Java程序設計基礎 課件 第9章 Java輸入輸出

第九章Java輸入/輸出9.1輸入/輸出的基本概念9.2輸入/輸出類層次結(jié)構9.3面向字節(jié)的輸入/輸出9.4面向字符輸入/輸出9.5其它輸入/輸出流9.6File類本章小結(jié)

9.1輸入/輸出的基本概念

Java是使用“流(Stream)”的概念來進行輸入/輸出的?！傲鳌睂嵸|(zhì)是Java預定義的對不同情況進行輸入/輸出操作的類，“流”對象就是這些類產(chǎn)生的對象，在進行輸入/輸出的時候就是由這些類產(chǎn)生的對象來完成相應操作的。

9.1.1輸入與輸出

Java的輸入/輸出是指相對于程序而言，程序與外部進行的數(shù)據(jù)輸入和輸出的操作。

程序中的輸入與輸出操作很常見，比如從鍵盤上讀取數(shù)據(jù)、從文件讀取數(shù)據(jù)、向文件寫出數(shù)據(jù)等。通過輸入與輸出操作，可以將程序中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)輸出到外界，也可以從外界輸入數(shù)據(jù)到程序中，Java語言使用流對象來實現(xiàn)這些輸入/輸出操作，流對象對數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作屏蔽了具體的細節(jié)，讓Java程序員更為方便地操縱數(shù)據(jù)流向。

首先要明確輸入/輸出的方向：輸入/輸出一定是相對于程序而言的。

(1)相對于程序而言，數(shù)據(jù)是進來的，就稱之為輸入/讀入(input/read)。

(2)相對于程序而言，數(shù)據(jù)是出去的，就稱之為輸出/寫出(output/write)。

如圖9-1所示，避免“讀出”、“寫入”這樣含糊不清的說法。

圖9-1Java相對于程序的輸入/輸出

9.1.2流對象

1.輸入流對象

可以將圖9-1中“程序”左邊的箭頭視為輸入流對象，有能力將數(shù)據(jù)輸入到程序中的對象，就可以視為輸入流對象。輸入流對象對應數(shù)據(jù)源端，數(shù)據(jù)要從外部輸入到程序中，就要說明數(shù)據(jù)源端是什么、在哪里，然后該輸入流對象就采用相應的輸入方法來將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)源端輸入到程序。

2.輸出流對象

圖9-1中“程序”右邊的箭頭可以視為輸出流對象，有能力將數(shù)據(jù)輸出到程序外部的對象，就可以視為輸出流對象。輸出流對象對應接收端，數(shù)據(jù)要從程序輸出到外部，就要說明接收端是什么、在哪里，然后輸出流對象采用相應的輸出方法將數(shù)據(jù)從程序輸出到接收端。

3．緩沖流對象

以文件的輸入/輸出為例，內(nèi)存中的程序要和磁盤中的文件進行數(shù)據(jù)輸入/輸出，然而二者速度不匹配，磁盤文件的操作比內(nèi)存的操作慢很多。顯然，在這樣的情況下每次輸入/輸出一個字節(jié)的效率是非常低的。為了提高數(shù)據(jù)的傳輸效率，通常使用緩沖流(BufferedStream)來提高數(shù)據(jù)的輸入/輸出效率。

4．字節(jié)流/字符流

進行數(shù)據(jù)的輸入/輸出時，需要確定數(shù)據(jù)輸入/輸出的基本單位是什么。

(1)字節(jié)流：即每次輸入/輸出是按字節(jié)進行(1B?=?8bit)的。這種方式是最基本的輸入/輸出方式，能夠?qū)λ袛?shù)據(jù)進行輸入/輸出(計算機中的所有數(shù)據(jù)是以0和1來存儲的)。字節(jié)流又被稱為二進制字節(jié)流(binarybytestream)或位流(bitsstream)。

(2)字符流：字符流的基本單位是字符char，是針對字符優(yōu)化了的輸入/輸出。Java的char是采用2個字節(jié)的Unicode編碼，所以字符流一次輸入/輸出2個字節(jié)，針對字符類型數(shù)據(jù)進行輸入/輸出較為方便且效率高。

9.2輸入/輸出類層次結(jié)構

為了便于程序員進行輸入/輸出操作，屏蔽輸入/輸出的細節(jié)，Java將相關輸入/輸出操作封裝在相應的類中，這些類放置在java.io包里，如圖9-2所示。

圖9-2Java輸入/輸出類層次圖

在java.io包中有4個基本類，即InputStream、OutputStream及Reader、Writer類，它們分別處理字節(jié)流和字符流，根據(jù)數(shù)據(jù)源端和接收端的不同以及輸入/輸出方式的不同，它們下面還有若干子類。除了這4個基本類，另外還有File類以及隨機訪問文件類RandomAccessFile等。

9.3面向字節(jié)的輸入/輸出

InputStream和OutputStream類是Java中用來處理以字節(jié)(Byte)為單位的輸入/輸出流的，這兩個類下面還有更為具體的面向字節(jié)的輸入/輸出類，用以處理各種不同的輸入/輸出。還是以文件為例，它們可以處理二進制文件(binaryfile)、文本文件、圖片聲音文件等等，所有文件在外部存儲器上都是以位和字節(jié)的方式存儲數(shù)據(jù)的，所以都可以使用面向字節(jié)的輸入/輸出流對各種文件進行輸入/輸出(對于文本文件，使用下一節(jié)將介紹的面向字符的輸入/輸出流進行操作更為方便)。

我們以文件的輸入/輸出為例進行介紹，這也是最常見的輸入/輸出方式。對于文件，按字節(jié)的方式進行輸入/輸出，主要將使用下面兩個類：

(1)?FileInputStream：面向字節(jié)的文件輸入流。

(2)?FileOutputStream：面向字節(jié)的文件輸出流。

9.3.1面向字節(jié)的文件輸入流

FileInputStream的主要方法如表9-1所示。

read()方法有以下三個重載形式：

(1)將數(shù)據(jù)源端的1個字節(jié)輸入到程序中。

(2)將數(shù)據(jù)源端的多個字節(jié)輸入到程序中(與數(shù)據(jù)源端字節(jié)多少、程序接收字節(jié)的byte數(shù)組大小有關，一般情況下程序員控制二者相等)。

(3)將數(shù)據(jù)源端中指定的字節(jié)輸入到程序中(指定偏移量和字節(jié)數(shù))。

如何構造FileInputStream類的對象呢？主要有兩種方式：

(1)通過String形式的文件路徑-文件名來構造FileInputStream類對象。

(2)通過一個File類對象來構造FileInputStream類對象(File類后面將詳細討論)。

程序結(jié)果：

9.3.2面向字節(jié)的文件輸出流

FileOutputStream的主要方法如表9-2所示。

從表9-2可以看出，F(xiàn)ileOutputStream的主要方法是write()，與FileInputStream類似，也是具有三個重載方法：

(1)將單個的字節(jié)寫出到輸出流對應的接收端：

write(int

b)

(2)將byte數(shù)組的所有字節(jié)一次性輸出到接收端：

write(byte[]

b)

(3)將byte數(shù)組的指定字節(jié)輸出到接收端：

write(byte[]

b,int

off,int

len)

下面在上述程序的基礎上進行下列操作：將d盤javaCode目錄下的a.jpg文件輸入到程序的b數(shù)組中，然后將b數(shù)組中的字節(jié)元素依次輸出到同目錄下的b.jpg文件中，這相當于對文件的復制操作。

9.3.3帶緩沖的字節(jié)輸入/輸出流

對數(shù)據(jù)流的每次操作若都是以字節(jié)為單位進行的，每次輸入/輸出一個字節(jié)，效率將是非常低的。那么，如何提高輸入/輸出的效率？一個有效的解決方法就是以帶緩沖的方式來進行輸入/輸出，將使用下面兩個類來完成：

(1)字節(jié)緩沖輸入流：BufferedInputStream。

(2)字節(jié)緩沖輸出流：BufferedOutputStream。

具體是先產(chǎn)生一個面向字節(jié)的文件輸入/輸出流對象，然后將該對象作為緩沖流構造函數(shù)的參數(shù)，從而“包裝”成一個緩沖流對象，使用該緩沖流對象進行read和write操作就具有緩沖的方式，如圖9-3所示。

