;import java.io.IOException;import java.util.Scanner;public class Wr

22、iterExample public static void main(String args)/建立一个从键盘接收数据的扫描器Scanner scanner =new Scanner(System.in);/声明文件字符输出流FileWriter fw=null;try/实例化文件字符输出流fw=new FileWriter(D:dataxsc.txt);System.out.println(请输入内容：);String str=scanner.nextLine();/将数据写入文件中fw.write(str);System.out.println(已保存！);catch(IOExcepti

23、on e)11.4.2Writere.printStackTrace();finally try/关闭文件字符输出流fw.close();scanner.close();catch(IOException e)e.printStackTrace();程序运行结果如下所示：请输入内容：我们努力学习FileWriter类的应用！已保存！第第5 5节节part过滤器和转换器11.5.1过 滤 流 过滤流用于对一个已有的流进行连接和封装处理，以更加便利的方式对数据进行读/写操作。过滤流又分为过滤输入流和过滤输出流。FilterInputStream为过滤输入流，该类的子类如图11.7所示。过滤流11.

24、5.1过 滤 流 FilterInputStream各个子类的功能描述如表11-8所示。下述案例示例了BufferedInputStream类的使用，代码如下所示。11.5.1过 滤 流【代码11.6】BufferedInputStreamExample.javapackage com;import java.io.BufferedInputStream;import java.io.FileInputStream;public class BufferedInputStreamExample public static void main(String args)/定义一个BufferedI

25、nputStream类型的变量BufferedInputStream bi=null;try/利用FileInputStream对象创建一个输入缓冲流bi=new BufferedInputStream(new FileInputStream(D:dataxsc.txt);int result=0;/循环读数据while(result=bi.read()!=-1)/输出System.out.print(char)result);catch(Exception e)e.printStackTrace();finally 11.5.1过 滤 流try/关闭缓冲流bi.close();catch(E

26、xception ex)ex.printStackTrace();11.5.1过 滤 流 FilterOutputStream类为过滤输出流，其子类的层次关系如图11.8所示。FilterOutputStream类各个子类的功能如表11-9所示。11.5.1过 滤 流下述案例演示了PrintStream打印流的使用，代码如下所示。【代码11.7】PrintStreamExample.javapackage com;import java.io.FileOutputStream;import java.io.IOException;import java.io.PrintStream;publi

27、c class PrintStreamExample public static void main(String args)String line=使用PrintStream过滤流写数据;try PrintStream ps=new PrintStream(new FileOutputStream(D:dataxsc.txt);/使用PrintStream打印一个字符串ps.println(line);catch(IOException e)e.printStackTrace();上述代码创建一个PrintStream打印流，并与FileOutputStream连接，往文件中写入数据。11.

28、5.2转换流 Java的IO流体系中提供了两个转换流：InputStreamReader：将字节输入流转换成字符输入流。OutputStreamWriter：将字符输出流转换成字节输出流。下述案例示例了转换流的使用，以InputStreamReader为例，将键盘System.in输入的字节流转换成字符流。代码如下所示。转换流11.5.2转换流【代码11.8】InputStreamReaderExample.javapackage com;import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputS

29、treamReader;public class InputStreamReaderExample public static void main(String args)try(/将Sytem.in标准输入流InputStream字节流转换成Reader字符流InputStreamReader reader=new InputStreamReader(System.in);/将普通Reader包装成BufferedReaderBufferedReader br=new BufferedReader(reader)String line=null;/采用循环方式来一行一行的读取while(li

30、ne=br.readLine()!=null)/如果读取的字符串为退出，程序退出if(line.equals(退出)System.exit(0);11.5.2转换流/打印读取的内容System.out.println(输入内容为:+line);catch(IOException e)e.printStackTrace();上述代码使用InputStreamReader转换流将System.in标准输入流InputStream字节流转换成Reader字符流，再将普通Reader包装成BufferedReader。BufferedReader流具有缓冲功能，一次可以读一行文本。第第6 6节节par

31、t对象流 在Java中，使用对象流可实现对象的序列化和反序列化操作。对 象 流本节概述 11.6.1对象序列化与反序列化 对象的序列化（Serialize）是指将对象数据写到一个输出流中的过程；而对象的的反序列化是指从一个输入流中读取一个对象。将对象序列化后会转换成与平台无关的二进制字节流，从而允许将二进制字节流持久地保存在磁盘上，或通过网络将二进制字节流传输到另一个网络节点；其他程序从磁盘或网络中获取这种二进制字节流，并将其反序列化后恢复成原来的Java对象。对象序列化与反序列化11.6.1对象序列化与反序列化 对象序列化具有以下两个特点：对象序列化可以在分布式应用中进行使用，分布式应用需要

