第8章 Java 輸入輸出系統(tǒng)

1、第第8 8章章 Java Java 輸入輸出系統(tǒng)輸入輸出系統(tǒng)主講人：錢(qián)田芬主講人：錢(qián)田芬主要內(nèi)容主要內(nèi)容8.1 8.1 字節(jié)流字節(jié)流8.2 8.2 過(guò)濾流過(guò)濾流8.3 8.3 字符流字符流8.4 8.4 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)I/OI/O流流8.5 File8.5 File類類流流程序輸入流輸出流鍵盤(pán)顯示器打印機(jī)文件文件讀取寫(xiě)入 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，常常需要處理許多資源。這些資源有的是以文件形式保存在磁盤(pán)中，有的通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。這樣在應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)中，必須在程序中提供一種將數(shù)據(jù)源連接到應(yīng)用程序的方法。這樣的方式稱為流（stream）。 按照數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颍瑢⒘鞣譃檩斎肓骱洼敵隽?。字?jié)流和字符流字節(jié)流

2、和字符流v 字節(jié)流和字符流：按照流中元素的基本類型，流分為字節(jié)流和字符流。v 字節(jié)流是由字節(jié)組成的；字符流是由字符組成的 。Java里字符由兩個(gè)字節(jié)組成. 1字符=2字節(jié)v 字節(jié)流與字符流主要的區(qū)別是他們的的處理方式8.1 8.1 字節(jié)流字節(jié)流在java.io包中，java.io.InputStream表示字節(jié)輸入流，它是抽象類，不能實(shí)例化。InputStream類的作用是用來(lái)表示那些從不同數(shù)據(jù)源產(chǎn)生輸入的類。這些數(shù)據(jù)源有：字節(jié)數(shù)組、String對(duì)象、文件、管道及其他數(shù)據(jù)源。每一種數(shù)據(jù)源都有相應(yīng)的InputStream子類。輸入流的類層次結(jié)構(gòu)如圖8.1所示。圖圖8.1 8.1 輸入流的類層次結(jié)

3、構(gòu)輸入流的類層次結(jié)構(gòu)8.1 8.1 字節(jié)流字節(jié)流InputStream中的讀取數(shù)據(jù)的方法如下：labstract int read() throws IOException功能：讀取一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，并返回讀到的數(shù)據(jù)，如果返回-1，表示讀到了輸入流的末尾。lint read(byte b) throws IOException功能：從輸入流中讀取一定數(shù)量的字節(jié)，并將其存儲(chǔ)在緩沖區(qū)數(shù)組b中，并以整數(shù)形式返回實(shí)際讀取的字節(jié)數(shù)，如果返回-1，表示讀到了輸入流的末尾。lint read(byte b, int off, int len) throws IOException：功能：將數(shù)據(jù)讀入一個(gè)字節(jié)數(shù)組，

4、同時(shí)返回實(shí)際讀取字節(jié)數(shù)，如果返回-1，表示讀到了輸入流的末尾。off指定在數(shù)組b中存放數(shù)據(jù)的起始偏移位置，len指定讀取的最大字節(jié)數(shù)。如果返回-1，表示讀到了輸入流的末尾。lvoid close()：功能：關(guān)閉輸入流，釋放和這個(gè)流相關(guān)的系統(tǒng)資源。8.1 8.1 字節(jié)流字節(jié)流java.io.OutputStream表示字節(jié)輸出流，它也是抽象類，不能被實(shí)例化。字節(jié)輸出流的種類和字節(jié)輸入流是大致對(duì)應(yīng)的。輸出流的類層次結(jié)構(gòu)如圖8.2所示。圖圖8.2 8.2 輸出流的類層次結(jié)構(gòu)輸出流的類層次結(jié)構(gòu)8.1 8.1 字節(jié)流字節(jié)流OutputStream中的寫(xiě)入數(shù)據(jù)的方法如下：labstract void wr

