登录自治区建设厅的网站查询,营销型网站建设的优势有哪些,手机网站建设软件,青海网站推广策划方案文章目录前言1 初识Java IO1.1 IO流分类1.2 案例实操2 IO流对象2.1 File类2.2 字节流2.3 字符流2.4 序列化3 IO流方法3.1 字节流方法3.2 字符流方法4 附加内容4.1 位、字节、字符4.2 IO流效率对比4.3 NIO前言 有人曾问fastjson的作者#xff08;阿里技术专家高铁#xff09;阿里技术专家高铁“你开发fastjson没得到什么好处反而挨了骂背了锅这种事情你为什么要做呢” 高铁答道“因为热爱本身就是奖励啊” 这个回答顿时触动了我。想想自己又何尝不是如此。写作是个痛苦的过程用心写作就更加煎熬需字字斟酌反复删改才有所成。然而当一篇篇精良文章出自己手而呈现眼前时那些痛苦煎熬就都那么值得。如果这些博文能有幸得大家阅读和认可就更加是莫大的鼓舞了。技术人的快乐就是可以这么纯粹和简单。 下面几个问题问题还会继续补充如果你能对答如流那么恭喜你IO知识掌握得很好可以立即关闭文章。反之你可以在后面得文章中寻找答案。
Java IO流有什么特点Java IO流分为几种类型字节流和字符流的关系与区别字符流是否使用了缓冲缓冲流的效率一定高吗为什么缓冲流体现了Java中的哪种设计模式思想为什么要实现序列化?如何实现序列化?序列化数据后再次修改类文件读取数据会出问题如何解决呢?
1 初识Java IO
IO即in和out也就是输入和输出指应用程序和外部设备之间的数据传递常见的外部设备包括文件、管道、网络连接。
Java 中是通过流处理IO 的那么什么是流
流Stream是一个抽象的概念是指一连串的数据字符或字节是以先进先出的方式发送信息的通道。
当程序需要读取数据的时候就会开启一个通向数据源的流这个数据源可以是文件内存或是网络连接。类似的当程序需要写入数据的时候就会开启一个通向目的地的流。这时候你就可以想象数据好像在这其中“流”动一样。
一般来说关于流的特性有下面几点
先进先出最先写入输出流的数据最先被输入流读取到。顺序存取可以一个接一个地往流中写入一串字节读出时也将按写入顺序读取一串字节不能随机访问中间的数据。RandomAccessFile除外只读或只写每个流只能是输入流或输出流的一种不能同时具备两个功能输入流只能进行读操作对输出流只能进行写操作。在一个数据传输通道中如果既要写入数据又要读取数据则要分别提供两个流。
1.1 IO流分类
IO流主要的分类方式有以下3种
按数据流的方向输入流、输出流按处理数据单位字节流、字符流按功能节点流、处理流 1、输入流与输出流
输入与输出是相对于应用程序而言的比如文件读写读取文件是输入流写文件是输出流这点很容易搞反。 2、字节流与字符流
字节流和字符流的用法几乎完成全一样区别在于字节流和字符流所操作的数据单元不同字节流操作的单元是数据单元是8位的字节字符流操作的是数据单元为16位的字符。
为什么要有字符流
Java中字符是采用Unicode标准Unicode 编码中一个英文字母或一个中文汉字为两个字节。 而在UTF-8编码中一个中文字符是3个字节。例如下面图中“云深不知处”5个中文对应的是15个字节-28-70-111-26-73-79-28-72-115-25-97-91-27-92-124
那么问题来了如果使用字节流处理中文如果一次读写一个字符对应的字节数就不会有问题一旦将一个字符对应的字节分裂开来就会出现乱码了。为了更方便地处理中文这些字符Java就推出了字符流。
字节流和字符流的其他区别
字节流一般用来处理图像、视频、音频、PPT、Word等类型的文件。字符流一般用于处理纯文本类型的文件如TXT文件等但不能处理图像视频等非文本文件。用一句话说就是字节流可以处理一切文件而字符流只能处理纯文本文件。字节流本身没有缓冲区缓冲字节流相对于字节流效率提升非常高。而字符流本身就带有缓冲区缓冲字符流相对于字符流效率提升就不是那么大了。详见文末效率对比。
以写文件为例我们查看字符流的源码发现确实有利用到缓冲区
3、节点流和处理流
节点流直接操作数据读写的流类比如FileInputStream
处理流对一个已存在的流的链接和封装通过对数据进行处理为程序提供功能强大、灵活的读写功能例如BufferedInputStream缓冲字节流
处理流和节点流应用了Java的装饰者设计模式。
下图就很形象地描绘了节点流和处理流处理流是对节点流的封装最终的数据处理还是由节点流完成的。 在诸多处理流中有一个非常重要那就是缓冲流。
我们知道程序与磁盘的交互相对于内存运算是很慢的容易成为程序的性能瓶颈。减少程序与磁盘的交互是提升程序效率一种有效手段。缓冲流就应用这种思路普通流每次读写一个字节而缓冲流在内存中设置一个缓存区缓冲区先存储足够的待操作数据后再与内存或磁盘进行交互。这样在总数据量不变的情况下通过提高每次交互的数据量减少了交互次数。
联想一下生活中的例子我们搬砖的时候一块一块地往车上装肯定是很低效的。我们可以使用一个小推车先把砖装到小推车上再把这小推车推到车前把砖装到车上。这个例子中小推车可以视为缓冲区小推车的存在减少了我们装车次数从而提高了效率。
需要注意的是缓冲流效率一定高吗不一定某些情形下缓冲流效率反而更低具体请见IO流效率对比。
完整的IO分类图如下
1.2 案例实操
接下来我们看看如何使用Java IO。
文本读写的例子也就是文章开头所说的将“松下问童子言师采药去。只在此山中云深不知处。”写入本地文本然后再从文件读取内容并输出到控制台。
