文件傳輸基礎——Java IO流

一、文件的編碼

package com.study.io;


/**
 * 測試文件編碼
 */
public class EncodeDemo {

    /**
     * @param args
     * @throws Exception 
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String s="好好學習ABC";
        byte[] bytes1=s.getBytes();//這是把字符串轉換成字符數組，轉換成的字節序列用的是項目默認的編碼（這里為UTF-8）
        for (byte b : bytes1) {
            //把字節（轉換成了int）以16進制的方式顯示
            System.out.print(Integer.toHexString(b & 0xff)+" ");//& 0xff是為了把前面的24個0去掉只留下后八位
        }
        System.out.println();
        /*utf-8編碼中中文占用3個字節，英文占用1個字節*/
        byte[] bytes2 = s.getBytes("utf-8");//這里會有異常展示，我們就throw這個異常
        for (byte b : bytes2) {
            System.out.print(Integer.toHexString(b & 0xff)+" ");
        }
        System.out.println();
        /*gbk編碼中文占用2個字節，英文占用1個字節*/
        byte[] bytes3 = s.getBytes("gbk");//這里會有異常展示，我們就throw這個異常
        for (byte b : bytes3) {
            System.out.print(Integer.toHexString(b & 0xff)+" ");
        }
        
        System.out.println();
        /*utf-16be編碼中文占用2個字節，英文占用2個字節*/
        byte[] bytes4 = s.getBytes("utf-16be");//這里會有異常展示，我們就throw這個異常
        for (byte b : bytes4) {
            System.out.print(Integer.toHexString(b & 0xff)+" ");
        }
        
        System.out.println();
        /*當你的字節序列是某種編碼時，這個時候想把字節序列變成字符串，也需要用這種編碼方式，否則會出現亂碼*/
        String str1=new String(bytes4);//這時會使用項目默認的編碼來轉換，可能出現亂碼
        System.out.println(str1);
        //要使用字節序列的編碼來進行轉換
        String str2=new String(bytes4,"utf-16be");
        System.out.println(str2);
    }
}

分析：

* 1. “& 0xff”的解釋：
* 0xFF表示的是16進制（十進制是255），表示為二進制就是“11111111”。
* 那么&符表示的是按位數進行與（同為1的時候返回1，否則返回0）

* 2.字節byte與int類型轉換：
* Integer.toHexString(b & 0xff)這里先把byte類型的b和0xff進行了運算，然后Integer.toHexString取得了十六進制字符串
* 可以看出b & 0xFF運算后得出的仍然是個int,那么為何要和 0xFF進行與運算呢?直接 Integer.toHexString(b);,將byte強轉為int不行嗎?答案是不行的.
* 其原因在于:1.byte的大小為8bits而int的大小為32bits；2.java的二進制采用的是補碼形式
* Integer.toHexString的參數是int，如果不進行&0xff，那么當一個byte會轉換成int時，由于int是32位，而byte只有8位這時會進行補位。。。。。。
* 所以，一個byte跟0xff相與會先將那個byte轉化成整形運算，這樣，結果中的高的24個比特就總會被清0，于是結果總是我們想要的。

* 3.utf-8編碼:中文占用3個字節，英文占用1個字節
* gbk編碼:中文占用2個字節，英文占用1個字節
* Java采用雙字節編碼（就是Java中的一個字符占兩個字節）是utf-16be編碼。中文占用2個字節，英文占用2個字節
*
* 4.當你的字節序列是某種編碼時，這個時候想把字節序列變成字符串，也需要用這種編碼方式，否則會出現亂碼

* 5.文本文件 就是字節序列。可以是任意編碼的字節序列。
* 如果我們在中文機器上直接創建文本文件，那么該文件只認識ANSI編碼（例如直接在電腦中創建文本文件）

二、File類的使用

package com.study.io;

import java.io.File;