5、ite(int b) throws IOException：將b的最低的一個(gè)字節(jié)寫(xiě)入此輸出流，b的高位字節(jié)(3個(gè))丟棄。lvoid write(byte b) throws IOException：將b.length個(gè)字節(jié)從指定的byte數(shù)組寫(xiě)入此輸出流。lvoid write(byte b,int off,int len)throws IOException：將指定byte數(shù)組中從偏移量 off 開(kāi)始的len個(gè)字節(jié)寫(xiě)入此輸出流。lvoid flush()throws IOException：刷新此輸出流并強(qiáng)制寫(xiě)出所有緩沖的輸出字節(jié)。lvoid close()throws IOExceptio

6、n：關(guān)閉此輸出流并釋放與此流有關(guān)的所有系統(tǒng)資源。8.1.1 8.1.1 字節(jié)數(shù)組輸入流字節(jié)數(shù)組輸入流ByteArrayInputStream類從內(nèi)存中的字節(jié)數(shù)組中讀取數(shù)據(jù)，因此它的數(shù)據(jù)源是一個(gè)字節(jié)數(shù)組。ByteArrayInputStream類本身采用了適配器設(shè)計(jì)模式，它把字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換為輸入流類型，使得程序能夠?qū)ψ止?jié)數(shù)組進(jìn)行讀操作?！纠?.18.1】使用字節(jié)數(shù)組輸入流讀取數(shù)組中的字節(jié)。8.1.2 字節(jié)數(shù)組輸出流ByteArrayOutputStream類的構(gòu)造方法如下：ByteArrayOutputStream()：創(chuàng)建一個(gè)新的字節(jié)數(shù)組輸出流。緩沖區(qū)的容量最初是32字節(jié)，如有必要可增加其大小

7、。ByteArrayOutputStream(int size)：創(chuàng)建一個(gè)新的byte數(shù)組輸出流，它具有指定大小的緩沖區(qū)容量(以字節(jié)為單位)?！纠?.2】把字符串轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組再寫(xiě)入到字節(jié)數(shù)據(jù)輸出流中。8.1.3 8.1.3 文件輸入流文件輸入流FileInputStream類用于從文件讀取數(shù)據(jù)，主要用于二進(jìn)制文件的讀(如：讀取圖像數(shù)據(jù)之類的原始字節(jié)流，要讀取文本文件，可考慮使用FileReader)，它的構(gòu)造方法如下：lFileInputStream(File file) throws FileNotFoundException：功能：通過(guò)打開(kāi)一個(gè)到實(shí)際文件的連接來(lái)創(chuàng)建一個(gè) FileInpu

8、tStream，該文件通過(guò)文件系統(tǒng)中的File對(duì)象指定。lFileInputStream(String name)throws FileNotFoundException：功能：通過(guò)打開(kāi)一個(gè)到實(shí)際文件的連接來(lái)創(chuàng)建一個(gè)FileInputStream，該文件通過(guò)文件系統(tǒng)中的路徑名name指定。【例例8.38.3】使用文件輸入流把文本文件t1.txt中的三角形圖案輸出到屏幕上。8.1.4 8.1.4 文件輸出流文件輸出流FileOutputStream類用于向文件寫(xiě)數(shù)據(jù)，主要用于二進(jìn)制文件的寫(xiě)(如：用于寫(xiě)入圖像數(shù)據(jù)之類的原始字節(jié)流，要寫(xiě)入文本文件，可考慮使用FileWriter)，它的構(gòu)造方法如下：

9、lFileOutputStream(String name) throws FileNotFoundException功能：創(chuàng)建一個(gè)向具有指定名稱的文件中寫(xiě)入數(shù)據(jù)的輸出文件流，若文件已存在，則文件中的內(nèi)容被清除。lFileOutputStream(String name, boolean append) throws FileNotFoundException功能：創(chuàng)建一個(gè)向具有指定name的文件中寫(xiě)入數(shù)據(jù)的輸出文件流。如果第二個(gè)參數(shù)為 true，則以添加方式寫(xiě)入字節(jié)，文件中的原有內(nèi)容不會(huì)被清除。lFileOutputStream(File file)throws FileNotFoundEx