32、跨平台、跨网络，因此要求所有传递的参数、返回值都必须实现序列化；对象序列化不仅可以保存一个对象的数据，而且通过循环可以保存每个对象的数据。对象序列化和反序列化过程如图11.9所示。11.6.1对象序列化与反序列化 在Java中，如果需要将某个对象保存到磁盘或通过网络传输，则该对象必须是可以序列化的（serializable）。一个类的对象是可序列化的，则该类必须实现java.lang包下的Serializable接口或Externalizable接口。Java中的很多类已经实现了Serializable接口，该接口只是一个标志接口，接口中没有任何的方法。实现Serializable接口时无须实

33、现任何方法，它只是用于表明该类的实例对象是可以序列化的。只有实现Serializable接口的对象才可以利用序列化工具保存和复原。11.6.2ObjectInputStream和ObjectOutputStream ObjectOutputStream是OutputStream的子类，该类也实现了ObjectOutput接口，其中ObjectOutput接口支持对象序列化。该类的一个构造方法如下：ObjectOutputStream(OutputStream outStream)throws IOException 其中参数outStream是被写入序列化对象的输出流。ObjectOutput

34、Stream类的常用方法及其功能如表11-10所示。ObjectInputStream和ObjectOutputStream11.6.2ObjectInputStream和ObjectOutputStream下述案例定义了一个可以序列化的实体类，代码如下所示。【代码11.9】Person.javapackage com;import java.io.Serializable;public class Person implements Serializable String name;int age;String address;public Person(String name,int ag

35、e,String address)this.name=name;this.age=age;this.address=address;11.6.2ObjectInputStream和ObjectOutputStream下述案例使用ObjectOutputStream类示例了对对象的序列化过程，代码如下所示。【代码11.10】ObjectOutputStreamExample.javapackage com;import java.io.FileOutputStream;import java.io.ObjectOutputStream;public class ObjectOutputStrea

36、mExample public static void main(String args)/创建一个ObjectOutputStream对象输出流try(ObjectOutputStream obs=new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(D:dataxsc.txt)/创建一个Person类型的对象Person person=new Person(李飞,20,重庆);/把对象写入到文件中obs.writeObject(person);obs.flush();System.out.println(序列化完毕！);catch(Exception ex

37、)ex.printStackTrace();11.6.2ObjectInputStream和ObjectOutputStream 上述代码中，首先创建了一个ObjectOutputStream类型的对象，其中创建一个FileOutputStream类型的对象作为ObjectOutputStream构造方法的参数，然后创建了一个Person类型的对象，在利用ObjectOutputStream对象的writeObject()方法将对象写入到文件中。ObjectInputStream是InputStream的子类，该类也实现了ObjectInput接口，其中ObjectInput接口支持对象序列化

38、。该类的一个构造方法如下：ObjectInputStream(InputStream inputStream)throws IOException 其中inputStream参数是读取序列化对象的输入流。ObjectInputStream类的常用方法及其功能如表11-11所示。11.6.2ObjectInputStream和ObjectOutputStream下述案例使用ObjectInputStream类示例了反序列化对象的过程，代码如下所示。【代码11.11】ObjectInputStreamExamplejavapackage com;import java.io.FileInputSt

39、ream;import java.io.ObjectInputStream;public class ObjectInputStreamExample public static void main(String args)/创建一个ObjectInputStream对象输入流try(ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(new FileInputStream(D:dataxsc.txt)/从ObjectInputStream对象输入流中读取一个对象，并强制转换成Person对象Person person=(Person)ois.readObj

40、ect();System.out.println(反序列化完毕！读出的对象信息如下：);System.out.println(姓名：+person.name);System.out.println(年龄：+person.age);System.out.println(地址：+person.address);catch(Exception ex)ex.printStackTrace();11.6.2ObjectInputStream和ObjectOutputStream 上述代码首先创建了一个ObjectInputStream类型的对象输入流，并连接一个FileInputStream文件输入流，

41、对文件“D:dataxsc.txt”进行读取操作；再利用readObject()方法从文件中读取一个对象并强制转换成Person对象；最后将读取的Person对象信息输出。第第6 6节节partNIO Java传统的IO流都是通过字节的移动进行处理的，即使不是直接去处理字节流，但其底层的实现还是依赖于字节处理。因此，Java传统的IO流一次只能处理一个字节，从而造成系统的效率不高。从JDK 1.4开始，Java提供了一系列改进功能的IO流，这些新的功能IO流被统称为NIO（New IO，新IO）。NIO新增的类都放在java.nio包及子包下，这些新增的类对原来java.io包中的很多类都进行

