装饰者模式

Java I/O 使用了装饰者模式来实现。以 InputStream 为例，

  • InputStream 是抽象组件；
  • FileInputStream 是 InputStream 的子类，属于具体组件，提供了字节流的输入操作；
  • FilterInputStream 属于抽象装饰者，装饰者用于装饰组件，为组件提供额外的功能。例如 BufferedInputStream 为 FileInputStream 提供缓存的功能。

Java基础——IO进阶 - 图1

实例化一个具有缓存功能的字节流对象时，只需要在 FileInputStream 对象上再套一层 BufferedInputStream 对象即可。

  1. FileInputStream fileInputStream =new FileInputStream(filePath);
  2. BufferedInputStream bufferedInputStream =new BufferedInputStream(fileInputStream);

DataInputStream 装饰者提供了对更多数据类型进行输入的操作，比如 int、double 等基本类型。

缓冲流

字节缓冲流

字节缓冲流构造方法

  1. public BufferedInputStream(InputStream in) ：创建一个 新的缓冲输入流。
  2. public BufferedOutputStream(OutputStream out) ： 创建一个新的缓冲输出流。

构造举例，代码如下：

  1. // 创建字节缓冲输入流 
  2. BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("bis.txt")); 
  3. // 创建字节缓冲输出流 
  4. BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("bos.txt"));

eg:

  1. public class BufferedDemo {
  2.     public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
  3.         // 记录开始时间
  4.         long start = System.currentTimeMillis();
  5.         // 创建流对象
  6.         try (
  7.             BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe"));
  8.             BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
  9.         ){
  10.             // 读写数据
  11.             int len;
  12.             byte[] bytes = new byte[8*1024];
  13.             while ((len = bis.read(bytes)) != ‐1) {
  14.                 bos.write(bytes, 0 , len);
  15.             }
  16.         } catch (IOException e) {
  17.             e.printStackTrace();
  18.         }
  19.         // 记录结束时间
  20.         long end = System.currentTimeMillis();
  21.         System.out.println("缓冲流使用数组复制时间:"+(end ‐ start)+" 毫秒");
  22.     }
  23. }

字符缓冲流

构造方法

  1. public BufferedReader(Reader in) ：创建一个 新的缓冲输入流。
  2. public BufferedWriter(Writer out) ： 创建一个新的缓冲输出流。

构造举例，代码如下：

  1. // 创建字符缓冲输入流 
  2. BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("br.txt")); 
  3. // 创建字符缓冲输出流 
  4. BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("bw.txt"));

特有方法

字符缓冲流的基本方法与普通字符流调用方式一致，不再阐述，我们来看它们具备的特有方法。

  • BufferedReader： public String readLine() : 读一行文字。
  • BufferedWriter： public void newLine() : 写一行行分隔符,由系统属性定义符号。
    readLine 方法演示，代码如下：
    1. public class BufferedReaderDemo {
    2.   public static void main(String[] args) throws IOException {
    3.        // 创建流对象
    4.       BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt"));
    5.       // 定义字符串,保存读取的一行文字
    6.       String line  = null;
    7.       // 循环读取,读取到最后返回null
    8.       while ((line = br.readLine())!=null) {
    9.           System.out.print(line);
    10.           System.out.println("‐‐‐‐‐‐");
    11.       }
    12.       // 释放资源
    13.       br.close();
    14.   }
    15. }

实现逐行输出文本文件的内容

  1. publicstaticvoid readFileContent(String filePath) throws IOException {
  3. FileReader fileReader =new FileReader(filePath);
  4. BufferedReader bufferedReader =new BufferedReader(fileReader);
  6. String line;
  7. while ((line = bufferedReader.readLine()) !=null) {
  8. System.out.println(line);
  9.     }
  11. // 装饰者模式使得 BufferedReader 组合了一个 Reader 对象
  12. // 在调用 BufferedReader 的 close() 方法时会去调用 Reader 的 close() 方法
  13. // 因此只要一个 close() 调用即可
  14.     bufferedReader.close();
  15. }

newLine 方法演示

  1. public class BufferedWriterDemo throws IOException {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException  {
  3.         // 创建流对象
  4.         BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt"));
  5.         // 写出数据
  6.         bw.write("hello");
  7.         // 写出换行
  8.         bw.newLine();
  9.         bw.write("world");
  10.         bw.newLine();
  11.         bw.write("你");
  12.         bw.newLine();
  13.         bw.write("好");
  14.         bw.newLine();
  15.         // 释放资源
  16.         bw.close();
  17.     }
  18. }

转换流

字符编码和字符集

字符编码

  • 字符编码 Character Encoding : 就是一套自然语言的字符与二进制数之间的对应规则。

计算机中储存的信息都是用二进制数表示的，而我们在屏幕上看到的数字、英文、标点符号、汉字等字符是二进制 数转换之后的结果。按照某种规则，将字符存储到计算机中，称为编码 。反之，将存储在计算机中的二进制数按照 某种规则解析显示出来，称为解码 。比如说，按照A规则存储，同样按照A规则解析，那么就能显示正确的文本f符号。反之，按照A规则存储，再按照B规则解析，就会导致乱码现象。

字符集

  • 字符集 Charset ：也叫编码表。是一个系统支持的所有字符的集合，包括各国家文字、标点符号、图形符号、数字等。

计算机要准确的存储和识别各种字符集符号，需要进行字符编码，一套字符集必然至少有一套字符编码。常见字符 集有ASCII字符集、GBK字符集、Unicode字符集等。
Java基础——IO进阶 - 图2
可见，当指定了编码，它所对应的字符集自然就指定了，所以编码才是我们最终要关心的。