10、ception功能：創(chuàng)建一個(gè)向指定File對(duì)象表示的文件中寫(xiě)入數(shù)據(jù)的文件輸出流。lFileOutputStream(File file, boolean append)throws FileNotFoundException功能：創(chuàng)建一個(gè)向指定 File對(duì)象表示的文件中寫(xiě)入數(shù)據(jù)的文件輸出流。如果第二個(gè)參數(shù)為true，則將字節(jié)寫(xiě)入文件末尾處，而不是寫(xiě)入文件開(kāi)始處。【例例8.48.4】 使用文件輸出流將100200之間能被3整除的數(shù)寫(xiě)入到文本文件中，要求每10個(gè)數(shù)一行。8.2 8.2 過(guò)濾流過(guò)濾流8.2.1 8.2.1 緩沖流類緩沖流類對(duì)于BufferedlnputStream，當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)

11、按塊讀入緩沖區(qū)，其后的讀操作則直接訪問(wèn)緩沖區(qū)。在使用BufferedOutputStream進(jìn)行輸出時(shí)，數(shù)據(jù)首先寫(xiě)入緩沖區(qū)，當(dāng)緩沖區(qū)滿時(shí)，其中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入所串接的輸出流。用該類所提供的方法flush()可以強(qiáng)制將緩沖區(qū)的內(nèi)容全部寫(xiě)入輸出流。BufferedlnputStream類的構(gòu)造方法如下：lBufferedInputStream(InputStream in)功能：創(chuàng)建一個(gè) BufferedInputStream 并保存其參數(shù)，創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)部緩沖區(qū)數(shù)組并將其存儲(chǔ)在buf中。lBufferedInputStream(InputStream in, int size)：功能：創(chuàng)建具有指定緩沖區(qū)大

12、小的 BufferedInputStream 并保存其參數(shù)，創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)度為 size 的內(nèi)部緩沖區(qū)數(shù)組并將其存儲(chǔ)在buf 中。8.2.1 8.2.1 緩沖流類緩沖流類BufferedOutputStream類的構(gòu)造方法如下：u BufferedOutputStream(OutputStream out)： 功能：創(chuàng)建一個(gè)新的緩沖輸出流，以將數(shù)據(jù)寫(xiě)入指定的底層輸出流。u BufferedOutputStream(OutputStream out, int size)： 功能：創(chuàng)建一個(gè)新的緩沖輸出流，以將具有指定緩沖區(qū)大小的數(shù)據(jù)寫(xiě)入指定的底層輸出流?！纠?.68.6】設(shè)計(jì)一個(gè)Java程序，將數(shù)p

13、之內(nèi)的所有質(zhì)數(shù)寫(xiě)入文本文件中，要求s個(gè)數(shù)一行。8.2.2 8.2.2 數(shù)據(jù)流類數(shù)據(jù)流類DataInputStream和DataOutputStream提供了讀/寫(xiě)各種基本數(shù)據(jù)類型以及String對(duì)象的方法。DataInputStream類的所有讀方法都以“read”開(kāi)頭，例如下面的方法：l readByte()：從輸入流中讀取1個(gè)字節(jié)，把它轉(zhuǎn)換為byte類型的數(shù)據(jù)。l readFloat()：從輸入流中讀取4個(gè)字節(jié)，把它轉(zhuǎn)換為float類型的數(shù)據(jù)。l readLong()：從輸入流中讀取8個(gè)字節(jié)，把它轉(zhuǎn)換為long類型的數(shù)據(jù)。l readUTF()：從輸入流中讀取若干個(gè)字節(jié)，把它轉(zhuǎn)換為采用UT

