流的概念和作用

  1. 流是一组有顺序的，有起点和终点的字节集合，是对数据传输的总称或抽象。即数据在两设备间的传输称为流，**流的本质是数据传输，根据数据传输特性将流抽象为各种类，方便更直观的进行数据操作。**

IO流的分类

  • 根据处理数据类型的不同分为：字符流和字节流
  • 根据数据流向不同分为：输入流和输出流
  • 根据是否直接处理数据，Java io又分为节点流和处理流，节点流是真正直接处理数据的；处理流是装饰加工节点流的。

字节流：以 8 位（即 1 byte，8 bit）作为一个数据单元，数据流中最小的数据单元是字节。
字符流：以 16 位（即 1 char，2 byte，16 bit）作为一个数据单元，数据流中最小的数据单元是字符， Java 中的字符是 Unicode 编码，一个字符占用两个字节。

字节流和字符流的区别：

  • 读写单位不同：字节流以字节（8bit）为单位，字符流以字符为单位，根据码表映射字符，一次可能读多个字节。
  • 处理对象不同：字节流能处理所有类型的数据（如图片、avi等），而字符流只能处理字符类型的数据。
  • 字节流没有缓冲区，是直接输出的，而字符流是输出到缓冲区的。因此在输出时，字节流不调用 colse() 方法时，信息已经输出了，而字符流只有在调用 close() 方法关闭缓冲区时，信息才输出。要想字符流在未关闭时输出信息，则需要手动调用 flush() 方法。

IOStream.png

Java IO流对象

1.输入字节流InputStream

  1. InputStream 是所有的输入字节流的父类，它是一个抽象类。
  2. ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream 是三种基本的介质流，它们分别从Byte 数组、StringBuffer、和本地文件中读取数据。PipedInputStream 是从与其它线程共用的管道中读取数据，与Piped 相关的知识后续单独介绍。
  3. ObjectInputStream 和所有FilterInputStream 的子类都是装饰流（装饰器模式的主角）。

2.输出字节流OutputStream

  1. OutputStream 是所有的输出字节流的父类，它是一个抽象类。
  2. ByteArrayOutputStream、FileOutputStream 是两种基本的介质流，它们分别向Byte 数组、和本地文件中写入数据。PipedOutputStream 是向与其它线程共用的管道中写入数据，
  3. ObjectOutputStream 和所有FilterOutputStream 的子类都是装饰流。

3.字符输入流Reader

  1. Reader 是所有的输入字符流的父类，它是一个抽象类。
  2. CharReader、StringReader 是两种基本的介质流，它们分别将Char 数组、String中读取数据。PipedReader 是从与其它线程共用的管道中读取数据。
  3. BufferedReader 很明显就是一个装饰器，它和其子类负责装饰其它Reader 对象。
  4. FilterReader 是所有自定义具体装饰流的父类，其子类PushbackReader 对Reader 对象进行装饰，会增加一个行号。
  5. InputStreamReader 是一个连接字节流和字符流的桥梁，它将字节流转变为字符流。FileReader 可以说是一个达到此功能、常用的工具类，在其源代码中明显使用了将FileInputStream 转变为Reader 的方法。我们可以从这个类中得到一定的技巧。Reader 中各个类的用途和使用方法基本和InputStream 中的类使用一致。后面会有Reader 与InputStream 的对应关系。

4.字符输出流Writer

  1. Writer 是所有的输出字符流的父类，它是一个抽象类。
  2. CharArrayWriter、StringWriter 是两种基本的介质流，它们分别向Char 数组、String 中写入数据。PipedWriter 是向与其它线程共用的管道中写入数据，
  3. BufferedWriter 是一个装饰器为Writer 提供缓冲功能。
  4. PrintWriter 和PrintStream 极其类似，功能和使用也非常相似。
  5. OutputStreamWriter 是OutputStream 到Writer 转换的桥梁，它的子类FileWriter 其实就是一个实现此功能的具体类（具体可以研究一SourceCode）。功能和使用和OutputStream 极其类似，后面会有它们的对应图。

5.字符流与字节流转换

转换流的特点：

  1. 其是字符流和字节流之间的桥梁
  2. 可对读取到的字节数据经过指定编码转换成字符
  3. 可对读取到的字符数据经过指定编码转换成字节

何时使用转换流？

  1. 当字节和字符之间有转换动作时；
  2. 流操作的数据需要编码或解码时。

具体的对象体现：

  1. InputStreamReader:字节到字符的桥梁
  2. OutputStreamWriter:字符到字节的桥梁

6.处理流

处理流是对一个已存在的流的连接和封装，通过所封装的流的功能调用实现数据读写。如 BufferedReader。

常用处理流（通过关闭处理流里面的节点流来关闭处理流）

  • 缓冲流 ：BufferedInputStrean，BufferedOutputStream，BufferedReader ，BufferedWriter，需要父类作为参数构造，增加缓冲功能，避免频繁读写硬盘，可以初始化缓冲数据的大小，由于带了缓冲功能，所以就写数据的时候需要使用 flush 方法，另外，BufferedReader 提供一个 readLine( ) 方法可以读取一行，而 FileInputStream 和 FileReader 只能读取一个字节或者一个字符，因此 BufferedReader 也被称为行读取器。
  • 转换流：InputStreamReader，OutputStreamWriter，要 inputStream 或 OutputStream 作为参数，实现从字节流到字符流的转换，我们经常在读取键盘输入（System.in）或网络通信的时候，需要使用这两个类。
  • 数据流：DataInputStream，DataOutputStream，提供将基础数据类型写入到文件中，或者读取出来。

7.节点流

  • 文件流：FileInputStream，FileOutputStrean，FileReader，FileWriter，它们都会直接操作文件，直接与 OS 底层交互。因此他们被称为节点流 ，注意：使用这几个流的对象之后，需要关闭流对象，因为 java 垃圾回收器不会主动回收。不过在 Java7 之后，可以在 try() 括号中打开流，最后程序会自动关闭流对象，不再需要显示地 close。
  • 数组流：ByteArrayInputStream，ByteArrayOutputStream，CharArrayReader，CharArrayWriter，对数组进行处理的节点流。
  • 字符串流：StringReader，StringWriter，其中 StringReader 能从 String 中读取数据并保存到 char 数组。
  • 管道流：PipedInputStream，PipedOutputStream，PipedReader，PipedWrite，对管道进行处理的节点流。