/**
 * File類的使用
 */
public class FileDemo {
    /*java.iO.File類表示文件或目錄
    File類只用于表示文件或目錄的信息（名稱，大小等），不能用于文件內容的訪問。*/
    public static void main(String[] args) {
        File file=new File("D:\\111");//創建文件對象時指定目錄需要用雙斜杠，因為“\”是轉義字符
        /*目錄的中間的分隔符可以用雙斜杠，也可以用反斜杠，也可以用File.separator設置分隔符*/
//        File file1=new File("d:"+File.separator);
//        System.out.println(file.exists());//exists()判斷文件或文件夾是否存在
        if(!file.exists()){//如果文件不存在
            file.mkdir();//創建文件夾mkdir()，還有mkdirs()創建多級目錄
        }else{
            file.delete();//刪除文件或文件夾
        }
        //判斷是否是一個目錄isDirectory,如果是目錄返回true，如果不是目錄或者目錄不存在返回false
        System.out.println(file.isDirectory());
        //判斷是否是一個文件isFile
        System.out.println(file.isFile());
        
        File file2=new File("D:\\222","123.txt");
        //常用API：
        System.out.println(file);//打印的是file.toString()的內容
        System.out.println(file.getAbsolutePath());//獲取絕對路徑
        System.out.println(file.getName());//獲取文件名稱
        System.out.println(file2.getName());
        System.out.println(file.getParent());//獲取父級絕對路徑
        System.out.println(file2.getParentFile().getAbsolutePath());
    }
}

運行結果：

說明：

java.iO.File類表示文件或目錄
File類只用于表示文件或目錄的信息（名稱，大小等），不能用于文件內容的訪問。
常用的API：
1.創建File對象：File file=new File(String path);注意：File.seperater();獲取系統分隔符，如：“\”.
2.boolean file.exists();是否存在.
3.file.mkdir();或者file.mkdirs();創建目錄或多級目錄。
4.file.isDirectory()判斷是否是目錄
file.isFile()判斷是否是文件。
5.file.delete();刪除文件或目錄。
6.file.createNewFile();創建新文件。
7.file.getName()獲取文件名稱或目錄絕對路徑。
8.file.getAbsolutePath()獲取絕對路徑。
9.file.getParent();獲取父級絕對路徑。

???1、遍歷目錄

package com.study.io;

import java.io.File;
import java.io.IOException;

/**
 * File工具類
 * 列出File類的常用操作，比如：過濾、遍歷等操作
 */
public class FileUtils {
    /**
     * 列出指定目錄下（包括其子目錄）的所有文件
     * @param dir
     * @throws IOException
     */
    public static void listDirectory(File dir) throws IOException{
        if(!dir.exists()){//exists()方法用于判斷文件或目錄是否存在
            throw new IllegalArgumentException("目錄："+dir+"不存在");
        }
        if(!dir.isDirectory()){//isDirectory()方法用于判斷File類的對象是否是目錄
            throw new IllegalArgumentException(dir+"不是目錄");
        }
        /*String[] fileNames = dir.list();//list()方法用于列出當前目錄下的子目錄和文件（直接是子目錄的名稱，不包含子目錄下的內容），返回的是字符串數組
        for (String string : fileNames) {
            System.out.println(string);
        }*/
        
        //如果要遍歷子目錄下的內容就需要構造成File對象做遞歸操作，File提供了直接返回File對象的API
        File[] listFiles = dir.listFiles();//返回的是直接子目錄（文件）的抽象
        if(listFiles !=null && listFiles.length >0){
            for (File file : listFiles) {
                /*System.out.println(file);*/
                if(file.isDirectory()){
                    //遞歸
                    listDirectory(file);
                }else{
                    System.out.println(file);
                }
            }
        }
    }
}

測試類：

public class FileUtilsTest1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileUtils.listDirectory(new File("D:\\ioStudy"));
    }
}

運行結果：

三、RandomAccessFile類的使用

RandomAccessFile：java提供的對文件內容的訪問，既可以讀文件，也可以寫文件。
RandomAccessFile支持隨機訪問文件，可以訪問文件的任意位置。