14、F-8字符編碼的字符串。8.2.2 8.2.2 數(shù)據(jù)流類數(shù)據(jù)流類DataOutputStream類的所有方法都以“write”開(kāi)頭，例如下面的方法：v writeByte()：向輸出流中寫(xiě)入byte類型的數(shù)據(jù)。v writeLong()：向輸出流中寫(xiě)入long 類型的數(shù)據(jù)。v writeFloat()：向輸出流中寫(xiě)入float類型的數(shù)據(jù)。v writeUTF()：向輸出流中寫(xiě)入按UTF編碼的數(shù)據(jù)?！纠?.78.7】用DataInputStream讀取DataOutputStream寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，保證正確讀取格式化數(shù)據(jù)。8.2.2 8.2.2 數(shù)據(jù)流類數(shù)據(jù)流類該程序的數(shù)據(jù)流向如圖8.4所示。圖圖

15、8.4 數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流8.3 8.3 字符流字符流在讀寫(xiě)文本文件時(shí)，最主要的問(wèn)題是進(jìn)行字符編碼的轉(zhuǎn)換。在文本文件中，字符有可能采用各種類型的編碼，如GBK和UTF-8字符編碼等。 String類的getBytes(String encode)方法返回字符串的特定類型的編碼，encode參數(shù)指定編碼類型。String類的不帶參數(shù)的getBytes()方法則使用本地操作系統(tǒng)的默認(rèn)字符編碼。Reader類能夠?qū)⑤敵隽髦胁捎闷渌幋a類型的字節(jié)流轉(zhuǎn)換為Unicode字符，然后在內(nèi)存中為這些Unicode字符分配內(nèi)存。Writer類能夠把內(nèi)存中的Unicode字符轉(zhuǎn)換為其他編碼類型的字節(jié)流，再寫(xiě)到輸出流中。

16、在默認(rèn)的情況下，Reader和Writer會(huì)在本地平臺(tái)的字符編碼和Unicode字符編碼之間進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換。8.3.1 8.3.1 轉(zhuǎn)換流類轉(zhuǎn)換流類字符流是建立在字節(jié)流基礎(chǔ)之上的，Java內(nèi)部可將字節(jié)流與字符流互相轉(zhuǎn)換。InputStreamReader可以將一個(gè)字節(jié)流中的若干字節(jié)解碼成字符，OutputStreamWrite將寫(xiě)入的字符編碼成若干字節(jié)后寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)流。InputStreamReader類的構(gòu)造方法如下：lInputStreamReader(InputStream in)：功能：使用當(dāng)前平臺(tái)的字符集編碼，將字節(jié)輸入流轉(zhuǎn)換成字符輸入流。lInputStreamReader(Inpu

17、tStream in,String charsetName) throws UnsupportedEncodingException：功能：使用指定的字符集編碼，將字節(jié)輸入流轉(zhuǎn)換成字符輸入流。OutputStreamWriter類的構(gòu)造方法：lOutputStreamWriter(OutputStream out)：功能：使用當(dāng)前平臺(tái)字符集編碼，將字節(jié)輸出流轉(zhuǎn)換成字符輸出流。lOutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName) throws UnsupportedEncodingException：功能：使用指定的字符集編碼，將字節(jié)

18、輸出流轉(zhuǎn)換成字符輸出流。【例例8.98.9】使用字符輸入流和字符輸出流。8.3.2 FileReader和和FileWriterFileReader和FileWriter只能按照平臺(tái)默認(rèn)的字符編碼進(jìn)行字符的讀/寫(xiě)，若要指定字符的編碼，請(qǐng)使用InputStreamReader和OutputStreamWriter。FileReader的構(gòu)造方法如下：lFileReader(String fileName)throws FileNotFoundException：功能：在給定從中讀取數(shù)據(jù)的文件名的情況下創(chuàng)建一個(gè)新 FileReader。lFileReader(File file)throws Fi

