Java IO 笔记 - Taoning Ge

文件 IO：用于处理数据。将数据保存到文件等其他物理设备上，保证数据可以在断电后持久保存。

File 类

File 代表了文件或者目录，用于操作文件或目录本身，不能读取文件内容。

IO流

流的分类

按照方向分：

输入流：读取数据；
输出流：写出数据。

按照 数据单元 分：

字节流：每次读写一个字节，可以读写任意文件（以 Stream 结尾）；
字符流：每次读写一个字符，可以方便地读写文本文件（以 Reader/Writer 结尾）。

按照角色分：

节点流：直接关联代表数据源的 IO 节点
处理流（包装流、过滤流）：建立在其他流的基础之上，用于对其他流进行包装。

输入流的基本方法：

read()：读取一个单位；
int read(Object[] buff)：读取N个单位到数组中，返回实际读取的单位数。

输出流的基本方法：

write(int)：输出一个单位；
void write(Obejct[] buff)：输出数组中所有数据。

节点流 主要如下：

	`InputStream`	`OutputStream`	`Reader`	`Writer`
文件	`FileInputStream`	`FileOutputStream`	`FileReader`	`FileWriter`
数组	`ByteArrayInputStream`	`ByteArrayOutputStream`	`CharArrayReader`	`CharArrayWriter`
字符串			`StringReader`	`StringWriter`

处理流 主要如下：

	`FilterInputStream`	`FilterOutputStream`	`FilterReader`	`FilterWriter`
缓冲流	`BufferedInputStream`	`BufferedOutputStream`	`BufferedReader`	`BufferedWriter`
打印流		`PrintStream`		`PrintWriter`
转换流			`InputStreamReader`	`OutputStreamWriter`
特殊流	`DataInputStream`	`DataOutputStream`
对象流	`ObjectInputStream`	`ObjectOutputStream`

缓冲流

内存速度 > 外设速度

如果让内存输出一个数据单元，然后外设处理一个数据单元，必须等外设处理好数据单元之后，内存才会在此输出下一个单元。此时必然会造成性能浪费。

使用缓冲流，内存首先将所有数据输出到缓冲区，缓冲区中的数据留给外设慢慢处理。

使用缓冲流时，需要使用 flush() 方法将数据冲到外设中。

如果使用 close() 关闭流，程序保证会先执行 flush()。

打印流

System.out、System.err 均为 PrintStream 对象。

总结：

一般而言，输入使用 BufferedReader，输出使用 PrintStream。

转换流

将字节流转换成字节流。很多情况下，程序拿到的是字节流，但确认数据只可能为字符，此时将字节流转换为字符流。

特殊流

DataInputStream 提供一系列 readXxx() 方法用于读取不同类型的数据。

DataOutputStream 提供一系列 writeXxx() 方法用于写出不同类型的数据。

DataInputStream 和 DataOutputStream 是使用 Java 内部格式来记录数据的，因此 DataOutputStream 输出的数据应该使用 DataInputStream 来读取。

重定向标准输入输出

标准输出默认为屏幕。System.setOut(PrintStream out) 方法可以将输出重定向到另一个流。

标准输入默认为键盘。System.setIn(InputStream in) 方法可以将输入重定向到另一个流。

读取其他进程的数据

Runtime 类中的 exec() 方法可用于运行平台上的程序，该方法返回运行的 Process 对象。

Process 提供如下当法：

InputStream getErrorStream()：返回进程错误的输入流。
InputStream getInputStream()：返回进程标准输入流。
OutputStream getOutputStream()：返回进程的标准输出流。

`RandomAccessFile`

RandomAccessFile 指任意访问，只能读写文件。

输出流不能追加内容，但 RandomAccess 可以。

RandomAccessFile 通常可用于实现多线程、断点下载工具。

对象序列化

序列化：将内存中的 Java 对象转换成字节文件（二进制文件），该二进制文件内容既可以保存到磁盘，也可以通过网络传输。反序列化：将二进制数据恢复为原始的 Java 对象。

广义上来说，Java 序列化还包括 XML 序列化、JSON 序列化。

Serializable：标志接口，实现该接口的对象即可被序列化。

`transient` 关键字

有些时候，程序希望将某些 field 排除在序列化机制之外，可使用 transient 关键字修饰。

Java 不会序列化：

方法
transient 修饰的实例变量
static 变量

自定义序列化

类可以通过实现如下方法实现自定义序列化：

 private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream out)
	 throws IOException
 private void readObject(java.io.ObjectInputStream in)
     throws IOException, ClassNotFoundException;

序列化版本

当程序要反序列化时，需要两个东西才能反序列化成功：

序列化的数据
类文件

Java 序列化机制识别一个类是否发生了改变，依赖的是 Java 类的序列化版本。

一个可序列化的 Java 类，总有一个序列化版本号：

如果没有显式指定，系统会为他分配一个序列化版本号。只要 Java 源程序发生修改，编译后会重新生成一个新的版本号。
显式指定一个序列化版本号。

序列化版本号可以使用 serialver 命令查看。

推荐开发者为自己的类指定序列化版本号，只有当增加、删除实例变量时才需要增加版本号。

NIO

NIO 的出现，进一步简化了 IO 操作

`Path`

Path 代表一条路径（既可是文件的路径，也可是目录的路径）

可以通过 Path.of() 方法获取 Path 对象。

`Files` 工具类

Files 类为文件 IO 的工具类。文件复制、移动、删除、重命名等操作都可以实现。

可以使用 Files.walk() / Files.walkFileTree() 方法遍历目录。