JAVA IO流的原理介绍和流的分类

IO流的原理

I/O是Input/Output的缩写， I/O技术是非常实用的技术，用于处理设备之间的数据传输。如读/写文件，网络通讯等。Java程序中，对于数据的输入/输出操作以“流(stream)” 的方式进行。java.io包下提供了各种“流”类和接口，用以获取不同种类的数据，并通过标准的方法输入或输出数据。

输入input：读取外部数据（磁盘、光盘等存储设备的数据）到程序（内存）中。

输出output：将程序（内存）数据输出到磁盘、光盘等存储设备中。

流（stream）的分类

概括

按操作数据单位不同分为：字节流(8 bit)，字符流(16 bit)

按数据流的流向不同分为：输入流，输出流

按流的角色的不同分为：节点流，处理流

节点流：直接从数据源或目的地读写数据

处理流：不直接连接到数据源或目的地，而是“连接”在已存在的流（节点流或处理流）之上，通过对数据的处理为程序提供更为强大的读写功能。

流的分类图例

IO流体系

流的基础类

输入流基础类

前言

InputStream 和 Reader 是所有输入流的基类。

程序中打开的文件 IO 资源不属于内存里的资源，垃圾回收机制无法回收该资源，所以应该显式关闭文件 IO 资源。

FileInputStream 从文件系统中的某个文件中获得输入字节。FileInputStream 用于读取非文本数据之类的原始字节流。要读取字符流，需要使用 FileReader

InputStream

int read() 从输入流中读取数据的下一个字节。返回 0 到 255 范围内的 int 字节值。如果因为已经到达流末尾而没有可用的字节，则返回值 -1。

int read(byte[] b) 从此输入流中将最多 b.length 个字节的数据读入一个 byte 数组中。如果因为已经到达流末尾而没有可用的字节，则返回值 -1。否则以整数形式返回实际读取的字节数。

int read(byte[] b, int off,int len) 将输入流中最多 len 个数据字节读入 byte 数组。尝试读取 len 个字节，但读取的字节也可能小于该值。以整数形式返回实际读取的字节数。如果因为流位于文件末尾而没有可用的字节，则返回值 -1。

public void close() throws IOException 关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。

Reader

int read() 读取单个字符。作为整数读取的字符，范围在 0 到 65535 之间 (0x00-0xffff)（2个字节的Unicode码），如果已到达流的末尾，则返回 -1

int read(char[] cbuf) 将字符读入数组。如果已到达流的末尾，则返回 -1。否则返回本次读取的字符数。

int read(char[] cbuf,int off,int len) 将字符读入数组的某一部分。存到数组cbuf中，从off处开始存储，最多读len个字符。如果已到达流的末尾，则返回 -1。否则返回本次读取的字符数。

public void close() throws IOException 关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。

输出流基础类

前言

outputStream 和 writer 是所有输入流的基类。

因为字符流直接以字符作为操作单位，所以 Writer 可以用字符串来替换字符数组，即以 String 对象作为参数：void write(String str); / void write(String str, int off, int len);

FileOutputStream 从文件系统中的某个文件中获得输出字节。FileOutputStream 用于写出非文本数据之类的原始字节流。要写出字符流，需要使用 FileWriter

OutputStream

void write(int b) 将指定的字节写入此输出流。write 的常规协定是：向输出流写入一个字节。要写入的字节是参数 b 的八个低位。b 的 24 个高位将被忽略。即写入0~255范围的。

void write(byte[] b) 将 b.length 个字节从指定的 byte 数组写入此输出流。write(b) 的常规协定是：应该与调用 write(b, 0, b.length) 的效果完全相同。

void write(byte[] b,int off,int len) 将指定 byte 数组中从偏移量 off 开始的 len 个字节写入此输出流。

public void flush()throws IOException 刷新此输出流并强制写出所有缓冲的输出字节，调用此方法指示应将这些字节立即写入它们预期的目标。

public void close() throws IOException 关闭此输出流并释放与该流关联的所有系统资源。

Writer

void write(int c) 写入单个字符。要写入的字符包含在给定整数值的 16 个低位中，16 高位被忽略。即写入0 到 65535 之间的Unicode码。

void write(char[] cbuf) 写入字符数组。

void write(char[] cbuf,int off,int len) 写入字符数组的某一部分。从off开始，写入len个字符

void write(String str) 写入字符串。

void write(String str,int off,int len) 写入字符串的某一部分。

void flush() 刷新该流的缓冲，则立即将它们写入预期目标。

public void close() throws IOException 关闭此输出流并释放与该流关联的所有系统资源。

节点流（文件流）

注：以下代码演示均为字符流（FileReader、FileWriter）的操作，处理字节流文件请更换为字节流（FileInputStream、FileOutputStream）

读取文件

步骤


//1.建立一个流对象，将已存在的一个文件加载进流。
FileReader fr = new FileReader(new File("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello.png"));
 
//2.创建一个临时存放数据的数组。
char[] c = new char[1024];
 
//3.调用流对象的读取方法将流中的数据读入到数组中。
fr.read(c);
 
//4.关闭流的资源
fr.close();