19、leNotFoundException：功能：在給定從中讀取數(shù)據(jù)的 File 的情況下創(chuàng)建一個(gè)新 FileReader。FileWriter的構(gòu)造方法：lFileWriter(File file,boolean append)throws IOException：功能：根據(jù)給定的File對(duì)象構(gòu)造一個(gè)FileWriter對(duì)象。如果第二個(gè)參數(shù)為 true，則將字符以添加方式寫(xiě)入文件末尾處。若為false，則原有文件內(nèi)容被清除，以便寫(xiě)入新文件。lFileWriter(String fileName,boolean append)throws IOException：功能：根據(jù)給定的文件名以及指示是否

20、附加寫(xiě)入數(shù)據(jù)的 boolean 值來(lái)構(gòu)造 FileWriter 對(duì)象，若append為false，則原有文件內(nèi)容被清除?！纠?.108.10】將九九乘法表寫(xiě)入到文本文件t7.txt中。8.3.3 BufferedReader和和BufferedWriter文本行是以回車、換行結(jié)束的字符序列，有時(shí)以文本行為基本單位進(jìn)行文本讀取與處理更方便。BufferedReader和BufferedWriter這個(gè)帶緩沖的字符流，可用于以文本行為基本單位進(jìn)行處理的場(chǎng)合。如要求從鍵盤(pán)讀入一個(gè)整數(shù)值123，可將鍵盤(pán)變成一個(gè)帶緩沖的字符輸入流，一次讀入串123，然后用Integer.parseInt(123)轉(zhuǎn)換

21、成整數(shù)123。表8.1列出了BufferedReader類的常用方法，其他方法都是重寫(xiě)了Reader類中所提供的方法。方方 法法功功 能能BufferedReader(Reader in)BufferedReader(Reader in)將字符輸入流將字符輸入流inin轉(zhuǎn)換成帶緩沖的字符流，字符緩沖轉(zhuǎn)換成帶緩沖的字符流，字符緩沖區(qū)大小為系統(tǒng)默認(rèn)值區(qū)大小為系統(tǒng)默認(rèn)值BufferedReader(Reader inBufferedReader(Reader in，int sz)int sz)將字符輸入流將字符輸入流inin轉(zhuǎn)換成帶緩沖的字符流，字符緩沖轉(zhuǎn)換成帶緩沖的字符流，字符緩沖區(qū)大小為區(qū)大小為

22、szszS t r i n g r e a d L i n e ( ) t h r o w s S t r i n g r e a d L i n e ( ) t h r o w s IOExceptionIOException從輸入流中讀取一行字符，行結(jié)束標(biāo)志為回車符從輸入流中讀取一行字符，行結(jié)束標(biāo)志為回車符(r)(r)、換行符、換行符(n)(n)、或者連續(xù)的回車換行符、或者連續(xù)的回車換行符(rn)(rn)。若讀到流結(jié)束，則返回。若讀到流結(jié)束，則返回nullnull。若流中。若流中暫時(shí)無(wú)數(shù)據(jù)可讀，則該方法進(jìn)入阻塞狀態(tài)。注意：暫時(shí)無(wú)數(shù)據(jù)可讀，則該方法進(jìn)入阻塞狀態(tài)。注意：返回的字符串中不含行結(jié)束

23、符返回的字符串中不含行結(jié)束符表表8.1 BufferedReader類的方法類的方法8.3.3 8.3.3 BufferedReader和和BufferedWriter表8.2列出了BufferedWriter類的常用方法，其他方法都是重寫(xiě)了Writer類中所提供的方法。方方 法法功功 能能BufferedWriter(Writer out)BufferedWriter(Writer out)將字符輸出流將字符輸出流outout轉(zhuǎn)換成帶緩沖的字符輸出流，字轉(zhuǎn)換成帶緩沖的字符輸出流，字符緩沖區(qū)大小為系統(tǒng)默認(rèn)值符緩沖區(qū)大小為系統(tǒng)默認(rèn)值BufferedWriter(Writer outBuffere