圖9-3“包裝”緩沖輸入/輸出對象

對文件按字節(jié)進行輸入/輸出有以下幾種方式：

(1)采用循環(huán)一個一個字節(jié)地輸入/輸出。

(2)對(1)加緩沖輸入/輸出方式。

(3)使用byte數(shù)組作為參數(shù)，一次性輸入/輸出多個字節(jié)。

(4)對(3)加緩沖輸入/輸出方式。

程序結(jié)果：

程序結(jié)果：

程序結(jié)果

程序結(jié)果：

9.3.4格式化輸入/輸出流

進行輸入/輸出的主要是兩種單位，即字節(jié)、字符，但有時會希望一次輸入/輸出一個int整數(shù)數(shù)據(jù)(4字節(jié))，或者一個double數(shù)據(jù)(8字節(jié))等基本類型數(shù)據(jù)，這種情況就可以使用下面兩個類來完成：

(1)格式化字節(jié)輸入流：DataInputStream。

(2)格式化字節(jié)輸出流：DataOutputStream。

如圖9-4所示，還是使用“包裝”的方式。圖9-4“包裝”格式化輸入/輸出對象

如圖9-4所示，先產(chǎn)生基本的輸入/輸出對象fin和fout，然后進行“包裝”，產(chǎn)生格式化輸入/輸出流對象din和dout；使用din和dout對象就具有新的輸入/輸出方法，能夠按照各種基本數(shù)據(jù)類型進行輸入/輸出，這就是格式化輸入/輸出。

下面先使用格式化字節(jié)輸出流輸出幾個基本數(shù)據(jù)到a.bat文件中，然后使用格式化字節(jié)輸入流來讀取這些基本數(shù)據(jù)。

(1)格式化字節(jié)輸出流：DataOutputStream。該類除了具有一般的write()方法重載之外，新增了專門對Java的基本類型數(shù)據(jù)以及字符串進行輸出的方法：

程序結(jié)果：

使用記事本打開a.bat，可以看到下面的結(jié)果：

(2)格式化字節(jié)輸入流：DataInputStream。該類除了具有一般的read()方法重載之外，新增了專門對于Java基本數(shù)據(jù)類型進行輸入的方法：

程序結(jié)果：

9.4面向字符輸入/輸出

9.4.1面向字符的文件輸入流面向字符的文件輸入流類為FileReader，其父類為InputStreamReader，InputStreamReader的父類是Reader。FileReader類主要的方法如表9-3所示。

程序結(jié)果：

9.4.2面向字符的文件緩沖輸入流

將一個磁盤文件生成一個面向字符的文件輸入流FileReader對象，然后將該對象“包裝”成帶緩沖方式的輸入流BufferedReader對象br，如圖9-5所示。圖9-5“包裝”緩沖輸入對象

程序結(jié)果

9.4.3面向字符的文件輸出流

面向字符的文件輸出流類為FileWriter，其父類為OutputStreamReader，而OutputStreamReader的父類是Writer，其主要的方法如表9-4所示。

程序結(jié)果：

9.4.4面向字符的文件緩沖輸出流

面向字符的文件輸出緩沖流類為BufferedWriter，其父類為java.io.Writer；該類除了具有緩沖輸出方式之外還多了一個newLine()方法，該方法使用平臺自己的行分隔符概念進行換行；此概念由系統(tǒng)屬性line.separator定義，并非所有平臺都使用換行符('\n')來終止各行，因此調(diào)用此方法來終止每個輸出行要優(yōu)于直接寫入換行符。

BufferedWriter類的使用方法，同樣是先產(chǎn)生一個FileWriter對象fout，然后將該對象“包裝”成為BufferedWriter對象bout，使用bout進行面向字符的文件輸出操作就具有了緩沖方式，并且bout可以使用newLine()方法寫出一個換行到文件中。