代码演示

读取的时候使用：int read()方法


FileReader fr = null;
try {
    //1.建立一个流对象，将已存在的一个文件加载进流。
    fr = new FileReader(new File("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello.png"));
 
    //2.调用流对象的读取方法将流中的数据读入到数组中。
    int len;
    while ((len = fr.read()) != -1){
        System.out.print((char) len);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    //3.关闭流的资源
    try {
        if (fr != null)
        fr.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

读取的时候使用：int read(char[] cbuf)方法


FileReader fr = null;
try {
    //1.建立一个流对象，将已存在的一个文件加载进流。
    fr = new FileReader(new File("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello.png"));
 
    //2.创建一个临时存放数据的数组。
    char[] cfr = new char[1024];
 
    //3.调用流对象的读取方法将流中的数据读入到数组中。
    int len;
    while ((len = fr.read(cfr)) != -1){
        //方式1：
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            System.out.print(cfr[i]);
        }
        
        //方式2：
        String str = new String(cfr,0,len);
        System.out.print(str);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    //4.关闭流的资源
    try {
        if (fr != null)
        fr.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

写入文件

步骤


//1.创建流对象，建立数据存放文件
 FileWriter fw = new FileWriter(new File("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello.png"));
//2.调用流对象的写入方法，将数据写入流
 fw.write("写入的数据。。。");
//3.关闭流资源，并将流中的数据清空到文件中。
 fw.close();

代码演示


FileWriter fw = null;
try {
    //1.创建流对象，建立数据存放文件
    fw = new FileWriter(new File("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\helloCopy.png"));
 
    //2.调用流对象的写入方法，将数据写入流
    fw.write("I am a superman\n");
    fw.write("you are a superman too");
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    //3.关闭流资源，并将流中的数据清空到文件中。
    if (fw != null){
        try {
            fw.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

读入文件和写入文件组合


FileReader srcFile = null;
FileWriter destFile = null;
try {
    //1.创建输入输出流的对象，指明读入和写出的文件
    srcFile = new FileReader(new File("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello.png"));
    destFile = new FileWriter(new File("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello1.png"));
 
    //2.数据的读入和写出操作
    char[] cbuf = new char[1024];
    //记录每次读入到cbuf数组中的字符的个数
    int len;
    while ((len = srcFile.read(cbuf)) != -1){
        //每次写出len个字符
        destFile.write(cbuf,0,len);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    //3.关闭流资源
    /*//方式1:
    try {
        if (destFile != null)
        destFile.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }finally {
        try {
            if (srcFile != null)
            srcFile.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }*/
 
    //方式2:
    try {
        if (destFile != null)
        destFile.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    try {
        if (srcFile != null)
        srcFile.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

节点流(或文件流)：注意点

1.定义文件路径时，注意：可以用“/”或者“\\”。
2.在写入一个文件时，如果使用构造器FileOutputStream(file)，则目录下有同名文件将被覆盖。
3.如果使用构造器FileOutputStream(file,true)，则目录下的同名文件不会被覆盖，在文件内容末尾追加内容。
4.在读取文件时，必须保证该文件已存在，否则报异常。
5.字节流操作字节，比如：.mp3，.avi，.rmvb，mp4，.jpg，.doc，.ppt
6.字符流操作字符，只能操作普通文本文件。最常见的文本文件：.txt，.java，.c，.cpp 等语言的源代码。尤其注意.doc,excel,ppt这些不是文本文件。

缓冲流

说明

1.缓冲流是处理流的一种，内部提供了一个缓冲区，提供流的读取、写入的速度。
2.为了提高数据读写的速度，Java API提供了带缓冲功能的流类，在使用这些流类时，会创建一个内部缓冲区数组，缺省使用8192个字节(8Kb)的缓冲区。
3.缓冲流要“套接”在相应的节点流之上，根据数据操作单位可以把缓冲流分为：
操作字节数据类型的：BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream
操作字符数据类型的：BufferedReader 和 BufferedWriter
4.当使用BufferedInputStream读取字节文件时，BufferedInputStream会一次性从文件中读取8192个(8Kb)，存在缓冲区中，直到缓冲区装满了，才重新从文件中读取下一个8192个字节数组。
5.向流中写入字节时，不会直接写到文件，先写到缓冲区中直到缓冲区写满，BufferedOutputStream才会把缓冲区中的数据一次性写到文件里。使用方法flush()可以强制将缓冲区的内容全部写入输出流
6.flush()方法的使用：手动将buffer中内容写入文件
7.关闭流的顺序和打开流的顺序相反。只要关闭最外层流即可，关闭最外层流也会相应关闭内层节点流
8.如果是带缓冲区的流对象的close()方法，不但会关闭流，还会在关闭流之前刷新缓冲区，关闭后不能再写出
9.当读取数据时，数据按块读入缓冲区，其后的读操作则直接访问缓冲区

缓冲流处理字节类型数据


 /**
     * @description 使用缓冲流复制字节类型的数据
     * @author Alvin
     * @param srcFile:需要复制的字节文件地址
     * @param destFile:复制到的文件地址
     * @date 2022年8月17日15:19:39
     * @version
     */
    private static void copyFileWithBuffered(String srcFile,String destFile) {
        BufferedInputStream bis = null;
        BufferedOutputStream bos = null;
        try {
            //1.创建文件和相应的节点流
            FileInputStream fis = new FileInputStream(new File(srcFile));
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(destFile));
 