1、FileInputStream、FileOutputStream字节流 字节流的方式效率较低不建议使用 public class IOTest {public static void main(String[] args) throws IOException {File file new File(D:/test.txt);write(file);System.out.println(read(file));}public static void write(File file) throws IOException {OutputStream os new FileOutputStream(file, true);// 要写入的字符串String string 松下问童子言师采药去。只在此山中云深不知处。;// 写入文件os.write(string.getBytes());// 关闭流os.close();}public static String read(File file) throws IOException {InputStream in new FileInputStream(file);// 一次性取多少个字节byte[] bytes new byte[1024];// 用来接收读取的字节数组StringBuilder sb new StringBuilder();// 读取到的字节数组长度为-1时表示没有数据int length 0;// 循环取数据while ((length in.read(bytes)) ! -1) {// 将读取的内容转换成字符串sb.append(new String(bytes, 0, length));}// 关闭流in.close();return sb.toString();}
}2、BufferedInputStream、BufferedOutputStream缓冲字节流 缓冲字节流是为高效率而设计的真正的读写操作还是靠FileOutputStream和FileInputStream所以其构造方法入参是这两个类的对象也就不奇怪了。 public class IOTest {public static void write(File file) throws IOException {// 缓冲字节流提高了效率BufferedOutputStream bis new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file, true));// 要写入的字符串String string 松下问童子言师采药去。只在此山中云深不知处。;// 写入文件bis.write(string.getBytes());// 关闭流bis.close();}public static String read(File file) throws IOException {BufferedInputStream fis new BufferedInputStream(new FileInputStream(file));// 一次性取多少个字节byte[] bytes new byte[1024];// 用来接收读取的字节数组StringBuilder sb new StringBuilder();// 读取到的字节数组长度为-1时表示没有数据int length 0;// 循环取数据while ((length fis.read(bytes)) ! -1) {// 将读取的内容转换成字符串sb.append(new String(bytes, 0, length));}// 关闭流fis.close();return sb.toString();}
}3、InputStreamReader、OutputStreamWriter字符流 字符流适用于文本文件的读写OutputStreamWriter类其实也是借助FileOutputStream类实现的故其构造方法是FileOutputStream的对象 public class IOTest {public static void write(File file) throws IOException {// OutputStreamWriter可以显示指定字符集否则使用默认字符集OutputStreamWriter osw new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(file, true), UTF-8);// 要写入的字符串String string 松下问童子言师采药去。只在此山中云深不知处。;osw.write(string);osw.close();}public static String read(File file) throws IOException {InputStreamReader isr new InputStreamReader(new FileInputStream(file), UTF-8);// 字符数组一次读取多少个字符char[] chars new char[1024];// 每次读取的字符数组先append到StringBuilder中StringBuilder sb new StringBuilder();// 读取到的字符数组长度为-1时表示没有数据int length;// 循环取数据while ((length isr.read(chars)) ! -1) {// 将读取的内容转换成字符串sb.append(chars, 0, length);}// 关闭流isr.close();return sb.toString()}
