1. Streams及I/O

Stream就是信息源与目的地之间的通信路径，这里的信息源可以是文件、内存、网络等。Streams主要分为input及output Stream。

1.1 InputStream类

类InputStream处于Input stream类层次的最顶层，它主要具有以下几种方法：

1.1.1 read方法

read方法用于从指定的输入流读取以字节为单位的数据，第一次从流的开始位置开始读取，以后每次从上次的结束部位开始读取，即自动实现了位移。

read方法有以下三种形态：

（1） int read(byte buff[n])：从指定输入流中读取n个字节填充到buff中，该方法返回读取的实际字节数，如果读取的实际字节数小于n，一般是因为已读到指定输入流的末尾；

（2） int read()：即不带参数，该方法每次一个字节从指定的输入流中读取数据。返回值也是int类型，但它并不代表读取的字节数，而是从流中读取的数据的本身，因数据本身是byte类型的，所以一般要强制进行转化；如果读到流的末尾返回的值是-1；

（3） int read(byte buff[n],int start, int len)：从指定流读取数据，从start开始，填充len个字节到buff中，返回值为实际的填充数，如果返回值

以下是read的简单例子：

import java.io.*;

class TestIO1{

public static void main(String args[]) {

InputStream s = null;

try{

s = new FileInputStream("io.txt");

}catch(FileNotFoundException e){

System.out.println("file not find");

}

int i;

try{

i = s.read();

while(i != -1){

System.out.println((char)i);

i = s.read();

}

}catch(IOException e){

System.out.println("io error");

} } }

1.1.2 skip方法

skip方法类似于C语言中的lseek都是用于定位的。Skip方法定义：long skip(long n)，该方法使指定流中的当前位置移动n个字节，n的值可以是负值用于向前移，skip方法返回值为实际移动的字节数，由于种种原因，如已到流尾或者其它原因返回的值往往小于n。对于读取文件来说，小于n的原因最大的原因是读到了文件尾。

1.1.3 available方法

available方法用于计算指定流中当前有多少字节，如果指定的流是文件流，那么就返回文件的大小。Available返回的值是int类型。

有的输入流可能没有能力返回字节数，如果对这些输入流使用avaiable方法，返回值为0。

1.1.4 close方法

对于打开的stream，Java可以自动回收，但是Java自动回收需要时间，所以最好自己调用close方法来关闭stream，这样方便下一次重新指定的流。

1.2 ByteArrayInputStream

ByteArrayInputStream是从InputStream中继承下来的，用于从字节数组中提取数据，关于ByteArrayInputStream的创建例子如下：

byte[] buffer = new byte[1024];

fillWithUsefulData(buffer); //自定义的方法,用于在buffer中填充数据

InputStream s = new ByteArrayInputStream(buffer);

InputStream s1 = new ByteArrayInputStream(buffer,100,300);

其中ByteArrayInputStream(buffer,100,300)是创建到buffer的stream，从buffer的第100个字节开始取300字节。

ByteArrayInputStream的其它方法与InputStream类似，这里不再重复。

1.3 FileInputStream

FileInputStream也是从InputStream中继承下来的，用于从指定的文件中提取。因此它的方法也与InputStream中的方法类似，这里不再介绍，只介绍FileInputStream中特殊的方法：getFD()，该方法用于获取文件句柄。使用方法如下：

FileInputStream aFIS = new FileInputStream("aFileName");

FileDescriptor myFD = aFIS.getFD();

这样以后要用到aFileName文件时可以使用myFD这个文件句柄（实际上是文件描述类的实例），如要重新打开该文件，可以使用FileInputStream aFIS = new FileInputStream(myFD)。

关于文件描述类FileDescriptor，有以下几点说明：

（1） 属性in：标准输入；

（2） 属性out：标准输出；

（3） 属性err：标准错误输出；

在FileInputStream中还有另一个特殊的方法就是：finalize()。

1.4 FilterInputStream

FilterInputStream也是从InputStream中继承下来，不过FilterInputStream类基本上不能直接使用，一般上使用该类的派生类，如BufferedInputStream等。该类的最大特点是，在定义时可以嵌套：