42、了改写，以满足NIO的功能需要。N I O本节概述11.7.1NIO概述 NIO和传统的IO有相同的目的，都是用于数据的输入/输出，但NIO采用了内存映射文件这种与原来不同的方式来处理输入/输出操作。NIO将文件或文件的一段区域映射到内存中，这样可以像访问内存一样来访问文件了。Java中与NIO相关的有以下几个包：java.nio包：主要包含各种与Buffer（缓冲）相关的类；java.nio.channels包：主要包含与Channel（通道）和Selector相关的类；java.nio.charset包：主要包含与字符集相关的类；java.nio.channels.spi包：主要包含与Ch

43、annel相关的服务提供者编程接口；java.nio.charset.spi包：主要包含与字符集相关的服务提供者编程接口。NIO概述11.7.1NIO概述 Buffer和Channel是NIO中两个核心对象：Buffer可以被理解成一个容器，其本质是一个数组，往Channel中发送或读取的对象都必须先放到Buffer中。Channel是对传统的IO系统的模拟，在NIO系统中所有数据都需要经过通道传输。Channel与传统的InputStream、OutputStream最大的区别是提供一个map()方法，通过该方法可以直接将一块数据映射到内存中。传统的IO是面向流的处理，而NIO则是面向块的处

44、理。除了Buffer和Channel之外，NIO还提供了用于将Unicode字符串映射成字节序列以及映射操作的Charset类，也提供了支持非阻塞方式的Selector类。11.7.2Buffer NIO和传统的IO有相同的目的，都是用于数据的输入/输出，但NIO采用了内存映射文件这种与原来不同的方式来处理输入/输出操作。NIO将文件或文件的一段区域映射到内存中，这样可以像访问内存一样来访问文件了。Java中与NIO相关的有以下几个包：java.nio包：主要包含各种与Buffer（缓冲）相关的类；java.nio.channels包：主要包含与Channel（通道）和Selector相关的类

45、；java.nio.charset包：主要包含与字符集相关的类；java.nio.channels.spi包：主要包含与Channel相关的服务提供者编程接口；java.nio.charset.spi包：主要包含与字符集相关的服务提供者编程接口。Buffer11.7.2Buffer Buffer是一个抽象类，其最常使用的子类是ByteBuffer，用于在底层字节数组上进行get/set操作。除了布尔类型之外，其他基本数据类型都有对应的Buffer类，例如，CharBuffer、ShortBuffer、IntBuffer等。这些Buffer类都没有提供构造方法，而是通过下面一个静态方法来获得一个

46、Buffer对象：Static XxxBuffer allocate(int capacity)：/创建一个指定容量的XxxBuffer对象 通常使用最多的是ByteBuffer和CharBuffer，而其他Buffer则很少使用。其中，ByteBuffer类还有一个名为“MappedByteBuffer”的子类，用于表示Channel将磁盘文件的部分或全部内容映射到内存中所得到的结果，通常MappedByteBuffer对象由Channel的map()方法返回。使用Buffer类时涉及到容量（Capacity）、界限（limit）和位置（position）三个概念。其中容量是该Buffer的

47、最大数据容量，创建后不能改变；界限是第一个不应该被读出或者写入的缓冲区位置索引，位于limit后的数据既不能被读，也不能被写；位置是用于指明下一个可以被读出或者写入的缓冲区位置索引。11.7.2Buffer Buffer还支持一个可选的标记mark，Buffer允许直接将position定位到该mark处。Capacity、limit、position和mark这些值之间满足以下关系：0=mark=position=limit=capacity Buffer读入数据后如图11.10所示。11.7.2Buffer Buffer常用的方法如表11-12所示。11.7.2Buffer下述案例示例了B

48、uffer的使用，代码如下所示。【代码11.12】NIOBufferExample.javapackage com;import java.nio.CharBuffer;public class NIOBufferExample public static void main(String args)/创建一个容量为8的CharBuffer缓冲区对象CharBuffer buff=CharBuffer.allocate(8);/获取缓冲区的容量、界限和位置System.out.println(capacity:+buff.capacity();System.out.println(limit:

49、+buff.limit();System.out.println(position:+buff.position();/使用put()方法向CharBuffer对象中放入元素buff.put(a);buff.put(b);buff.put(c);System.out.println(加入三个元素后，position=+buff.position();/调用flip()方法反转缓冲区buff.flip();/System.out.println(执行flip()后，limit=+buff.limit();System.out.println(position=+buff.position();1

50、1.7.2Buffer/取出第一个元素System.out.println(第一个元素(position=0)：+buff.get();System.out.println(取出一个元素后，position=+buff.position();/调用clear()方法清除缓冲区buff.clear();System.out.println(执行clear()后，limit=+buff.limit();System.out.println(执行clear()后，position=+buff.position();/根据索引获取数据System.out.println(执行clear()后，缓冲区内