程序結(jié)果：

9.5其它輸入/輸出流

9.5.1對象輸入/輸出流將Java程序中的一個對象寫出到外部文件的操作稱為對象序列化(objectserialize)；同樣，也可以從該文件中將對象恢復到程序中，這就實現(xiàn)了將程序中的對象保存到磁盤文件中，獨立于程序存在。一個類的對象要能被序列化，該類在定義的時候要實現(xiàn)java.io.Serializable接口；該接口只是一個標記接口，實現(xiàn)該接口無需實現(xiàn)任何方法，它只是表明該類的實例是可序列化的，滿足對象序列化的語法要求。

通過對象序列化操作，將程序中的某個對象保存到外部文件中，再將文件傳送到遠端的程序，然后由遠端的程序?qū)⑽募械膶ο蠡謴偷匠绦蛑?，這也是Java分布式計算/處理的重要技術之一。

程序結(jié)果：

9.5.2數(shù)組/字符串輸入/輸出流

如果輸入/輸出的數(shù)據(jù)源端、數(shù)據(jù)接收端為字節(jié)數(shù)組、字符數(shù)組或者字符串，如圖9-6所示，可以使用下面的類來完成輸入/輸出操作：

(1)字節(jié)數(shù)組：ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream。

(2)字符數(shù)組：CharArrayReader、CharArrayWriter。

(3)字符串：StringReader、StringWriter。

圖9-6輸入/輸出端為數(shù)組、字符串情況

前面說過輸入/輸出是相對于程序的，但是如果數(shù)據(jù)源或者接收端是程序中的數(shù)組或者字符串，進行數(shù)據(jù)傳輸時輸入/輸出是相互相對的，例如數(shù)組a要將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)組b中，可以有下列兩種方式：

(1)相對于數(shù)組b，可以將數(shù)組a作為數(shù)據(jù)源端，生成輸入流對象，將a中的數(shù)據(jù)輸入到b中。

(2)相對于數(shù)組a，可以將數(shù)組b作為數(shù)據(jù)接收端，生成輸出流對象，將a中數(shù)據(jù)輸出到b中。

9.5.3順序輸入流

SequenceInputStream類是面向字節(jié)順序輸入流類，其父類為InputStream，用以將多個輸入流按順序連接在一起，沒有對應的輸出流。當將多個輸入流連接成為單一的輸入流時，就可以按順序進行輸入操作，將其中的一個輸入流數(shù)據(jù)輸入完畢，即可開始下一個輸入流數(shù)據(jù)的輸入，直到所有的輸入流輸入完畢為止。

SequenceInputStream類的構造函數(shù)主要有兩個：

(1)?publicSequenceInputStream(InputStreams1,InputStreams2)：將兩個InputStream輸入流合并為一個SequenceInputStream輸入流對象。

(2)?publicSequenceInputStream(Enumeration<?extendsInputStream>

e)：將多個InputStream構成的枚舉對象合并成為一個SequenceInputStream輸入流對象。

程序結(jié)果

9.6File類

9.6.1File對象可以將外部存儲器中的文件、文件夾生成File類對象，只需要提供文件或者文件夾的具體路徑和名字即可，如將d盤下javaCode目錄下的FileDemo1.java文件生成File類對象f1、f2，下列這兩種方式都是正確的：

從上面四句程序的字面上看不出File對象里面是文件還是文件夾。從習慣上來說，文件一般帶后綴名，用以區(qū)分文件類型；文件夾不帶后綴名，用以保存文件或子文件夾。但這只是習慣，也可以對文件夾起后綴名，而文件沒有后綴名，如圖9-7所示，F(xiàn)ileDemo.java實際是個文件夾，javaCode實際是個Java源文件。所以上面程序中，對于f1～f4對象而言，只能采用File類相應方法才能判斷出它們對應的是文件還是文件夾。

圖9-7文件和文件夾名

另外，也可以使用下列方式生成File類對象：

其中，第一個參數(shù)是盤符-路徑名，第二個參數(shù)是文件名/文件夾名，表示將指定盤符路徑名下的文件/文件夾生成File類對象。

9.6.2對文件進行操作

對一個文件生成一個File類對象，就能夠?qū)υ撐募M行各種操作，主要是獲取文件的信息、創(chuàng)建、刪除