InputStream s = getAnInputStreamFromSomewhere();

FilterInputStream s1 = new FilterInputStream(s);

FilterInputStream s2 = new FilterInputStream(s1);

FilterInputStream s3 = new FilterInputStream(s2);

所以该类的所有派生类都具有这个特性。

1.5 BufferedInputStream

BufferedInputStream指定数据源是内存的指定区域，从FilterInputStream继承下来的，这种类型的Stream主要用于提高性能，它定义时一般指定其它的InputStream，如：

InputStream s = new BufferedInputStream(new FileInputStream("foo"));

BufferedInputSream是可以使用mark及reset方法，使用上述的嵌套方法间接的使其它的stream也支持这些方法了。

由于BufferedInputStream需要buffer，所以它需要等待在它之前的数据都到了后才工作，所以BufferedInputStream最好用在流的前面，如上面这个例子，当然用在最前面也没有什么意思了。

1.6 DataInputStream

DataInputStream也是从FilterInputStream继承下来的，所以也具有父类的特性。DataInputStream还implement DataInput接口，所以DataInputStream具体的方法最多，如：readShort、readBoolean、readByte、readUnsignedByte、readShort等。这些方法的都是read方法的扩展，使用上也相似，所以这里不多介绍。

以下是readInt的实现：

public final int readInt() throws IOException {

int ch1 = in.read();

int ch2 = in.read();

int ch3 = in.read();

int ch4 = in.read();

if ((ch1 | ch2 | ch3 | ch4) < 0)

throw new EOFException();

return ((ch1 << 24) + (ch2 << 16) + (ch3 << 8) + (ch4 << 0));

}

以下是readLine的实现：

public final String readLine() throws IOException {

char buf[] = lineBuffer;

if (buf == null) {

buf = lineBuffer = new char[128];

}

int room = buf.length;

int offset = 0;

int c;

loop: while (true) {

switch (c = in.read()) {

case -1:

case ´ ´:

break loop;

case ´ ´:

int c2 = in.read();

if ((c2 != ´ ´) && (c2 != -1)) {

if (!(in instanceof PushbackInputStream)) {

this.in = new PushbackInputStream(in);

}

((PushbackInputStream)in).unread(c2);

}

break loop;

default:

if (--room < 0) {

buf = new char[offset + 128];

room = buf.length - offset - 1;

System.arraycopy(lineBuffer, 0, buf, 0, offset);

lineBuffer = buf;

}

buf[offset++] = (char) c;

break;

}

}

if ((c == -1) && (offset == 0)) {

return null;

}

return String.copyValueOf(buf, 0, offset);

}

在这个例子中，如果读出的字符中 ，还得再读一位判断是否是 ，如果不是 ，还得将这个字符放回到输入流中，因此使用了PushbackInputStream的功能。

如果对DataInputStream的读操作已到Stream的末尾，会抛出EOFException异常。在Stream末尾，skipBytes不做任何动作；readLine返回null；readUTF抛出UTFDataFormatException异常。

1.7 LineNumberInputStream

同样LineNumberInputStream是从FilterInputStream继承下来的，该类可以跟踪行号，设置行号，对行作标记以便恢复等功能。一般不直接使用该类，而使用其它Stream的嵌套间接对它进行使用，如：

LineNumberInputStream aLNIS;

aLNIS = new LineNumberInputStream(new FileInputStream("source"));

DataInputStream s = new DataInputStream(aLNIS);

String line;

while ((line = s.readLine()) != null) {

. . . // process the line

System.out.println("Did line number: " + aLNIS.getLineNumber());

}

在这个例子中，使用DataInputStream读取行，使用LineNumberInputStream来监控行。从这个子可以看出，嵌套流中数据的流动贯穿所有的流，即所以流中的数据在同步流动。

1.8 PushbackInputStream

PushbackInputStream也是从FilterInputStream继承下来，它有一个特殊的方法unread，用于将读出来的数据放出流中。在例子readLine就使用了这个方法，unread与read相对应有三个形态：unread()、unread(byte[])及unread(byte[],int,int)。