            //2.创建缓冲流
            bis = new BufferedInputStream(fis);
            bos = new BufferedOutputStream(fos);
 
            //3.读取、写入
            byte[] bbuf = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = bis.read(bbuf)) != -1){
                bos.write(bbuf,0,len);
                bos.flush();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4.流资源关闭（要求：先关闭外层的流，再关闭内层的流）
            try {
                if (bos != null)
                bos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (bis != null) {
                try {
                    bis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
 
            //说明：关闭外层流的同时，内层流也会自动的进行关闭。关于内层流的关闭，我们可以省略.
//        fos.close();
//        fis.close();
        }
    }

缓冲流处理字符类型的数据


/**
 * @description 使用缓冲流复制字符类型的数据
 * @author Alvin
 * @param srcFile:需要复制的字符文件地址
 * @param destFile:复制到的文件地址
 * @date 2022年8月17日16:05:04
 * @version
 */
public static void copyCharFileWithBuffered(String srcFile,String destFile){
    BufferedReader bd = null;
    BufferedWriter bw = null;
    try {
        //1.创建文件和相应的节点流+缓冲流
        bd = new BufferedReader(new FileReader(new File(srcFile)));
        bw = new BufferedWriter(new FileWriter(new File(destFile)));
 
        //2.读写操作
        /*//方式1:使用char[]数组
        char[] cbuf = new char[1024];
        int len;
        while ((len = bd.read(cbuf)) != -1){
            bw.write(cbuf,0,len);
        }*/
 
        //方式2:使用String
        String data;
        while ((data = bd.readLine()) != null){
            //方法1:
            bw.write(data + "\n");//data中不包含换行符
            //方法2:
            bw.write(data);
            bw.newLine();//提供换行的操作
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        //3.关闭流资源
        if (bw != null) {
            try {
                bw.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        try {
            if (bd != null)
            bd.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
}

转换流

说明

1.转换流：属于字符流。
2.转换流提供了在字节流和字符流之间的转换
3.Java API提供了两个转换流：
InputStreamReader：将InputStream转换为Reader（解码：字节、字节数组 --->字符数组、字符串）
OutputStreamWriter：将Writer转换为OutputStream（编码：字符数组、字符串 ---> 字节、字节数组）
4.字节流中的数据都是字符时，转成字符流操作更高效。
5.很多时候我们使用转换流来处理文件乱码问题。实现编码和解码的功能。

代码演示：将utf-8的文件格式转化为gbk文件格式


InputStreamReader isr = null;
OutputStreamWriter osr = null;
try {
    FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello.txt"));
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello1.txt"));
 
    isr = new InputStreamReader(fis,"utf-8");//该“utf-8“参数指明了字符集，具体使用哪个字符集，取决于文件保存时使用的字符集
    osr = new OutputStreamWriter(fos,"GBK");//再次编码的时候，可以指定新的字符集
 
    char[] cbuf = new char[1024];
    int len;
    while ((len = isr.read(cbuf)) != -1){
        osr.write(cbuf,0,len);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    if (osr != null) {
        try {
            osr.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    try {
        if (isr != null)
            isr.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

标准输入、输出流

前言

System.in和System.out分别代表了系统标准的输入和输出设备
默认输入设备是：键盘，输出设备是：显示器
System.in的类型是InputStream
System.out的类型是PrintStream，其是OutputStream的子类FilterOutputStream 的子类
重定向：通过System类的setIn，setOut方法对默认设备进行改变。
public static void setIn(InputStream in)
public static void setOut(PrintStream out)

代码演示


/* 从键盘输入字符串，要求将读取到的整行字符串转成大写输出。然后继续
进行输入操作，直至当输入“e”或者“exit”时，退出程序。*/
public static void main(String[] args) {
    BufferedReader br = null;
    try {
        // 把"标准"输入流(键盘输入)这个字节流包装成字符流,再包装成缓冲流
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
        br = new BufferedReader(isr);
 
        while (true){
            System.out.println("请输入字符串：");
            String data = br.readLine(); // 读取用户输入的一行数据 --> 阻塞程序
            if ("e".equalsIgnoreCase(data) || "exit".equalsIgnoreCase(data)){
                System.out.println("程序结束！");
                break;
            }
            String upperCase = data.toUpperCase();
            System.out.println(upperCase);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (br != null) {
            try {
                br.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
 
}

public static void setIn(InputStream in)


public static void main(String[] args) {
    OutputStreamWriter osw = null;
    BufferedReader br = null;
    try {
        //创建新的文件输入流
        InputStream ps = new FileInputStream("java2\\\\src\\\\dayExercise\\\\Files\\\\log.txt");
        //创建标准输出流
        osw = new OutputStreamWriter(System.out);
        //将标准输入流替换成新的文件输入流
        System.setIn(ps);
        br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        char[] cbuf = new char[1024];
        //此时读入内存的为新的文件输入流内容，非控制台输入的内容
        int i = br.read(cbuf);
        //输出在控制台的为文件内容如
        osw.write(cbuf,0,i);
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        try {
            if (br != null)
            br.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            if (osw != null)
            osw.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

public static void setOut(PrintStream out)


public static void main(String[] args) {
    try {
        //创建输出流，保存键盘输出的内容
        PrintStream ps = new PrintStream("java2\\src\\dayExercise\\Files\\log.txt");
        //创建标准程序输出流，用来输出提示语
        PrintStream out = System.out;
        //键盘录入数据
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String line = "";
        System.out.println("请输入：");
        while (scanner.hasNextLine()) {
            line = scanner.nextLine();
            if (line.equalsIgnoreCase("exit")){
                System.out.println("程序结束！输入的信息已存储到对应文件中。");
                break;
            }
            //创新指定输出流
            System.setOut(ps);
            System.out.println(line);
            //还原为标准输出流，输入提示语句
            System.setOut(out);
            System.out.println("输入的信息已存储到对应文件中。请继续输入（输入exit结束程序）：");
        }
    } catch (FileNotFoundException e) {
        // TODO: handle exception
        e.printStackTrace();
    }
}

打印流

前言

实现将基本数据类型的数据格式转化为字符串输出
打印流：PrintStream和PrintWriter
1.提供了一系列重载的print()和println()方法，用于多种数据类型的输出
2.PrintStream和PrintWriter的输出不会抛出IOException异常
3.PrintStream和PrintWriter有自动flush功能
4.PrintStream 打印的所有字符都使用平台的默认字符编码转换为字节。在需要写入字符而不是写入字节的情况下，应该使用 PrintWriter 类。
5.System.out返回的是PrintStream的实例

代码演示


//打印流可以使用System.setOut()方法将本来通过[System.out.print()]方法输入在控制台的文件给储存起来
PrintStream ps = null;
try {
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello1.txt"));
 
    // 创建打印输出流,设置为自动刷新模式(写入换行符或字节 '\n' 时都会刷新输出缓冲区)
    ps = new PrintStream(fos, true);
    if (ps != null) {// 把标准输出流(控制台输出)改成文件存储
        System.setOut(ps);
    }
    //打印ASCII的字符
    for (int i = 0; i < 255; i++) {
        System.out.print((char) i);
        if (i % 50 == 0) {// 每50个数据一行
            System.out.println();//换行
        }
    }
} catch (FileNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    try {
        if (ps != null)
            ps.close();
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

数据流

前言

为了方便地操作Java语言的基本数据类型和String的数据，可以使用数据流。
数据流有两个类：(用于读取和写出基本数据类型、String类的数据）
DataInputStream 和 DataOutputStream
分别“套接”在 InputStream 和 OutputStream 子类的流上
DataInputStream中的方法
   boolean readBoolean()
   byte readByte()
   char readChar()
   float readFloat()
   double readDouble()
   short readShort()
   long readLong()
   int readInt()
   String readUTF()
   void readFully(byte[] b)
DataOutputStream中的方法
将上述的方法的read改为相应的write即可。

代码演示

内存的基本数据类型的变量或字符串（自定义对象需要下面对象流处理）写出到文件中


//将内存中的字符串、基本数据类型的变量写出到文件中。
DataOutputStream dos = null;
try {
    dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\data.dat"));
    dos.writeUTF("我是中国人！");
    dos.flush();//刷新操作，将内存中的数据写入文件
    dos.writeBoolean(true);
    dos.flush();
    dos.writeLong(12121212L);
    dos.flush();
    System.out.println("写入成功");
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    try {
        if (dos != null)
            dos.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

将文件中储存的基本数据类型的变量或字符串（自定义对象需要下面对象流处理）写入到内存中

注意点：读取不同类型的数据的顺序要与当初写入文件时，保存的数据的顺序一致！


//将文件中存储的基本数据类型变量和字符串读取到内存中，保存在变量中。
//注意点：读取不同类型的数据的顺序要与当初写入文件时，保存的数据的顺序一致！
DataInputStream dis = null;
try {
    dis = new DataInputStream(new FileInputStream("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\data.dat"));
 
    String str = dis.readUTF();
    boolean b = dis.readBoolean();
    Long l = dis.readLong();
    System.out.println(str);
    System.out.println(b);
    System.out.println(l);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    try {
        if (dis != null)
            dis.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