24、dWriter(Writer out，int int sz)sz)構(gòu)造函數(shù)：將字符輸出流構(gòu)造函數(shù)：將字符輸出流outout轉(zhuǎn)換成帶緩沖的字符轉(zhuǎn)換成帶緩沖的字符輸出流，字符緩沖區(qū)大小為輸出流，字符緩沖區(qū)大小為szszvoid newLine() throws void newLine() throws IOExceptionIOException寫(xiě)入行結(jié)束標(biāo)記，該標(biāo)記不是簡(jiǎn)單的換行符寫(xiě)入行結(jié)束標(biāo)記，該標(biāo)記不是簡(jiǎn)單的換行符(n)(n)，而是由系統(tǒng)定義的屬性而是由系統(tǒng)定義的屬性line.separatorline.separator。表表8.2 BufferedWriter類方法類方法8.4 8.4

25、 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)I/OI/OJava中的I/O流，并不是存在于整個(gè)程序運(yùn)行的生命周期中。對(duì)流的操作完畢時(shí)，就應(yīng)該適時(shí)的關(guān)閉流。但對(duì)于某些操作，例如向控制臺(tái)不時(shí)的輸出信息，如果每次都要打開(kāi)流，再關(guān)閉流，這樣很不方便。為此，java.lang.System類中提供三個(gè)靜態(tài)常量：lstatic final InputStream in：功能：“標(biāo)準(zhǔn)”輸入流，流已打開(kāi)并準(zhǔn)備提供輸入數(shù)據(jù)。通常，此流對(duì)應(yīng)于鍵盤(pán)輸入或者由主機(jī)環(huán)境或用戶指定的另一個(gè)輸入源。lstatic final PrintStream out：功能：“標(biāo)準(zhǔn)”輸出流，此流已打開(kāi)并準(zhǔn)備接受輸出數(shù)據(jù)。通常，此流對(duì)應(yīng)于顯示器輸出或者由主機(jī)環(huán)境或用戶指

26、定的另一個(gè)輸出目標(biāo)。lstatic final PrintStream err：功能：“標(biāo)準(zhǔn)”錯(cuò)誤輸出流。此流已打開(kāi)并準(zhǔn)備接受輸出數(shù)據(jù)。通常，此流對(duì)應(yīng)于顯示器輸出或者由主機(jī)環(huán)境或用戶指定的另一個(gè)輸出目標(biāo)。8.4.1 8.4.1 重新包裝標(biāo)準(zhǔn)重新包裝標(biāo)準(zhǔn)I/O 【例例8.138.13】 用BufferedReader包裝System.in，這需要中間類InputStreamReader把System.in轉(zhuǎn)換成Reader。package org.iostream;import java.io.*;public class PackStandardIO public static void ma

27、in(String args) throws IOException BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in);PrintWriter out =new PrintWriter(System.out,true);/ 包裝標(biāo)準(zhǔn)輸出String s;while (s = br.readLine() != null & s.length() != 0)out.println(s.toUpperCase();/ 把字符串轉(zhuǎn)換為大寫(xiě)程序運(yùn)行結(jié)果：abcdefghijkABCDEFGHIJK8.4

28、.2 8.4.2 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)I/OI/O重定向重定向在默認(rèn)情況下，標(biāo)準(zhǔn)輸入流從鍵盤(pán)讀取數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)輸出流和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出流向控制臺(tái)輸出數(shù)據(jù)。Java的System類提供了一些簡(jiǎn)單的靜態(tài)方法調(diào)用，允許對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入、輸出和錯(cuò)誤I/O進(jìn)行重定向：lstatic void setIn(InputStream in)：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入流重定向。lstatic void setOut(PrintStream out)：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸出流重定向。lstatic void setErr(PrintStream err)：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出流重定向。對(duì)象流對(duì)象流要以對(duì)象數(shù)據(jù)為單位進(jìn)行讀寫(xiě)，如果要想保存對(duì)象數(shù)據(jù)，首先需要打開(kāi)一個(gè)ObjectOutputStream對(duì)象，格式如下：ObjectOutputStream out=new ObjectOutputSt