1.9 PipedInputStream

FilterInputStream的派生类已介绍完毕，下面接着介绍InputStream的派生类。PipedInputStream一般与PipedOutputStream一起用构成线程之间双向的通信管道。因此在里先不介绍PipedInputStream的用法。

1.10 StringBufferInputStream

String buffer = "Now is the time for all good men to come...";

InputStream s = new StringBufferInputStream(buffer);

1.11 ByteArrayInputStream

ByteArrayInputStream与StringBufferInputStream类似，只是它基于ByteArry，而StringBufferInputStream基于String。

1.12 SequenceInputStream

SequenceInputStream用于将不同的InputStream按先后顺序串在一起，如将两个InputStream串起来：

InputStream s1 = new FileInputStream("theFirstPart");

InputStream s2 = new FileInputStream("theRest");

InputStream s = new SequenceInputStream(s1, s2);

以上只能实现两个输入流的串接，要实现两个以上输入流串接，需要用到Vector类，如下所示：

Vector v = new Vector(3);

Enumeration e;

v.addElement(s1);

v.addElement(s2);

v.addElement(s2);

e = v.elements();

InputStream s = new SequenceInputStream(e) ;

1.13 OutputStream

OutputStream位于Output Stream类层次的最顶层，它是一个抽象类，它规定了Output Stream类的基本功能。

1.13.1 write

write方法与InputStream的read方法相对应，它有三个形态：

（1） write(byte[])：将指定byte数组中的数据输出到指定Stream；

（2） write(byte[],int,int)：将指定byte数组中的数据从第二个参数开始，输出第三个参数指定的长度到指定的Stream；

（3） wirte(int)；将一个int值输出到指定的Stream；

1.13.2 flush和close

有些输出流在输出时先放在缓冲中，可以使用flush将这些数据真正写入指定的输出流中。Close用于关闭指定的输出流。

1.14 ByteArrayOutputStream

ByteArrayOutputStream将一个输出流指向一个Byte数组，但这个Byte数组是ByteArrayOutputStream内部内置的，不需要我们来定义。该类有两个构造函数：

（1） ByteArrayOutputStream()：该构造函数会在内部创建一个长度为32的Byte数组；

（2） ByteArrayOutputStream(int n)：在对象内部创建一个长度为n的Byte数组。

ByteArrayOutputStream从OutputStream类继承下来，所以它具write、flush及close等方法，同时它还具有以下几个特殊的方法：

（3） toString()：将对象内部的Byte数组转化成字符串(String(buf,0,count)；

（4） toString(int n)：将对象对部的Byte数组转化成字符串，编码方式为n；

（5） toString(String n)：将对象对部的数组转化成字符串，编码方式为n；

（6） toByteArray()：返回对象内部的Byte数组；

（7） writeTo(OutputStream)：将内部Byte数组输出到指定的输出流；

（8） reset()：将对象内部Byte数组的长度设为0，{count = 0}；

（9） size()：返回Byte数组长度；

1.15 FileOutputStream

FileOutputStream与FileInputStream相对应，它具有以下几个构造函数：

（1） FileOutputStream(File)

（2） FileOutputStream(File file, boolean append)：如果append为真，以添加方式写入文件，如果为否（缺省），以新增方式写入文件；

（3） FileOutputStream(FileDescriptor)

（4） FileOutputStream(String name)

（5） FileOutputStream(String name, boolean append)

其它的方法大多为标准方法，这里不再介绍。以下使用的例子：

FileDescriptor fd = someFileStream.getFD();

OutputStream s = new FileOutputStream(fd);

1.16 FilterOutputStream

FilterOutputStream与FilterInputStream相对应，使用方法也相类似。

1.17 BufferedOutputStream

BufferedOutputStream从FilterOutputStream中继承下来，它与BufferedInputStream相对应，作用也相类似，它主要为输出流做缓冲，如：

OutputStream s = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("foo"));

由于BufferedOutputStream是缓冲数据的，所以必要时，需要使用flush方法强制将缓冲中的数据真正写入输出流中。

1.18 DataOutputStream

DataOutputStream与DataInputStream相对应，在继承OutputStream的同时，实现了DataOutput接口，因此它具有DataOutput接中所规定的方法，这些方法与DataInput所规定的方法相反。