对象流

前言

1.ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream
2.作用：用于存储和读取基本数据类型数据或对象的处理流。它的强大之处就是可以把Java中的对象写入到数据源中，也能把对象从数据源中还原回来。
3.ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修饰的成员变量
4.序列化：用ObjectOutputStream类保存基本类型数据或对象的机制
反序列化：用ObjectInputStream类读取基本类型数据或对象的机制
5.序列化机制：
5.1对象序列化机制允许把内存中的Java对象转换成平台无关的二进制流，从而允许把这种二进制流持久地保存在磁盘上，或通过网络将这种二进制流传输到另一个网络节点。当其它程序获取了这种二进制流，就可以恢复成原来的Java对象。
5.2序列化的好处在于可将任何实现了Serializable接口的对象转化为字节数据，使其在保存和传输时可被还原
5.3序列化是 RMI（Remote Method Invoke – 远程方法调用）过程的参数和返回值都必须实现的机制，而 RMI 是 JavaEE 的基础。因此序列化机制是JavaEE 平台的基础
6.要想一个java对象是可序列化的，需要满足相应的要求。
6.1如果需要让某个对象支持序列化机制，则必须让对象所属的类及其属性是可序列化的，为了让某个类是可序列化的，该类必须实现如下两个接口之一（Serializable、Externalizable ）。否则，会抛出NotSerializableException异常
6.2凡是实现Serializable接口的类都有一个表示序列化版本标识符的静态变量：private static final long serialVersionUID; serialVersionUID用来表明类的不同版本间的兼容性。简言之，其目的是以序列化对象进行版本控制，有关各版本反序列化时是否兼容。如果类没有显示定义这个静态常量，它的值是Java运行时环境根据类的内部细节自动生成的。若类的实例变量做了修改，serialVersionUID 可能发生变化。故建议，显式声明。
6.3简单来说，Java的序列化机制是通过在运行时判断类的serialVersionUID来验证版本一致性的。在进行反序列化时，JVM会把传来的字节流中的serialVersionUID与本地相应实体类的serialVersionUID进行比较，如果相同就认为是一致的，可以进行反序列化，否则就会出现序列化版本不一致的异常。(InvalidCastException)简单来说，Java的序列化机制是通过在运行时判断类的serialVersionUID来验证版本一致性的。在进行反序列化时，JVM会把传来的字节流中的serialVersionUID与本地相应实体类的serialVersionUID进行比较，如果相同就认为是一致的，可以进行反序列化，否则就会出现序列化版本不一致的异常。(InvalidCastException)
6.4如果某个类的属性不是基本数据类型或 String 类型，而是另一个引用类型，那么这个引用类型必须是可序列化的，否则拥有该类型的Field 的类也不能序列化

序列化代码演示

序列化过程：将内存中的java对象保存到磁盘中或通过网络传输出去，使用ObjectOutputStream实现


ObjectOutputStream oos = null;
try {
    //创建一个 ObjectOutputStream
    oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.dat"));
 
    //调用 ObjectOutputStream 对象的 writeObject(对象) 方法输出可序列化对象
    oos.writeObject(new String("我爱我得祖国"));
    //注意写出一次，操作flush()一次
    oos.flush();
    oos.writeObject(new Person("张三",23,001));
    oos.flush();
    oos.writeObject(new Person("李四",24,002,new Account(1000)));
    oos.flush();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    try {
        if (oos != null)
        oos.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

反序列化代码演示

反序列化：将磁盘文件中的对象还原为内存中的一个java对象，使用ObjectInputStream来实现


ObjectInputStream ois = null;
try {
    //创建一个 ObjectInputStream
    ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.dat"));
 
    //调用 readObject() 方法读取流中的对象
    Object o = ois.readObject();
    String str = (String) o;
 
    Person p1 = (Person) ois.readObject();
    Person p2 = (Person) ois.readObject();
    Person p3 = (Person) ois.readObject();
 
    System.out.println(str);
    System.out.println(p1);
    System.out.println(p2);
    System.out.println(p3);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    try {
        if (ois != null)
        ois.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

谈谈对java.io.Serializable接口的理解

1.我们知道它用于序列化，是空方法接口
2.实现了Serializable接口的对象，可将它们转换成一系列字节，并可在以后完全恢复回原来的样子。这一过程亦可通过网络进行。这意味着序列化机制能自动补偿操作系统间的差异。换句话说，可以先在Windows机器上创建一个对象，对其序列化，然后通过网络发给一台Unix机器，然后在那里准确无误地重新“装配”。不必关心数据在不同机器上如何表示，也不必关心字节的顺序或者其他任何细节。
3.由于大部分作为参数的类如String、Integer等都实现了java.io.Serializable的接口，也可以利用多态的性质，作为参数使接口更灵活。

随机存取文件流

前言

RandomAccessFile的使用
1. RandomAccessFile直接继承于java.lang.Object类，实现了DataInput和DataOutput接口
2. RandomAccessFile既可以作为一个输入流，又可以作为一个输出流
3. 如果RandomAccessFile作为输出流时，写出到的文件如果不存在，则在执行过程中自动创建。如果写出到的文件存在，则会对原有文件内容进行覆盖。（默认情况下，从头覆盖）
4. RandomAccessFile 对象包含一个记录指针，用以标示当前读写处的位置。RandomAccessFile 类对象可以自由移动记录指针：
long getFilePointer()：获取文件记录指针的当前位置
void seek(long pos)：将文件记录指针定位到 pos 位置
5. 可以通过相关的操作，实现RandomAccessFile“插入”数据的效果
构造器
public RandomAccessFile(File file, String mode)
public RandomAccessFile(String name, String mode)
< 创建 RandomAccessFile 类实例需要指定一个 mode 参数，该参数指定 RandomAccessFile 的访问模式：
r: 以只读方式打开
rw：打开以便读取和写入
rwd:打开以便读取和写入；同步文件内容的更新
rws:打开以便读取和写入；同步文件内容和元数据的更新
< 如果模式为只读r。则不会创建文件，而是会去读取一个已经存在的文件，如果读取的文件不存在则会出现异常。如果模式为rw读写。如果文件不存在则会去创建文件，如果存在则不会创建。
< JDK1.6上面写的每次write数据时，“rw”模式，数据不会立即写到硬盘中；而“rwd”，数据会别立即写入硬盘，如果写数据过程发生异常，“rwd”模式中已被write的数据被保存在硬盘中，而“rw”则全部丢失。