}4、字符流便捷类 Java提供了FileWriter和FileReader简化字符流的读写new FileWriter等同于new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(file, true)) public class IOTest {public static void write(File file) throws IOException {FileWriter fw new FileWriter(file, true);// 要写入的字符串String string 松下问童子言师采药去。只在此山中云深不知处。;fw.write(string);fw.close();}public static String read(File file) throws IOException {FileReader fr new FileReader(file);// 一次性取多少个字节char[] chars new char[1024];// 用来接收读取的字节数组StringBuilder sb new StringBuilder();// 读取到的字节数组长度为-1时表示没有数据int length;// 循环取数据while ((length fr.read(chars)) ! -1) {// 将读取的内容转换成字符串sb.append(chars, 0, length);}// 关闭流fr.close();return sb.toString();}
}5、BufferedReader、BufferedWriter字符缓冲流
public class IOTest {public static void write(File file) throws IOException {// BufferedWriter fw new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new// FileOutputStream(file, true), UTF-8));// FileWriter可以大幅度简化代码BufferedWriter bw new BufferedWriter(new FileWriter(file, true));// 要写入的字符串String string 松下问童子言师采药去。只在此山中云深不知处。;bw.write(string);bw.close();}public static String read(File file) throws IOException {BufferedReader br new BufferedReader(new FileReader(file));// 用来接收读取的字节数组StringBuilder sb new StringBuilder();// 按行读数据String line;// 循环取数据while ((line br.readLine()) ! null) {// 将读取的内容转换成字符串sb.append(line);}// 关闭流br.close();return sb.toString();}
}2 IO流对象
第一节中我们大致了解了IO并完成了几个案例但对IO还缺乏更详细的认知那么接下来我们就对Java IO细细分解梳理出完整的知识体系来。
Java种提供了40多个类我们只需要详细了解一下其中比较重要的就可以满足日常应用了。
2.1 File类
File类是用来操作文件的类但它不能操作文件中的数据。
public class File extends Object implements Serializable, ComparableFileFile类实现了Serializable、 Comparable说明它是支持序列化和排序的。
File类的构造方法
方法名说明File(File parent, String child)根据 parent 抽象路径名和 child 路径名字符串创建一个新 File 实例。File(String pathname)通过将给定路径名字符串转换为抽象路径名来创建一个新 File 实例。File(String parent, String child)根据 parent 路径名字符串和 child 路径名字符串创建一个新 File 实例。File(URI uri)通过将给定的 file: URI 转换为一个抽象路径名来创建一个新的 File 实例。
File类的常用方法
方法说明createNewFile()当且仅当不存在具有此抽象路径名指定名称的文件时不可分地创建一个新的空文件。delete()删除此抽象路径名表示的文件或目录。exists()测试此抽象路径名表示的文件或目录是否存在。getAbsoluteFile()返回此抽象路径名的绝对路径名形式。getAbsolutePath()返回此抽象路径名的绝对路径名字符串。length()返回由此抽象路径名表示的文件的长度。mkdir()创建此抽象路径名指定的目录。
File类使用实例
public class FileTest {public static void main(String[] args) throws IOException {File file new File(C:/Mu/fileTest.txt);// 判断文件是否存在if (!file.exists()) {// 不存在则创建file.createNewFile();}System.out.println(文件的绝对路径 file.getAbsolutePath());System.out.println(文件的大小 file.length());// 刪除文件file.delete();}
}2.2 字节流
InputStream与OutputStream是两个抽象类是字节流的基类所有具体的字节流实现类都是分别继承了这两个类。
以InputStream为例它继承了Object实现了Closeable
public abstract class InputStream
extends Object