它还具有size方法，该方法返回向输出流写入的字节数。以下是实现复制功能的例子：

try { while (true) aDO.writeByte(aDI.readByte()); }

finally { aDI.close(); aDO.close(); }

1.19 PrintStream

PrintStream是从FilterOutputStream继承下来的。使用例子如下：

PrintStream s = new PrintStream(new FileOutputStream("foo"));

s.println("Here´s the first line of text in the file foo.");

这个例子说明可以使用PrintStream向文件写数据，并且该类提供了输出行的功能，弥补了DataOutputStream的空白(在DataOutputStream没有输出行的功能)。

PrintStream的构造函数：

（1） PrintStream(boolean autoFlush, OutputStream out)

（2） PrintStream(OutputStream out)

（3） PrintStream(OutputStream out, boolean autoFlush)

（4） PrintStream(OutputStream out, boolean autoFlush, String encoding)

1.20 PipedOutputStream

PipedOutputStream与PipedInputSteam相互配合实现两个线程之间的通信，它们的定义如下：

PipedInputStream sIn = PipedInputStream();

PipedOutputStream sOut = PipedOutputStream(sIn);

以下是使用例子，该例子接收标准输入的数据，并输出到标准输出：

import java.io.*;

class ReadThread extends Thread implements Runnable {

InputStream pi = null;

OutputStream po = null;

String process = null;

ReadThread( String process, InputStream pi, OutputStream po) {

this.pi = pi; this.po = po; this.process = process; }

public void run() {

int ch; byte[] buffer = new byte[12]; int bytes_read;

try {

for(;;) {

bytes_read = pi.read(buffer); //从指定流读入数据

if (bytes_read == -1) { return; }

po.write(buffer, 0, bytes_read);//向指定流写入数据

Thread.yield();

}

} catch (Exception e) { e.printStackTrace();

} finally { }

}

}

public class MyPipe{

public static void main( String [] args) {

try {

int ch;

PipedInputStream writeIn = new PipedInputStream();

PipedOutputStream readOut = new PipedOutputStream( writeIn );

FileOutputStream writeOut = new FileOutputStream("out");

ReadThread rt = new ReadThread("reader", System.in, readOut );

ReadThread wt = new ReadThread("writer", writeIn, System.out );

rt.start();

wt.start();

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

} }}

说明：

（1） 类ReadThread非常巧妙，它并没有指定输入输出流的具体类型

（2） 在MyPipe类中new ReadThread("reader", System.in, readOut )语句使得从标准输入设备中接收数据，而从readOut输出，而readOut是PipedOutputSteam，所以它可以被另一线程接收；

（3） new ReadThread("writer", writeIn, System.out )，从writeIn接收数据，writeIn是readOut是成对的双向管道，它接收从readOut发送过来的数据。再从标准设备中输出。

1.21 RandomAccessFile

1.22 StreamTokenizer

1.23 ObjectOutputStream

ObjectOutputStream从OutputStream继承下来，并实现了ObjectOutput, ObjectStreamConstants这两个接口。它负责将指定对象输出到指定的输出流，可以将非static、非transient的属性及值，对象的类定义输出到指定的输出流。该类有一个非常用的方法：

writeObject (Object obj);

该方法将obj输出到指定的输出流，以下是该类的例子：

FileOutputStream f = new FileOutputStream("tmp");

ObjectOutput s = new ObjectOutputStream(f);

s.writeObject("Today");

s.writeObject(new Date());

s.flush();

可以使用transient修饰符规定一些变量的值不被输出到指定的输出流，如：

public transient int transientValue = 4;

这样transientValue的值就不会被输出到输出流。

1.24 ObjectInputStream

ObjectInputStream与ObjectOutputStream相对应，它是将对象的值及类的定义等从指定的输入流读入，以便重新对象化：

FileInputStream in = new FileInputStream("tmp");

ObjectInputStream s = new ObjectInputStream(in);

String today = (String)s.readObject();

Date date = (Date)s.readObject();

ObjectOutputStream和ObjectInputStream就可以实现对象的持久化，即要先将对象序列化保存到介质中，在必要的时候重新恢复这些对象。