代码演示


RandomAccessFile raf1 = null;
RandomAccessFile raf2 = null;
try {
    //创建读入文件流
    raf1 = new RandomAccessFile(new File("E:\\JAVA\\java2\\正能量.png"), "r");
    //创建写出文件流
    raf2 = new RandomAccessFile(new File("E:\\JAVA\\java2\\正能量1.png"), "rw");
 
    byte[] bbuf = new byte[1024];
    int len;
    while ((len = raf1.read(bbuf)) != -1){
        raf2.write(bbuf,0,len);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    try {
        if (raf1 != null)
        raf1.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    try {
        if (raf2 != null)
        raf2.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

使用RandomAccessFile实现数据的插入效果

使用StringBuffer存储插入位置后边的内容：


RandomAccessFile raf = null;
try {
    //需求：在hello.txt文件角标为3的位置插入”abc”
    raf = new RandomAccessFile("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello.txt","rw");
 
    //将指针调到角标为3的位置
    raf.seek(3);
    //保存指针3后面的所有数据放到StringBuilder中
    StringBuffer StrBuf = new StringBuffer((int) new File("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello.txt").length());
    byte[] bbuf = new byte[1024];
    int len;
    while ((len = raf.read(bbuf)) != -1){
        StrBuf.append(new String(bbuf,0,len));
    }
    //调回指针，写入“abc”
    raf.seek(3);
    raf.write("abc".getBytes());
    //将StringBuilder中的数据写入到文件中
    raf.write(StrBuf.toString().getBytes());
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    if (raf != null){
        try {
            raf.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

使用ByteArrayOutputStream存储插入位置后边的内容：


@Test
public void test1() throws Exception {
	RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello.txt","rw");
	//将指针调到角标为3的位置
	raf.seek(3);
	//保存指针3后面的所有数据放到ByteArrayOutputStream对象info中
	String info = readStringFromInputStream(raf);
	//调回指针，写入“hhhhh”
	raf.seek(3);
	raf.write("hhhhh".getBytes());
	//将info中的数据写入到文件中
	raf.write(info.getBytes());
}
 
/**
 * @description  使用ByteArrayOutputStream存储插入位置后边的内容
 * @param raf 随机存取流对象
 * @return 返回存储数据的ByteArrayOutputStream对象
 * @throws IOException
 */
private String readStringFromInputStream(RandomAccessFile raf) throws IOException {
	 ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
	 byte[] buffer = new byte[10];
	 int len;
	 while ((len = raf.read(buffer)) != -1) {
	 baos.write(buffer, 0, len);
	 }
 
	 return baos.toString();
}

NIO.2中Path、 Paths、Files类的使用

Java NIO概述

1. Java NIO (New IO，Non-Blocking IO)是从Java 1.4版本开始引入的一套新的IO API，可以替代标准的Java IO API。NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同，NIO支持面向缓冲区的(IO是面向流的)、基于通道的IO操作。NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作。
2. Java API中提供了两套NIO，一套是针对标准输入输出NIO，另一套就是网络编程NIO。
3. 随着 JDK 7 的发布，Java对NIO进行了极大的扩展，增强了对文件处理和文件系统特性的支持，以至于我们称他们为 NIO.2。因为 NIO 提供的一些功能，NIO已经成为文件处理中越来越重要的部分。
4. 早期的Java只提供了一个File类来访问文件系统，但File类的功能比较有限，所提供的方法性能也不高。而且，大多数方法在出错时仅返回失败，并不会提供异常信息。
5. NIO. 2为了弥补这种不足，引入了Path接口，代表一个平台无关的平台路径，描述了目录结构中文件的位置。Path可以看做是java.io.File类的升级版本。也可以表示文件或文件目录，与平台无关
6. 同时，NIO.2在java.nio.file包下还提供了Files、Paths工具类，Files包含了大量静态的工具方法来操作文件；Paths则包含了两个返回Path的静态工厂方法。
7. Paths 类提供的静态 get() 方法用来获取 Path 对象（如何实例化Path:使用Paths）：
static Path get(String first, String … more) : 用于将多个字符串串连成路径
static Path get(URI uri): 返回指定uri对应的Path路径

Path类

Path类的实例化


Path path1 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello1.txt");//相当于：new File(String filepath)
Path path2 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8", "hello1.txt");//相当于new File(String parent,String filename);

Path中的常用方法

一下代码演示用到的实例化对象path和path1


Path path = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello1.txt");
Path path1 = Paths.get("hello1.txt");

Path toAbsolutePath() : 作为绝对路径返回调用 Path 对象


Path absolutePath = path.toAbsolutePath();
System.out.println(absolutePath);//E:\JAVA\java2\src\day8\hello1.txt
Path absolutePath1 = path1.toAbsolutePath();
System.out.println(absolutePath1);//E:\JAVA\java2\src\day8\hello1.txt