implements CloseableInputStream类有很多的实现子类下面列举了一些比较常用的 详细说明一下上图中的类
InputStreamInputStream是所有字节输入流的抽象基类前面说过抽象类不能被实例化实际上是作为模板而存在的为所有实现类定义了处理输入流的方法。FileInputSream文件输入流一个非常重要的字节输入流用于对文件进行读取操作。PipedInputStream管道字节输入流能实现多线程间的管道通信。ByteArrayInputStream字节数组输入流从字节数组(byte[])中进行以字节为单位的读取也就是将资源文件都以字节的形式存入到该类中的字节数组中去。FilterInputStream装饰者类具体的装饰者继承该类这些类都是处理类作用是对节点类进行封装实现一些特殊功能。DataInputStream数据输入流它是用来装饰其它输入流作用是“允许应用程序以与机器无关方式从底层输入流中读取基本 Java 数据类型”。BufferedInputStream缓冲流对节点流进行装饰内部会有一个缓存区用来存放字节每次都是将缓存区存满然后发送而不是一个字节或两个字节这样发送效率更高。ObjectInputStream对象输入流用来提供对基本数据或对象的持久存储。通俗点说也就是能直接传输对象通常应用在反序列化中。它也是一种处理流构造器的入参是一个InputStream的实例对象。
OutputStream类继承关系图
OutputStream类继承关系与InputStream类似需要注意的是PrintStream.
2.3 字符流
与字节流类似字符流也有两个抽象基类分别是Reader和Writer。其他的字符流实现类都是继承了这两个类。
以Reader为例它的主要实现子类如下图 各个类的详细说明
InputStreamReader从字节流到字符流的桥梁InputStreamReader构造器入参是FileInputStream的实例对象它读取字节并使用指定的字符集将其解码为字符。它使用的字符集可以通过名称指定也可以显式给定或者可以接受平台的默认字符集。BufferedReader从字符输入流中读取文本设置一个缓冲区来提高效率。BufferedReader是对InputStreamReader的封装前者构造器的入参就是后者的一个实例对象。FileReader用于读取字符文件的便利类new FileReader(File file)等同于new InputStreamReader(new FileInputStream(file, true),UTF-8)但FileReader不能指定字符编码和默认字节缓冲区大小。PipedReader 管道字符输入流。实现多线程间的管道通信。CharArrayReader从Char数组中读取数据的介质流。StringReader 从String中读取数据的介质流。
Writer与Reader结构类似方向相反不再赘述。唯一有区别的是Writer的子类PrintWriter。
2.4 序列化
待续…
3 IO流方法
3.1 字节流方法
字节输入流InputStream主要方法
read() 从此输入流中读取一个数据字节。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。read(byte[] b, int off, int len) 从此输入流中将最多 len 个字节的数据读入一个 byte 数组中。close()关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。
字节输出流OutputStream主要方法
write(byte[] b) 将 b.length 个字节从指定 byte 数组写入此文件输出流中。write(byte[] b, int off, int len) 将指定 byte 数组中从偏移量 off 开始的 len 个字节写入此文件输出流。write(int b) 将指定字节写入此文件输出流。close() 关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。
3.2 字符流方法
字符输入流Reader主要方法
read()读取单个字符。read(char[] cbuf) 将字符读入数组。read(char[] cbuf, int off, int len) 将字符读入数组的某一部分。read(CharBuffer target) 试图将字符读入指定的字符缓冲区。flush() 刷新该流的缓冲。close() 关闭此流但要先刷新它。
字符输出流Writer主要方法
write(char[] cbuf) 写入字符数组。write(char[] cbuf, int off, int len) 写入字符数组的某一部分。write(int c) 写入单个字符。write(String str) 写入字符串。write(String str, int off, int len) 写入字符串的某一部分。flush() 刷新该流的缓冲。close() 关闭此流但要先刷新它。
另外字符缓冲流还有两个独特的方法
BufferedWriter类newLine() 写入一个行分隔符。这个方法会自动适配所在系统的行分隔符。BufferedReader类readLine() 读取一个文本行。
4 附加内容
4.1 位、字节、字符
字节(Byte)是计量单位表示数据量多少是计算机信息技术用于计量存储容量的一种计量单位通常情况下一字节等于八位。
字符(Character)计算机中使用的字母、数字、字和符号比如’A’、‘B’、’$’、’等。
一般在英文状态下一个字母或字符占用一个字节一个汉字用两个字节表示。
字节与字符