注意 Java文件的模型：

示例代碼：

package com.study.io;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.util.Arrays;


/**
 * RandomAccessFile
 */
public class RandomAccessFileDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        File demo = new File("demo");
        if(!demo.exists()){
         demo.mkdir();
        }
        File file = new File(demo,"raf.dat");
        if(!file.exists()){
         file.createNewFile();
        }
        
        RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rw");
        //指針的位置
        System.out.println(raf.getFilePointer());
        
        raf.write('A');//只寫了一個字節
        System.out.println(raf.getFilePointer());
        raf.write('B');
        
        int i = 0x7fffffff;
        //用write方法每次只能寫一個字節，如果要把i寫進去就得寫4次
        raf.write(i >>> 24);//高8位
        raf.write(i >>> 16);
        raf.write(i >>> 8);
        raf.write(i);
        System.out.println(raf.getFilePointer());
        
        //可以直接寫一個int
        raf.writeInt(i);
        
        String s = "中";
        byte[] gbk = s.getBytes("gbk");
        raf.write(gbk);
        System.out.println(raf.length());
        
        //讀文件，必須把指針移到頭部
        raf.seek(0);
        //一次性讀取,把文件中的內容都讀到字節數組中
        byte[] buf = new byte[(int)raf.length()];
        raf.read(buf);
        
        System.out.println(Arrays.toString(buf));
           for (byte b : buf) {
         System.out.println(Integer.toHexString(b & 0xff)+" ");
        }
           raf.close();
    }
}

運行結果：

0
1
6
12
[65, 66, 127, -1, -1, -1, 127, -1, -1, -1, -42, -48]
41 
42 
7f 
ff 
ff 
ff 
7f 
ff 
ff 
ff 
d6 
d0 

四、字節流（InputStream、OutputStream）

Java流操作有關的類或接口：

Java流類圖結構：

IO流的分類

• 根據處理數據類型的不同分為：字符流和字節流
• 根據數據流向不同分為：輸入流和輸出流

字符流和字節流

字符流的由來： 因為數據編碼的不同，而有了對字符進行高效操作的流對象。本質其實就是基于字節流讀取時，去查了指定的碼表。 字節流和字符流的區別：

• 讀寫單位不同：字節流以字節（8bit）為單位，字符流以字符為單位，根據碼表映射字符，一次可能讀多個字節。
• 處理對象不同：字節流能處理所有類型的數據（如圖片、avi等），而字符流只能處理字符類型的數據。

結論：只要是處理純文本數據，就優先考慮使用字符流。 除此之外都使用字節流。

輸入流和輸出流

對輸入流只能進行讀操作，對輸出流只能進行寫操作，程序中需要根據待傳輸數據的不同特性而使用不同的流。?

?代碼示例：

package com.study.io;

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

/**
 * IO工具類
 * ?文件輸入輸出流：
 * FileInputStream-->具體實現了在文件上讀取數據
 * FileOutputStream-->實現了向文件中寫出byte數據的方法
 * ?數據輸入輸出流：
 * DataOutputStream / DataInputStream：對"流"功能的擴展，可以更加方面的讀取int,long，字符等類型數據
 * DataOutputStream  writeInt()/writeDouble()/writeUTF()
 * ?字節緩沖流：
 * BufferedInputStream & BufferedOutputStream
 * 這兩個流類位IO提供了帶緩沖區的操作，一般打開文件進行寫入或讀取操作時，都會加上緩沖，這種流模式提高了IO的性能 
 * 比如：從應用程序中把輸入放入文件，相當于將一缸水倒入到另一個缸中:
     FileOutputStream--->write()方法相當于一滴一滴地把水“轉移”過去
     DataOutputStream-->writeXxx()方法會方便一些，相當于一瓢一瓢把水“轉移”過去
     BufferedOutputStream--->write方法更方便，相當于一瓢一瓢先放入桶中（即緩存區），再從桶中倒入到另一個缸中，性能提高了
 */
public class IOUtil {
    
