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Java IO---缓冲流和转换流

LucasBlog 2019-12-19 21:17 原文

一. 缓冲流

​ 缓冲流是处理流的一种，也叫高效流，是对4个基本输入输出流的增强，它让输入输出流具有1个缓冲区，能显著减小与外部的IO次数，从而提高读写的效率，并且提供了一些额外的读写方法。

​ 因为是对4个基本输入输出流的增强，因此缓冲流也有4个，分为字节缓冲流和字符缓冲流。

  • 字节缓冲流：BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream
  • 字符缓冲流：BufferedReader 和 BufferedWriter

1.字节缓冲流

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。
  • 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。

常用方法：

​ 字节缓冲流常用方法基本与字节流的方法一样。

示例：通过复制大文件测试缓冲流的效率

使用基本流：

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

public class TestBuffered {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("File\\new.tar.gz");
        FileInputStream fis = new FileInputStream("test.tar.gz");

        int len;
        byte[] bytes = new byte[1024];

        long start = System.currentTimeMillis();

        while((len = fis.read(bytes)) != -1) {
            fos.write(bytes, 0, len);
        }
        System.out.println("使用时间:" + (System.currentTimeMillis() - start) + "毫秒");

        fos.close();
        fis.close();
    }
}

耗时：36719毫秒

使用缓冲流：

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.IOException;

public class TestBuffered {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // FileOutputStream fos = new FileOutputStream("File\\new.tar.gz");
        // FileInputStream fis = new FileInputStream("test.tar.gz");
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("File\\new.tar.gz"));
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("test.tar.gz"));

        int len;
        byte[] bytes = new byte[1024];

        long start = System.currentTimeMillis();

        while((len = bis.read(bytes)) != -1) {
            bos.write(bytes, 0, len);
        }
        System.out.println("使用时间:" + (System.currentTimeMillis() - start) + "毫秒");

        bos.close();
        bis.close();
    }
}

耗时：26595毫秒

2. 字符缓冲流

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。
  • 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。

常用方法：

​ 字符缓冲流的基本方法与普通字符流基本一致。

特有方法：

​ 字符缓冲流新有的方法：

  • BufferedWriter：void newLine() 写入一个行分隔符。根据系统属性定义换行符
  • BufferedReader：String readLine() 读取一个文本行。每次读取一行

示例：void newLine()

import java.io.*;
import java.io.IOException;

public class TestBuffered {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("File\\b.txt"));

        bw.write("你好");
        bw.newLine();   // 换行

        bw.write("我是中国人");
        bw.newLine();   // 换行

        bw.close();
    }
}

示例：String readLine()

import java.io.*;
import java.io.IOException;

public class TestBuffered {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("File\\a.txt"));

        String line;

        while ((line = br.readLine()) != null) {
            System.out.println(line);
        }
        br.close();
    }
}

注意：

​ readLine()读取到末尾后再读取，返回的是null，不再是-1了。

二.转换流

​ 讲到转换流之前，涉及到一个编码与解码的问题，一般来说，使用规则A编码，则需要使用A规则解码才可以正常显示文本符号，而在Java中不同的编码方式，中文所占的字节数不同，所以当使用不同编码时，需要对应的编码方式的解码才能正常显示中文，否则将会导致乱码的现象。比如使用GBK编码，却用UTF-8解码，将会变成乱码。

​ 讲到编码就会提到一个叫字符集的东西，字符集也叫编码表，是一个系统支持的所有字符的集合。常见的字符集有：ASCII，GBK，Unicode等。

编码相关介绍可参考：

深入分析 Java 中的中文编码问题

总之涉及到中文，今后编码格式统一都为：UTF-8

为了解决存在的乱码问题，我们需要将字节流转成字符流 或字符流转成字节流，并指定编码格式。

Java提供了两个转换流：OutputStreamWriter和InputStreamReader

1. OutputStreamWriter转换流

​ OutputStreamWriter是Writer的子类，是字符流通向字节流的桥梁，可以使用指定的charset将要写入流的字符编码成字节。它的字符集可以显示指定，否则将使用平台默认的字符集。

构造方法：

  • OutputStreamWriter(OutputStream out)：创建使用默认字符编码的 OutputStreamWriter。
  • OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName)：创建使用指定字符集的 OutputStreamWriter。

示例：指定编码写文件

import java.io.*;

public class TestOutputStreamWriter {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        // 指定UTF-8的编码格式，写入
        OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("File\\d.txt"),"utf-8");

        osw.write("中国");
        osw.close();
    }
}

打开文件d.txt，如下图：

import java.io.*;

public class TestOutputStreamWriter {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        // 指定GBK的编码格式，写入
        OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("File\\d.txt"),"GBK");
        // OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("File\\d.txt"));
        
        osw.write("中国");
        osw.close();
    }
}

打开文件d.txt，如下图

说明：

​ 程序是在Windows下编译运行的，Windows默认编码集为GBK，所以当代码指定UTF-8编码写入文件时候，Windows下打开的是乱码；而当指定GBK编码，或者使用系统默认编码时候，Windows打开时候是正常显示的。

​ 所以，在开发中，以何种编码写入，就必须要以同种编码读取，否则会产生乱码。

2.InputStreamReader转换流

​ InputStreamReader是Reader的子类，是字节流通向字符流的桥梁，可以使用指定的charset读取字节并将其解码为字符。它的字符集可以显示指定，否则将使用平台默认的字符集。

构造方法：

  • InputStreamReader(InputStream in)：创建一个使用默认字符集的 InputStreamReader。
  • InputStreamReader(InputStream in ,String charsetName)：创建使用指定字符集的 InputStreamReader。

示例：指定编码读取文件

import java.io.*;

public class TestInputStreamReader {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 文件c.txt内容为：你好，编码为：UTF-8
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("File\\c.txt"),"UTF-8");
        int r;

        while((r = isr.read()) != -1) {
            System.out.print((char)r);
        }
        isr.close();

        System.out.println("==================");

        InputStreamReader isr1 = new InputStreamReader(new FileInputStream("File\\c.txt"),"GBK");
        int r1;

        while((r1 = isr1.read()) != -1) {
            System.out.print((char)r1); // 浣犲ソ
        }
        isr1.close();
    }
}

同理，当保存的文件的编码时UTF-8时候，只有使用UTF-8的编码去读取文件才能得到正常的显示。

3. 转换流理解图

05IO2.png

图片出处：

说明：

磁盘文件是以字节的方式存储的，内存中的程序时以字符存储的。

所以当写文件到磁盘中时，需要先将程序中的数据（字符）使用OutputStreamWriter转换为字节，在写入文件（因此OutputStreamWriter就是字符到字节的桥梁)

当从磁盘中读取文件时，文件是以字节的方式存储的，所以需要先将字节使用InputStreamReader转换为字符，再读取到内存的程序中。（因此InputStreamReader就是字节到字符的桥梁）

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