ASCII 码中一个英文字母不分大小写为一个字节一个中文汉字为两个字节。UTF-8 编码中一个英文字为一个字节一个中文为三个字节。Unicode 编码中一个英文为一个字节一个中文为两个字节。符号英文标点为一个字节中文标点为两个字节。例如英文句号 . 占1个字节的大小中文句号 。占2个字节的大小。UTF-16 编码中一个英文字母字符或一个汉字字符存储都需要 2 个字节Unicode 扩展区的一些汉字存储需要 4 个字节。UTF-32 编码中世界上任何字符的存储都需要 4 个字节。
4.2 IO流效率对比
首先对比下普通字节流和缓冲字节流的效率
public class MyTest {public static void main(String[] args) throws IOException {File file new File(C:/Mu/test.txt);StringBuilder sb new StringBuilder();for (int i 0; i 3000000; i) {sb.append(abcdefghigklmnopqrstuvwsyz);}byte[] bytes sb.toString().getBytes();long start System.currentTimeMillis();write(file, bytes);long end System.currentTimeMillis();long start2 System.currentTimeMillis();bufferedWrite(file, bytes);long end2 System.currentTimeMillis();System.out.println(普通字节流耗时 (end - start) ms);System.out.println(缓冲字节流耗时 (end2 - start2) ms);}// 普通字节流public static void write(File file, byte[] bytes) throws IOException {OutputStream os new FileOutputStream(file);os.write(bytes);os.close();}// 缓冲字节流public static void bufferedWrite(File file, byte[] bytes) throws IOException {BufferedOutputStream bo new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file));bo.write(bytes);bo.close();}
}运行结果
普通字节流耗时250 ms
缓冲字节流耗时268 ms这个结果让我大跌眼镜不是说好缓冲流效率很高么要知道为什么只能去源码里找答案了。翻看字节缓冲流的write方法
public synchronized void write(byte b[], int off, int len) throws IOException {if (len buf.length) {/* If the request length exceeds the size of the output buffer,flush the output buffer and then write the data directly.In this way buffered streams will cascade harmlessly. */flushBuffer();out.write(b, off, len);return;}if (len buf.length - count) {flushBuffer();}System.arraycopy(b, off, buf, count, len);count len;
}
注释里说得很明白如果请求长度超过输出缓冲区的大小刷新输出缓冲区然后直接写入数据。这样缓冲流将无害地级联。
但是至于为什么这么设计我没有想明白有哪位明白的大佬可以留言指点一下。
基于上面的情形要想对比普通字节流和缓冲字节流的效率差距就要避免直接读写较长的字符串于是设计了下面这个对比案例用字节流和缓冲字节流分别复制文件。
public class MyTest {public static void main(String[] args) throws IOException {File data new File(C:/Mu/data.zip);File a new File(C:/Mu/a.zip);File b new File(C:/Mu/b.zip);StringBuilder sb new StringBuilder();long start System.currentTimeMillis();copy(data, a);long end System.currentTimeMillis();long start2 System.currentTimeMillis();bufferedCopy(data, b);long end2 System.currentTimeMillis();System.out.println(普通字节流耗时 (end - start) ms);System.out.println(缓冲字节流耗时 (end2 - start2) ms);}// 普通字节流public static void copy(File in, File out) throws IOException {// 封装数据源InputStream is new FileInputStream(in);// 封装目的地OutputStream os new FileOutputStream(out);int by 0;while ((by is.read()) ! -1) {os.write(by);}is.close();os.close();}// 缓冲字节流public static void bufferedCopy(File in, File out) throws IOException {// 封装数据源BufferedInputStream bi new BufferedInputStream(new FileInputStream(in));// 封装目的地BufferedOutputStream bo new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(out));int by 0;while ((by bi.read()) ! -1) {bo.write(by);}bo.close();bi.close();}
}
运行结果
普通字节流耗时184867 ms
缓冲字节流耗时752 ms这次普通字节流和缓冲字节流的效率差异就很明显了达到了245倍。
再看看字符流和缓冲字符流的效率对比
public class IOTest {public static void main(String[] args) throws IOException {// 数据准备dataReady();File data new File(C:/Mu/data.txt);File a new File(C:/Mu/a.txt);File b new File(C:/Mu/b.txt);File c new File(C:/Mu/c.txt);long start System.currentTimeMillis();copy(data, a);long end System.currentTimeMillis();long start2 System.currentTimeMillis();copyChars(data, b);long end2 System.currentTimeMillis();long start3 System.currentTimeMillis();bufferedCopy(data, c);long end3 System.currentTimeMillis();System.out.println(普通字节流1耗时 (end - start) ms,文件大小 a.length() / 1024 kb);System.out.println(普通字节流2耗时 (end2 - start2) ms,文件大小 b.length() / 1024 kb);System.out.println(缓冲字节流耗时 (end3 - start3) ms,文件大小 c.length() / 1024 kb);}// 普通字符流不使用数组public static void copy(File in, File out) throws IOException {Reader reader new FileReader(in);Writer writer new FileWriter(out);int ch 0;while ((ch reader.read()) ! -1) {writer.write((char) ch);}reader.close();writer.close();}// 普通字符流使用字符流public static void copyChars(File in, File out) throws IOException {Reader reader new FileReader(in);Writer writer new FileWriter(out);char[] chs new char[1024];while ((reader.read(chs)) ! -1) {writer.write(chs);}reader.close();writer.close();}// 缓冲字符流public static void bufferedCopy(File in, File out) throws IOException {BufferedReader br new BufferedReader(new FileReader(in));BufferedWriter bw new BufferedWriter(new FileWriter(out));String line null;while ((line br.readLine()) ! null) {bw.write(line);bw.newLine();bw.flush();}// 释放资源bw.close();br.close();}// 数据准备public static void dataReady() throws IOException {StringBuilder sb new StringBuilder();for (int i 0; i 600000; i) {sb.append(abcdefghijklmnopqrstuvwxyz);}OutputStream os new FileOutputStream(new File(C:/Mu/data.txt));os.write(sb.toString().getBytes());os.close();System.out.println(完毕);}
}运行结果
普通字符流1耗时1337 ms,文件大小15234 kb
普通字符流2耗时82 ms,文件大小15235 kb
缓冲字符流耗时205 ms,文件大小15234 kb测试多次结果差不多可见字符缓冲流效率上并没有明显提高我们更多的是要使用它的readLine()和newLine()方法。
4.3 NIO
待续…