    /**
     * 讀取指定文件內容，按照16進制輸出到控制臺
     * 并且每輸出10個byte換行
     * @param fileName
     * 單字節讀取不適合大文件，大文件效率很低
     */
    public static void printHex(String fileName)throws IOException{
        //把文件作為字節流進行都操作
        FileInputStream in=new FileInputStream(fileName);
        int b;
        int i=1;
        while((b=in.read())!=-1){
            /* 0xff換成2進制就是8個1，這樣與的話，其實就是取到了字符的低8位。 
             * oxf就是15， 小于15的數會轉換成一個16進制數，
             * 你的代碼里希望是固定的兩個16進制數，所以當只會產生一個時要加個0*/
            if(b <= 0xf){
                //單位數前面補0
                System.out.print("0");
            }
            //Integer.toHexString(b)將整型b轉換為16進制表示的字符串
            System.out.print(Integer.toHexString(b)+" ");
            if(i++%10==0){
                System.out.println();
            }
        }
        in.close();//文件讀寫完成以后一定要關閉
    }

    /**
     * 批量讀取，對大文件而言效率高，也是我們最常用的讀文件的方式
     * @param fileName
     * @throws IOException
     */
    public static void printHexByByteArray(String fileName)throws IOException{
        FileInputStream in = new FileInputStream(fileName);
        byte[] buf = new byte[8 * 1024];
        /*從in中批量讀取字節，放入到buf這個字節數組中，
         * 從第0個位置開始放，最多放buf.length個 
         * 返回的是讀到的字節的個數
         */
        /*int bytes = in.read(buf,0,buf.length);//一次性讀完，說明字節數組足夠大
     int j = 1; 
     for(int i = 0; i < bytes;i++){
      System.out.print(Integer.toHexString(buf[i] & 0xff)+"  ");
      if(j++%10==0){
       System.out.println();
      }
     }*/
        int bytes = 0;
        int j = 1;
        while((bytes = in.read(buf,0,buf.length))!=-1){
            for(int i = 0 ; i < bytes;i++){
                System.out.print(Integer.toHexString(buf[i] & 0xff)+"  ");
                /**
                 * & 0xff:byte類型8位，int類型32位，為了避免數據轉換錯誤，通過&0xff將高24位清零
                 */
                if(j++%10==0){
                    System.out.println();
                }
            }
        }
        in.close();
    }
    
    /**
     * 文件拷貝，字節批量讀取
     * @param srcFile
     * @param destFile
     * @throws IOException
     */
    public static void copyFile(File srcFile, File destFile) throws IOException {
        if (!srcFile.exists()) {
            throw new IllegalArgumentException("文件:" + srcFile + "不存在");
        }
        if (!srcFile.isFile()) {
            throw new IllegalArgumentException(srcFile + "不是文件");
        }
        FileInputStream in = new FileInputStream(srcFile);
        FileOutputStream out = new FileOutputStream(destFile);//文件不存在時，會直接創建；如果存在，刪除后建
        byte[] buf = new byte[8 * 1024];//批量讀寫
        int b;
        while ((b = in.read(buf, 0, buf.length)) != -1) {//read(buf,0,buf.length)帶參數的read返回的是字節的總長度；當全部讀完后返回的是-1；
            out.write(buf, 0, b);
            out.flush();// 最好加上
        }
        in.close();
        out.close();
    }
    
    /**
     * 進行文件的拷貝，利用帶緩沖的字節流
     * @param srcFile
     * @param destFile
     * @throws IOException
     */
    public static void copyFileByBuffer(File srcFile,File destFile)throws IOException{
        if(!srcFile.exists()){
            throw new IllegalArgumentException("文件:"+srcFile+"不存在");
        }
        if(!srcFile.isFile()){
            throw new IllegalArgumentException(srcFile+"不是文件");
        }
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(srcFile));
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(destFile));
        int c ;
        while((c = bis.read())!=-1){
            bos.write(c);
            bos.flush();//刷新緩沖區
        }
        bis.close();
        bos.close();
    }
    
