IO流：字符输入流Reader的超详细用法及底层原理

一、背景

当我们使用字节输入流时，经常会出现乱码问题，具体原因如下：

• 解码和编码时的方式不统一
• 读取数据时未读完整个汉字，因为字节输入流，是一次读一个字节，而一个汉字会占多个字节，当读到某个汉字时，未读完其所有字节，就会出现乱码

二、字符输入流Reader正式出场

核心奥义：

• 字符输入流Reader，也是一次读一个字节，但是当遇到中文时，就会一次读多个字节，相当于直接读一个汉字出来，这样就解决了字节输入流未读完整个汉字，出现乱码的问题。

字符流 - 底层揭秘

• 字符流 = 字节流 + 字符集
  
  字符流特点
• 字符输入流：一次读一个字节，遇到中文时，一次读多个字节（可能是2个字节或3个字节，这个跟字符集有个哦）【对字符集有疑问的同学可以参考我之前的文章https://flypeppa.blog.csdn.net/article/details/133838023】
• 字符输出流：底层会把数据按照指定的编码方式进行编码，变成字节再写到文件中
• 最大的特点是，如果文件中有中文，使用字符流操作，不会出现乱码问题

使用场景

• 对于纯文本文件进行读写操作

三、IO流体系图概览

因为我们本次学习的是字符流，所以看一下字符流的体系图

四、Reader继承人：FileReader出场

1、FileReader读取数据的方法

• public int read() 读取数据，读到末尾返回-1
• public int read(char cbuf[]) 读取多个数据，读到末尾返回-1

细节1：按字节进行读取，遇到中文，一次读多个字节，读取后解码，返回一个整数
细节2：读到文件末尾了，read方法返回-1。

2、代码实战

读取单个中文

package com.hidata.devops.paas.demo;

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

/**
 * @Description :
 * @Date: 2023-10-18 10:59
 */
public class TestsDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileReader fir = new FileReader("D:\\devops\\paas\\demo\\d.txt");
        int ch;
        while ((ch = fir.read()) != -1){
            System.out.print((char) ch);
        }

        fir.close();
    }
}

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读取多个数据

package com.hidata.devops.paas.demo;

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

/**
 * @Description :
 * @Date: 2023-10-18 10:59
 */
public class TestsDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileReader fir = new FileReader("D:\\devops\\paas\\demo\\d.txt");
        int ch;
        char[] chars = new char[2];
        while ((ch = fir.read(chars)) != -1){
            System.out.println(new String(chars,0,ch));
        }

        fir.close();
    }
}

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五、字符流原理解析

1、创建字符输入流对象

底层

• 关联文件，并创建缓冲区(长度为8192的字节数组)

2、读取数据

底层

• 1.判断缓冲区中是否有数据可以读取
• 2.缓冲区没有数据：就从文件中获取数据，装到缓冲区中，每次尽可能装满缓冲区；
  如果文件中也没有数据了，返回-1
• 3.缓冲区有数据：就从缓冲区中读取。
  空参的read方法:一次读取一个字节，遇到中文一次读多个字节，把字节解码并转成十进制返回；
  有参的read方法:把读取字节，解码，强转三步合并了，强转之后的字符放到数组中

3、代码验证原理
debug代码，看截图

我们发现，一开始就创建了一个缓冲区，长度为8192的字节数组。并且目前缓冲区里面是没有数据的

接下来，我们先往下走一步，

我们发现，第一次读取的时候，他就会把文件里面的所有字节信息都装到缓冲区里面，并且尽可能装满缓冲区。后面再次读取数据的时候，会直接先从缓冲区里面拿，提供效率

4、扩展

文件大小超过缓冲区默认大小（8192）怎么办 ？

• 如果当前文件的字节数超过缓冲区的大小（8192字节），那么会先把文件的一部分，装满到缓冲区，当缓冲区数据读完之后，再将文件里面剩余的数据，继续装到缓冲区，以此类推。