Java IO

Posted on | In |

Java IO

流

Java IO流是既可以从中读取，也可以写入到其中的数据流。正如这个系列教程之前提到过的，流通常会与数据源、数据流向目的地相关联，比如文件、网络等等。

流和数组不一样，不能通过索引读写数据。在流中，你也不能像数组那样前后移动读取数据，除非使用RandomAccessFile 处理文件。流仅仅只是一个连续的数据流。

某些类似PushbackInputStream 流的实现允许你将数据重新推回到流中，以便重新读取。然而你只能把有限的数据推回流中，并且你不能像操作数组那样随意读取数据。流中的数据只能够顺序访问。

Java IO流通常是基于字节或者基于字符的。字节流通常以“stream”命名，比如InputStream和OutputStream。除了DataInputStream 和DataOutputStream 还能够读写int, long, float和double类型的值以外，其他流在一个操作时间内只能读取或者写入一个原始字节。

字符流通常以“Reader”或者“Writer”命名。字符流能够读写字符(比如Latin1或者Unicode字符)。可以浏览Java Readers and Writers获取更多关于字符流输入输出的信息。

  • InputStream

java.io.InputStream类是所有Java IO输入流的基类。如果你正在开发一个从流中读取数据的组件，请尝试用InputStream替代任何它的子类(比如FileInputStream)进行开发。这么做能够让你的代码兼容任何类型而非某种确定类型的输入流。

然而仅仅依靠InputStream并不总是可行。如果你需要将读过的数据推回到流中，你必须使用PushbackInputStream，这意味着你的流变量只能是这个类型，否则在代码中就不能调用PushbackInputStream的unread()方法。

通常使用输入流中的read()方法读取数据。read()方法返回一个整数，代表了读取到的字节的内容(译者注：0 ~ 255)。当达到流末尾没有更多数据可以读取的时候，read()方法返回-1。

  • OutputStream

java.io.OutputStream是Java IO中所有输出流的基类。如果你正在开发一个能够将数据写入流中的组件，请尝试使用OutputStream替代它的所有子类。
-组合流

你可以将流整合起来以便实现更高级的输入和输出操作。比如，一次读取一个字节是很慢的，所以可以从磁盘中一次读取一大块数据，然后从读到的数据块中获取字节。为了实现缓冲，可以把InputStream包装到BufferedInputStream中。

字节和字符数组

Java中的字节和字符数组，经常被用于临时存储应用程序内部的数据，所以数组也是常见的数据来源以及数据流目的地。如果你在程序执行过程中需要频繁访问文件的内容，你可能会愿意将文件加载到数组中去。当然你可以通过索引直接访问这些数组。但是如果你有一个组件的设计初衷是从InputStream或者Reader而非数组中读取某些数据呢？

  • 通过InputStream或者Reader读取数组

为了让你的组件能够从数组中读取数据，你需要把字节或者字符数组包装到一个ByteArrayInputStream或者CharArrayReader中。这种方式允许通过包装好的stream或者reader读取数组中的字节或者字符数据。

这是一个简单的示例：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
byte[] bytes = new byte[1024]; 
//write data into byte array...  
InputStream input = new ByteArrayInputStream(bytes);  
//read first byte 
int data = input.read(); 

while(data != -1) {
    //do something with data
    //read next byte      
    data = input.read(); 
}

  • 通过InputStream或者Reader写入数组

同样可以将数据写入到ByteArrayOutputStream或者CharArrayWriter中。你所需要做的是创建一个ByteArrayOutputStream或者CharArrayWriter，然后写入数据，就像你操作其他类型的stream或者writer一样。当所有的数据都写入完毕，只需调用toByteArray()或者toCharArray()，即可得到写入数据的数组形式。

这是一个简单的示例：

1
2
3
OutputStream output = new ByteArrayOutputStream();
output.write("This text is converted to bytes".toBytes("UTF-8"));
byte[] bytes = output.toByteArray();

操作一个字符数组的代码也与本例类似，只需要将字符数组包装到CharArrayWriter中。

管道

Java IO中的管道为运行在同一个JVM中的两个线程提供了通信的能力。所以管道也可以作为数据源以及目标媒介。

你不能利用管道与不同的JVM中的线程通信(不同的进程)。在概念上，Java的管道不同于Unix/Linux系统中的管道。在Unix/Linux中，运行在不同地址空间的两个进程可以通过管道通信。在Java中，通信的双方应该是运行在同一进程中的不同线程。

  • 通过Java IO创建管道

可以通过Java IO中的PipedOutputStream和PipedInputStream创建管道。一个PipedInputStream流应该和一个PipedOutputStream流相关联。一个线程通过PipedOutputStream写入的数据可以被另一个线程通过相关联的PipedInputStream读取出来。
你也可以使用两个管道共有的connect()方法使之相关联。PipedInputStream和PipedOutputStream都拥有一个可以互相关联的connect()方法。

  • 管道和线程

请记得，当使用两个相关联的管道流时，务必将它们分配给不同的线程。read()方法和write()方法调用时会导致流阻塞，这意味着如果你尝试在一个线程中同时进行读和写，可能会导致线程死锁。

  • 管道的替代

除了管道之外，一个JVM中不同线程之间还有许多通信的方式。实际上，线程在大多数情况下会传递完整的对象信息而非原始的字节数据。但是，如果你需要在线程之间传递字节数据，Java IO的管道是一个不错的选择。