File toFile(): 将Path转化为File类的对象《------》Path toPath(): 将Flie转化为Path类的对象


File file = path.toFile();//Path--->File的转换
Path path2 = file.toPath();//File--->Path的转换

Path resolve(Path p) :合并两个路径，返回合并后的路径对应的Path对象


Path resolve = path.resolve("day9\\hello2.txt");
System.out.println(resolve);//E:\JAVA\java2\src\day8\hello1.txt\day9\hello2.txt
Path resolve1 = path1.resolve("day9\\hello2.txt");
System.out.println(resolve1);// hello1.txt\day9\hello2.txt

Path getName(int idx) : 返回指定索引位置 idx 的路径名称


Path name = path.getName(2);
System.out.println(name);//src
//Path name1 = path1.getName(2);
//System.out.println(name1);//java.lang.IllegalArgumentException

int getNameCount() : 返回Path 根目录后面元素的数量


int nameCount = path.getNameCount();
System.out.println(nameCount);//5
int nameCount1 = path1.getNameCount();
System.out.println(nameCount1);//1

Path getFileName() : 返回与调用 Path 对象关联的文件名


Path fileName = path.getFileName();
System.out.println(fileName);//hello1.txt
Path fileName1 = path1.getFileName();
System.out.println(fileName1);//hello1.txt

Path getRoot() ：返回调用 Path 对象的根路径


Path root = path.getRoot();
System.out.println(root);//E:\
Path root1 = path1.getRoot();
System.out.println(root1);//null

Path getParent() ：返回Path对象包含整个路径，不包含 Path 对象指定的文件路径


Path parent = path.getParent();
System.out.println(parent);//E:\JAVA\java2\src\day8
Path parent1 = path1.getParent();
System.out.println(parent1);//null

boolean isAbsolute() : 判断是否是绝对路径


boolean absolute = path.isAbsolute();
System.out.println(absolute);//true
boolean absolute1 = path1.isAbsolute();
System.out.println(absolute1);//false

boolean endsWith(String path) : 判断是否以 path 路径结束


boolean endsWith = path.endsWith("hello1.txt");
System.out.println(endsWith);//true

boolean startsWith(String path) : 判断是否以 path 路径开始


boolean startsWith = path.startsWith("E:\\JAVA");
System.out.println(startsWith);//true

String toString() ：返回调用 Path 对象的字符串表示形式

System.out.println(path.toString());//toString可是省略 //E:\JAVA\java2\src\day8\hello1.txt

Files类

java.nio.file.Files 用于操作文件或目录的工具类。

Files类常用方法

Path copy(Path src, Path dest, CopyOption … how) : 文件的复制


Path path1 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello1.txt");
Path path2 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello2.txt");
//要想复制成功，要求path1对应的物理上的文件存在。path2对应的文件没有要求。
Path pathCopy = Files.copy(path1, path2, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);

Path createDirectory(Path path, FileAttribute … attr) : 创建一个目录


Path path3 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8");//该文件磁盘中存在
Path path4 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day9");//该文件磁盘中不存在
//要想执行成功，要求path对应的物理上的文件目录不存在。一旦存在，抛出异常。
//Path directory = Files.createDirectory(path3);//java.nio.file.FileAlreadyExistsException
Path directory1 = Files.createDirectory(path4);

Path createFile(Path path, FileAttribute … arr) : 创建一个文件


Path path5 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello1.txt");//该文件磁盘中存在
Path path6 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello3.txt");//该文件磁盘中不存在
//要想执行成功，要求path对应的物理上的文件不存在。一旦存在，抛出异常。
//Path file = Files.createFile(path5);//java.nio.file.FileAlreadyExistsException
Path file1 = Files.createFile(path6);

void delete(Path path) : 删除一个文件/目录，如果不存在，执行报错


Path path7 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello3.txt");//该文件磁盘中存在
Path path8 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello4.txt");//该文件磁盘中不存在
//删除一个文件/目录，如果不存在，执行报错
Files.delete(path7);
//Files.delete(path8);//java.nio.file.NoSuchFileException

void deleteIfExists(Path path) : Path对应的文件/目录如果存在，执行删除.如果不存在，正常执行结束


Path path9 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello3.txt");//该文件磁盘中存在
Path path10 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello4.txt");//该文件磁盘中不存在
//Path对应的文件/目录如果存在，执行删除.如果不存在，正常执行结束
Files.deleteIfExists(path9);
Files.deleteIfExists(path10);//文件不存在时不会报错

Path move(Path src, Path dest, CopyOption…how) : 将 src 移动到 dest 位置


Path path11 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello1.txt");//该文件磁盘中存在
Path path12 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day9\\hello1.txt");//该文件磁盘中不存在
//要想执行成功，src对应的物理上的文件需要存在，dest对应的文件没有要求。
Path move = Files.move(path11, path12, StandardCopyOption.ATOMIC_MOVE);

long size(Path path) : 返回 path 指定文件的大小


Path path13 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello1.txt");//该文件磁盘中存在
Path path14 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day9\\hello1.txt");//该文件磁盘中不存在
 
long size = Files.size(path13);
System.out.println(size);
//long size1 = Files.size(path14);//java.nio.file.NoSuchFileException

用于判断的方法

boolean exists(Path path, LinkOption … opts) : 判断文件是否存在


Path path1 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello1.txt");//该文件磁盘中存在
Path path2 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello3.txt");//该文件磁盘中不存在
boolean exists1 = Files.exists(path1,LinkOption.NOFOLLOW_LINKS);
System.out.println(exists1);//true
boolean exists2 = Files.exists(path2,LinkOption.NOFOLLOW_LINKS);
System.out.println(exists2);//false

boolean notExists(Path path, LinkOption … opts) : 判断文件是否不存在


Path path11 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello2.txt");//文件存在
Path path12 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello3.txt");//文件不存在
boolean notExists1 = Files.notExists(path11,LinkOption.NOFOLLOW_LINKS);
System.out.println(notExists1);//false
boolean notExists2 = Files.notExists(path12,LinkOption.NOFOLLOW_LINKS);
System.out.println(notExists2);//true

boolean isDirectory(Path path, LinkOption … opts) : 判断是否是目录


Path path3 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8");//目录
Path path4 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello2.txt");//文件
boolean directory1 = Files.isDirectory(path3, LinkOption.NOFOLLOW_LINKS);
System.out.println(directory1);//true
boolean directory2 = Files.isDirectory(path4,LinkOption.NOFOLLOW_LINKS);
System.out.println(directory2);//false

boolean isRegularFile(Path path, LinkOption … opts) : 判断是否是文件


Path path5 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8");//目录
Path path6 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello2.txt");//文件
boolean regularFile1 = Files.isRegularFile(path5,LinkOption.NOFOLLOW_LINKS);
System.out.println(regularFile1);//false
boolean regularFile2 = Files.isRegularFile(path6,LinkOption.NOFOLLOW_LINKS);
System.out.println(regularFile2);//true

boolean isHidden(Path path) : 判断是否是隐藏文件


Path path7 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello2.txt");//文件存在
Path path8 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello3.txt");//文件不存在
//要求此path对应的物理上的文件需要存在。才可判断是否隐藏。否则，抛异常。
boolean hidden = Files.isHidden(path7);
System.out.println(hidden);//false
//boolean hidden1 = Files.isHidden(path8);//java.nio.file.NoSuchFileException

boolean isReadable(Path path) : 判断文件是否可读


Path path9 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello2.txt");//文件存在
boolean readable = Files.isReadable(path9);
System.out.println(readable);//true

boolean isWritable(Path path) : 判断文件是否可写


Path path10 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello2.txt");//文件存在
boolean writable = Files.isWritable(path10);
System.out.println(writable);//true

用于操作内容的方法

SeekableByteChannel newByteChannel(Path path, OpenOption…how) : 获取与指定文件的连接，how 指定打开方式。


/*StandardOpenOption.READ:表示对应的Channel是可读的。
StandardOpenOption.WRITE：表示对应的Channel是可写的。
StandardOpenOption.CREATE：如果要写出的文件不存在，则创建。如果存在，忽略
StandardOpenOption.CREATE_NEW：如果要写出的文件不存在，则创建。如果存在，抛异常*/
Path path1 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello2.txt");
SeekableByteChannel Channel = Files.newByteChannel(path1, StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE);

DirectoryStream newDirectoryStream(Path path) : 打开 path 指定的目录


Path path2 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src");
DirectoryStream<Path> paths = Files.newDirectoryStream(path2);
Iterator<Path> iterator = paths.iterator();
while (iterator.hasNext()){
    System.out.println(iterator.next());
}

InputStream newInputStream(Path path, OpenOption…how):获取 InputStream 对象


Path path3 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello2.txt");
InputStream inputStream = Files.newInputStream(path3,StandardOpenOption.READ);

OutputStream newOutputStream(Path path, OpenOption…how) : 获取 OutputStream 对象


Path path4 = Paths.get("E:\\JAVA\\java2\\src\\day8\\hello2.txt");
OutputStream outputStream = Files.newOutputStream(path4,StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.CREATE);

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原文地址：https://blog.csdn.net/m0_58052874/article/details/126365723

JAVA IO流的原理介绍和流的分类

IO流的原理

流（stream）的分类

概括

流的分类图例

IO流体系

流的基础类

输入流基础类

前言

InputStream

Reader

输出流基础类

前言

OutputStream

Writer

节点流（文件流）

读取文件

步骤

代码演示

写入文件

步骤

代码演示

读入文件和写入文件组合

节点流(或文件流)：注意点

缓冲流

说明

缓冲流处理字节类型数据

缓冲流处理字符类型的数据

转换流

说明

代码演示：将utf-8的文件格式转化为gbk文件格式

标准输入、输出流

前言

代码演示

打印流

前言

代码演示

数据流

前言

代码演示

内存的基本数据类型的变量或字符串（自定义对象需要下面对象流处理）写出到文件中

将文件中储存的基本数据类型的变量或字符串（自定义对象需要下面对象流处理）写入到内存中

对象流

前言

序列化代码演示

反序列化代码演示

谈谈对java.io.Serializable接口的理解

随机存取文件流

前言

代码演示

NIO.2中Path、 Paths、Files类的使用

Java NIO概述

Path类

Path类的实例化

Path中的常用方法

Files类

Files类常用方法