java IO介绍

一、java I/O介绍
       在操作系统操作中，有可能要读写一个文件，访问控制台，并在网络创建连接。在操作这些文件、控制台、网络的时候，采用的方式可能是顺序的、随机的、缓存的、二进制的、字符方式的、行的或者是字的。这里我们称文件、控制台、网络连接等就是I/O的源和目的；称缓存的、二进制的等为操作方式。这么多的源和目的，以及在这些源和目的上进行这么多复杂的操作，那么什么样的方案才能让这些源和目的之间能进行和管理交互呢？

   java I/O 主要设计目标就是让客户端的Java程序不必知道最终的流源，流汇是磁盘上的文件还是数组等；也不必关心数据是否经过缓冲的，可否按照行号读取等处理的细节。于是他们对各种常见的流源，流汇以及处理过程的进行抽象化。他们很聪明的用“创建很多类”的办法来解决这个问题。Java在1.0版之后又对其I/O类库作了重大的修改，原先是面向byte的，现在又补充了面向Unicode字符的类库。为了提高性能，完善功能，JDK 1.4又加了一个nio(意思是“new I/O”)。因此，若想对Java的I/O类库有个全面了解，并且做到运用自如，就得先学习大量的类。


1、File 类
     File类有一个极具欺骗性的名字；或许你会认为这是一个关于文件的类，但它不是，它是一个处理文件和目录的类。
    你可以用它来表示某个文件的名字，也可以用它来表示目录里一组文件的名字。如果它表示的是一组文件，那么你还可以用list( )方法来进行查询，让它会返回String数组。

创建文件对象：
File path=new File(“d:\\java\\fitiny”);
File oldfile=new File(“d:\\java\\fitiny\\My.class”);


File的相关操作
private static void fileData(File f) {
    if(f.exists()) {
        System.out.println(f + " exists");
    }else{
        reurn;
    }   
    System.out.println(
      "Absolute path: " + f.getAbsolutePath() +
      "\n Can read: " + f.canRead() +
      "\n Can write: " + f.canWrite() +
      "\n getName: " + f.getName() +
      "\n getParent: " + f.getParent() +
      "\n getPath: " + f.getPath() +
      "\n length: " + f.length() +
      "\n lastModified: " + f.lastModified());
    if(f.isFile())
      System.out.println("It's a file");
    else if(f.isDirectory())
      System.out.println("It's a directory");
}


2、输入与输出
       I/O类库常使用"流(stream)"这种抽象。所谓"流"是一种能生成或接受数据的，代表数据的源和目标的对象。流把I/O设备内部的具体操作给隐藏起来了。

       正如JDK文档所显示的，Java的I/O类库分成输入和输出两大部分。所有InputStream和Reader的派生类都有一个基本的，继承下来的，能读取单个或byte数组的read( )方法。同理，所有OutputStream和Writer的派生类都有一个基本的，能写入单个或byte数组的write( )方法。但通常情况下，你是不会去用这些方法的；它们是给其它类用的 —— 而后者会提供一些更实用的接口。因此，你很少会碰到只用一个类就能创建一个流的情形，实际上你得把多个对象叠起来，并以此来获取所需的功能。Java的流类库之所以会那么让人犯晕，最主要的原因就是"你必须为创建一个流而动用多个对象"。

       我们最好还是根据其功能为这些class归个类。Java 1.0的类库设计者们是从决定"让所有与输入相关的类去继承InputStream"入手的。同理，所有与输出相关的类就该继承OutputStream了。

   2.1 InputStream的种类

    InputStream的任务就是代表那些能从各种输入源获取数据的类。这些源包括：
      byte数组
      String对象
      文件
      类似流水线的"管道(pipe)"。把东西从一头放进去，让它从另一头出来。
    一个"流的序列(A sequence of other streams)"，可以将它们组装成一个单独的流。 其它源，比如Internet的连接。

这些数据源各自都有与之相对应的InputStream的子类。此外，FilterInputStream也是InputStream的子类，其作用是为基类提供"decorator(修饰)"类，而decorator又是为InputStream配置属性和接口的。



    2.2 OutputStream的种类

       这部分都是些决定往哪里输出的类：是byte的数组(不能是String；不过你可以根据byte数组创建字符串)还是文件，或者是"管道"。

       此外，FilterOutputStream还是decorator类的基类。它会为OutputStream安装属性和适用的接口。



    2.3 InputStream 和 OutputStream的转换
       public static byte[] copyBytesFromStream(InputStream is) throws Exception
    {
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();

        byte[] buffer = new byte[1024];
        int read = 0;

        if (null != is && is.available() >= 0) {
            while ((read = is.read(buffer)) != 1) {
                baos.write(buffer, 0, read);
            }
        }
        else {
            throw new IOException("IOException");
        }

        is.close();
        return baos.toByteArray();
    }


3、 Reader 和 Writer类系

       Java 1.1对最底层的I/O流类库作了重大修改。第一次看到Reader和Writer的时候，你会觉得"它们大概是用来取代InputStream和OutputStream的"。但事实并非如此。虽然InputStream和OutputStream的某些功能已经淘汰了(如果你继续使用，编译器就会发警告)，但它们仍然提供了很多很有价值的，面向byte的I/O功能，而Reader和Writer则提供了Unicode兼容的，面向字符的I/O功能。此外:Java 1.1还对InputStream和OutputStream作了新的补充，所以很明显这两个类系并没有被完全替代。