    /**
     * 單字節，不帶緩沖進行文件拷貝
     * @param srcFile
     * @param destFile
     * @throws IOException
     */
    public static void copyFileByByte(File srcFile,File destFile)throws IOException{
        if(!srcFile.exists()){
            throw new IllegalArgumentException("文件:"+srcFile+"不存在");
        }
        if(!srcFile.isFile()){
            throw new IllegalArgumentException(srcFile+"不是文件");
        }
        FileInputStream in = new FileInputStream(srcFile);
        FileOutputStream out = new FileOutputStream(destFile);
        int c ;
        while((c = in.read())!=-1){//read()不帶參數的read返回的是讀到的字節內容；當全部讀完后返回的都是是-1；
            out.write(c);
            out.flush();
        }
        in.close();
        out.close();
    }
}

測試類：

package com.study.io;import java.io.File;
import java.io.IOException;import org.junit.Test;public class IOUtilTest {@Testpublic void testPrintHex() {try {IOUtil.printHex("D:\\Javaio\\FileUtils.java");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}@Testpublic void testPrintHexByByteArray() {try {long start = System.currentTimeMillis();//當前時間與協調世界時 1970 年 1 月 1 日午夜之間的時間差（以毫秒為單位測量）//IOUtil.printHexByByteArray("e:\\javaio\\FileUtils.java");//IOUtil.printHex("e:\\javaio\\1.mp3");IOUtil.printHexByByteArray("e:\\javaio\\1.mp3");System.out.println();long end = System.currentTimeMillis();System.out.println(end - start);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}@Testpublic void testCopyFile(){try {IOUtil.copyFile(new File("d:\\javaio\\1.txt"), new File("d:\\javaio\\1copy.txt"));} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}@Testpublic void testCopyFileByBuffer(){try {long start = System.currentTimeMillis();/*IOUtil.copyFileByByte(new File("e:\\javaio\\1.mp3"), new File("e:\\javaio\\2.mp3"));*/  //兩萬多毫秒/*IOUtil.copyFileByBuffer(new File("e:\\javaio\\1.mp3"), new File("e:\\javaio\\3.mp3"));//一萬多毫秒*/IOUtil.copyFile(new File("e:\\javaio\\1.mp3"), new File("e:\\javaio\\4.mp3"));//7毫秒long end = System.currentTimeMillis();System.out.println(end - start );} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} }
}

五、字符流（Reader、Writer）

?

package com.study.io;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;

public class IsrAndOswDemo {
    public static void main(String[] args)throws IOException {
        FileInputStream in = new FileInputStream("e:\\javaio\\utf8.txt");
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(in,"utf-8");//默認項目的編碼,操作的時候，要寫文件本身的編碼格式

        FileOutputStream out = new FileOutputStream("e:\\javaio\\utf81.txt");
        OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(out,"utf-8");
        /*int c ;
  while((c = isr.read())!=-1){
   System.out.print((char)c);
  }*/
        char[] buffer = new char[8*1024];
        int c;
        /*批量讀取，放入buffer這個字符數組，從第0個位置開始放置，最多放buffer.length個返回的是讀到的字符的個數*/
        while(( c = isr.read(buffer,0,buffer.length))!=-1){
            String s = new String(buffer,0,c);
            System.out.print(s);
            osw.write(buffer,0,c);
            osw.flush();
        }
        isr.close();
        osw.close();

    }

}

?? 字符流之文件讀寫流（FileReader/FileWriter）?

? 字符流的過濾器

六、對象的序列化和反序列化

示例：

?注意：

?序列化拓展文章：

深入分析Java的序列化與反序列化

Java 序列化的高級認識（轉載）