  • ASCII字符集 ：
    • ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码）是基于拉丁字母的一套电脑编码系统，用于显示现代英语，主要包括控制字符（回车键、退格、换行键等）和可显示字符（英文大小写字符、阿拉伯数字和西文符号）。
    • 基本的ASCII字符集，使用7位（bits）表示一个字符，共128字符。ASCII的扩展字符集使用8位（bits）表示一个字符，共256字符，方便支持欧洲常用字符。
  • ISO-8859-1字符集：
    • 拉丁码表，别名Latin-1，用于显示欧洲使用的语言，包括荷兰、丹麦、德语、意大利语、西班牙语等。
    • ISO-5559-1使用单字节编码，兼容ASCII编码。
  • GBxxx字符集：
    • GB就是国标的意思，是为了显示中文而设计的一套字符集。
    • GB2312：简体中文码表。一个小于127的字符的意义与原来相同。但两个大于127的字符连在一起时，就表示一个汉字，这样大约可以组合了包含7000多个简体汉字，此外数学符号、罗马希腊的字母、日文的假名们都编进去了，连在ASCII里本来就有的数字、标点、字母都统统重新编了两个字节长的编码，这就是常说的”全角”字符，而原来在127号以下的那些就叫”半角”字符了。
    • GBK：最常用的中文码表。是在GB2312标准基础上的扩展规范，使用了双字节编码方案，共收录了21003个汉字，完全兼容GB2312标准，同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
    • GB18030：最新的中文码表。收录汉字70244个，采用多字节编码，每个字可以由1个、2个或4个字节组成。支持中国国内少数民族的文字，同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
  • Unicode字符集 ：
    • Unicode编码系统为表达任意语言的任意字符而设计，是业界的一种标准，也称为统一码、标准万国码。
    • 它最多使用4个字节的数字来表达每个字母、符号，或者文字。有三种编码方案，UTF-8、UTF-16和UTF-32。最为常用的UTF-8编码。
    • UTF-8编码，可以用来表示Unicode标准中任何字符，它是电子邮件、网页及其他存储或传送文字的应用中，优先采用的编码。互联网工程工作小组（IETF）要求所有互联网协议都必须支持UTF-8编码。所以，我们开发Web应用，也要使用UTF-8编码。它使用一至四个字节为每个字符编码，编码规则：
      1. 128个US-ASCII字符，只需一个字节编码。
      2. 拉丁文等字符，需要二个字节编码。
      3. 大部分常用字（含中文），使用三个字节编码。
      4. 其他极少使用的Unicode辅助字符，使用四字节编码。

        InputStreamReader

        转换流 java.io.InputStreamReader ，是Reader的子类，是从字节流到字符流的桥梁。它读取字节，并使用指定的字符集将其解码为字符。它的字符集可以由名称指定，也可以接受平台的默认字符集。
        转换流构造方法
        1. InputStreamReader(InputStream in) : 创建一个使用默认字符集的字符流。
        2. InputStreamReader(InputStream in, String charsetName) : 创建一个指定字符集的字符流。
        构造举例，代码如下：
        1. OutputStreamWriter isr = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt"));
        2. OutputStreamWriter isr2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt") , "GBK");
  1. public class ReaderDemo2 {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  3.         // 定义文件路径,文件为gbk编码
  4.         String FileName = "E:\\file_gbk.txt";
  5.         // 创建流对象,默认UTF8编码
  6.         InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName));
  7.         // 创建流对象,指定GBK编码
  8.         InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName) , "GBK"); // 定义变量,保存字符
  9.         int read;
  10.         // 使用默认编码字符流读取,乱码
  11.         while ((read = isr.read()) != ‐1) {
  12.             System.out.print((char)read); // ��Һ�  
  13.         }
  14.         isr.close();
  16.         // 使用指定编码字符流读取,正常解析
  17.         while ((read = isr2.read()) != ‐1) {
  18.             System.out.print((char)read);// 大家好         }
  19.         isr2.close();
  20.     }
  21. }

OutputStreamWriter

转换流 java.io.OutputStreamWriter ，是Writer的子类，是从字符流到字节流的桥梁。使用指定的字符集将字符编码为字节。它的字符集可以由名称指定，也可以接受平台的默认字符集。
构造方法

  • OutputStreamWriter(OutputStream in) : 创建一个使用默认字符集的字符流。
  • OutputStreamWriter(OutputStream in, String charsetName) : 创建一个指定字符集的字符流。

构造举例，代码如下：

  1. OutputStreamWriter isr = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt"));
  2. OutputStreamWriter isr2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt") , "GBK");

指定编码写出

  1. public class OutputDemo {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  3.         // 定义文件路径
  4.         String FileName = "E:\\out.txt";
  5.         // 创建流对象,默认UTF8编码
  6.         OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName));
  7.         // 写出数据
  8.         osw.write("你好"); // 保存为6个字节
  9.         osw.close();
  11.         // 定义文件路径
  12.         String FileName2 = "E:\\out2.txt";
  13.         // 创建流对象,指定GBK编码
  14.         OutputStreamWriter osw2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName2),"GBK");
  15.         // 写出数据
  16.         osw2.write("你好");// 保存为4个字节
  17.         osw2.close();
  18.     }
  19. }

转换流理解图解

转换流是字节与字符间的桥梁！
Java基础——IO进阶 - 图3