       有时，你还必须同时使用"基于byte的类"和"基于字符的类"。为此，它还提供了两个"适配器(adapter)"类。InputStreamReader负责将InputStream转化成Reader，而OutputStreamWriter则将OutputStream转化成Writer。

       Reader和Writer要解决的，最主要的问题就是国际化。原先的I/O类库只支持8位的字节流，因此不可能很好地处理16位的Unicode字符流。Unicode是国际化的字符集(更何况Java内置的char就是16位的Unicode字符)，这样加了Reader和Writer之后，所有的I/O就都支持Unicode了。此外新类库的性能也比旧的好。


4、 数据源和目的
         几乎所有的Java I/O流都有与之对应的，专门用来处理Unicode的Reader和Writer。但有时，面向byte的InputStream和OutputStream才是正确的选择；特别是java.util.zip；它的类都是面向byte的。所以最明智的做法是，先用Reader和Writer，等到必须要用面向byte的类库时，你自然会知道的，因为程序编译不过去了。
下面这张表格列出了这两个类系的数据源和目的之间的关系(也就是说，在这两个类系里，数据是从哪里来的，又是到那里去的)。


5、RandomAccessFile
       用来访问据那些保存数记录的文件的，这样你就可以用seek( )方法来访问记录，并进行读写了。这些记录的大小不必相同；但是其大小和位置必须是可知的。

       首先，你可能会不太相信，RandomAccessFile竟然会是不属于InputStream和OutputStream类系的。实际上，除了实现DataInput和DataOutput接口之外(DataInputStream和DataOutputStream也实现了这两个接口)，它和这两个类系毫不相干，甚至都没有用InputStream和OutputStream已经准备好的功能；它是一个完全独立的类，所有方法(绝大多数都只属于它自己)都是从零开始写的。这可能是因为RandomAccessFile能在文件里面前后移动，所以它的行为与其它的I/O类有些根本性的不同。总而言之，它是一个直接继承Object的，独立的类。

       基本上，RandomAccessFile的工作方式是，把DataInputStream和DataOutputStream粘起来，再加上它自己的一些方法，比如定位用的getFilePointer( )，在文件里移动用的seek( )，以及判断文件大小的length( )。此外，它的构造函数还要一个表示以只读方式("r")，还是以读写方式("rw")打开文件的参数 (和C的fopen( )一模一样)。它不支持只写文件，从这一点上看，假如RandomAccessFile继承了DataInputStream，它也许会干得更好。
       只有RandomAccessFile才有seek方法，而这个方法也只适用于文件。BufferedInputStream有一个mark( )方法，你可以用它来设定标记(把结果保存在一个内部变量里)，然后再调用reset( )返回这个位置，但是它的功能太弱了，而且也不怎么实用。

       RandomAccessFile的绝大多数功能，如果不是全部的话，已经被JDK 1.4的nio的"内存映射文件(memory-mapped files)"给取代了。


   二、I/O结构图
         介绍了这么多类，会对I/O有一个初步的了解了吧。在介绍I/O结构之前，先来介绍一下java I/O中的重要模式Decorator和Adapter。
        decorator就是修饰模式，它的主要目的就是在不改变任何原有类的功能的前提下，添加新的一些功能。它的结构一般如图（1）：
                                       
        在图（1）中,decorator和stream都继承了StreamInterface这个接口，decorator是一个装饰类，他封装了Stream这个类,拥有StreamInterface的所有功能，这样在不缺失原有功能的情况下，可以添加更多的功能。
        java中很多类都是这样实现的，比如我们有个文件，需要创建其相应的流可以这样创建：
FielInputStream fis = new FileInputStream("d://fitiny/DecoratorA.class");然而我们现在有个需求就是要把这个file放进缓存中，我们可以这样实现 BufferedInputStream buffer = new BufferedInputStream(fis);其中BufferedInputStream就是一个修饰类。他和FielInputStream 都实现了InputStream这个接口。其他的decorator还有DataInputStream,PipedInputStream,FilterInputStream,SequnceInputStream。（这里只列出InputStream相关的）。好了，了解了decorator。我们再来看看Adapter。
       Adapter模式主要用来将两个没有关系的类组合在一起使用，我们来先看一下图（2）
                                   
图（2）中，Adpatee和Stream是两个好无相干的类，然而有这样的一个功能就是需要实现Adpatee和Stream的功能。怎么办呢？java“类再生”中告诉我们，需要实现两个类组合可以用(composition)和(inheritance)。
那么我们可以这样实现：
        //构建一个适配器类Adapter,继承Stream,并封装Adaptee类
        public class Adapter extends Stream
        {
             //被适配器者
             private Adaptee;
             public Adapter(Adaptee adaptee)
             {
                this.adptee = adaptee;
             }
             //......
        }
      看到这边，你可想到java I/O中哪些类实现了Adapter模式？
      在java I/O中的FileInputStream就是实现了Adapter，它继承了InputStream的功能，并对file进行了封装。从他的构造函数可以看出来FielInputStream fis = new FileInputStream("d://fitiny/DecoratorA.class");其他实现Adapter模式的类还有StringReader,DataInputStream等。
      好了，现在我们结合以上两种模式来看看java I/O的结构图: