day10-IO流（二）
一、字符流
同学们，前面我们学习了字节流，使用字节流可以读取文件中的字节数据。但是如果文件中有中文，使用字节流来读取，就有可能读到半个汉字的情况，这样会导致乱码。虽然使用读取全部字节的方法不会出现乱码，但是如果文件过大又不太合适。
所以Java专门为我们提供了另外一种流，叫字符流，可以字符流是专门为读取文本数据而生的。
1.1 FileReader类
先类学习字符流中的FileReader类，这是字符输入流，用来将文件中的字符数据读取到程序中来。
FileReader读取文件的步骤如下：
第一步：创建FileReader对象与要读取的源文件接通
第二步：调用read()方法读取文件中的字符
第三步：调用close()方法关闭流
需要用到的方法：先通过构造器创建对象，再通过read方法读取数据（注意：两个read方法的返回值，含义不一样）
/**
* 目标：掌握文件字符输入流。
*/
public class FileReaderTest1 {
public static void main(String[] args) {
try (
// 1、创建一个文件字符输入流管道与源文件接通
Reader fr = new FileReader("io-app2\\src\\itheima01.txt");
){
// 2、一个字符一个字符的读（性能较差）
// int c; // 记住每次读取的字符编号。
// while ((c = fr.read()) != -1){
// System.out.print((char) c);
// }
// 每次读取一个字符的形式，性能肯定是比较差的。
// 3、每次读取多个字符。（性能是比较不错的！）
char[] buffer = new char[3];
int len; // 记住每次读取了多少个字符。
while ((len = fr.read(buffer)) != -1){
// 读取多少倒出多少
System.out.print(new String(buffer, 0, len));
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
1.2 FileWriter类
在上节课，我们学习了FileReader，它可以将文件中的字符数据读取到程序中来。接下来，我们就要学习FileWriter了，它可以将程序中的字符数据写入文件。
FileWriter往文件中写字符数据的步骤如下：
第一步：创建FileWirter对象与要读取的目标文件接通
第二步：调用write(字符数据/字符数组/字符串)方法读取文件中的字符
第三步：调用close()方法关闭流
需要用到的方法如下：构造器是用来创建FileWriter对象的，有了对象才能调用write方法写数据到文件。
接下来，用代码演示一下：
/**
* 目标：掌握文件字符输出流：写字符数据出去
*/
public class FileWriterTest2 {
public static void main(String[] args) {
try (
// 0、创建一个文件字符输出流管道与目标文件接通。
// 覆盖管道
// Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/itheima02out.txt");
// 追加数据的管道
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/itheima02out.txt", true);
){
// 1、public void write(int c):写一个字符出去
fw.write('a');
fw.write(97);
//fw.write('磊'); // 写一个字符出去
fw.write("\r\n"); // 换行
// 2、public void write(String c)写一个字符串出去
fw.write("我爱你中国abc");
fw.write("\r\n");
// 3、public void write(String c ,int pos ,int len):写字符串的一部分出去
fw.write("我爱你中国abc", 0, 5);
fw.write("\r\n");
// 4、public void write(char[] buffer):写一个字符数组出去
char[] buffer = {'黑', '马', 'a', 'b', 'c'};
fw.write(buffer);
fw.write("\r\n");
// 5、public void write(char[] buffer ,int pos ,int len):写字符数组的一部分出去
fw.write(buffer, 0, 2);
fw.write("\r\n");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
1.3 FileWriter写的注意事项
各位同学，刚才我们已经学习了FileWriter字符输出流的基本使用。但是，这里有一个小问题需要和同学们说下一：FileWriter写完数据之后，必须刷新或者关闭，写出去的数据才能生效。
比如：下面的代码只调用了写数据的方法，没有关流的方法。当你打开目标文件时，是看不到任何数据的。
//1.创建FileWriter对象
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/itheima03out.txt");
//2.写字符数据出去
fw.write('a');
fw.write('b');
fw.write('c');
而下面的代码，加上了flush()方法之后，数据就会立即到目标文件中去。
//1.创建FileWriter对象
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/itheima03out.txt");
//2.写字符数据出去
fw.write('a');
fw.write('b');
fw.write('c');
//3.刷新
fw.flush();
下面的代码，调用了close()方法，数据也会立即到文件中去。因为close()方法在关闭流之前，会将内存中缓存的数据先刷新到文件，再关流。
//1.创建FileWriter对象
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/itheima03out.txt");
//2.写字符数据出去
fw.write('a');
fw.write('b');
fw.write('c');
//3.关闭流
fw.close(); //会先刷新，再关流
但是需要注意的是，关闭流之后，就不能在对流进行操作了。否则会出异常
二、缓冲流
学习完字符流之后，接下来我们学习一下缓冲流。我们还是先来认识一下缓存流，再来说一下它的作用。缓冲流有四种，如下图所示
缓冲流的作用：可以对原始流进行包装，提高原始流读写数据的性能。
2.1 缓冲字节流
我们先来学习字节缓冲流是如何提高读写数据的性能的，原理如下图所示。是因为在缓冲流的底层自己封装了一个长度为8KB（8129byte）的字节数组，但是缓冲流不能单独使用，它需要依赖于原始流。
- 读数据时：它先用原始字节输入流一次性读取8KB的数据存入缓冲流内部的数组中（ps: 先一次多囤点货），再从8KB的字节数组中读取一个字节或者多个字节（把消耗屯的货）。
- 写数据时： 它是先把数据写到缓冲流内部的8BK的数组中（ps: 先攒一车货），等数组存满了，再通过原始的字节输出流，一次性写到目标文件中去（把囤好的货，一次性运走）。
在创建缓冲字节流对象时，需要封装一个原始流对象进来。构造方法如下
如果我们用缓冲流复制文件，代码写法如下:
public class BufferedInputStreamTest1 {
public static void main(String[] args) {
try (
InputStream is = new FileInputStream("io-app2/src/itheima01.txt");
// 1、定义一个字节缓冲输入流包装原始的字节输入流
InputStream bis = new BufferedInputStream(is);
OutputStream os = new FileOutputStream("io-app2/src/itheima01_bak.txt");
// 2、定义一个字节缓冲输出流包装原始的字节输出流
OutputStream bos = new BufferedOutputStream(os);
){
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while ((len = bis.read(buffer)) != -1){
bos.write(buffer, 0, len);
}
System.out.println("复制完成！！");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
2.2 字符缓冲流
接下来，我们学习另外两个缓冲流——字符缓冲流。它的原理和字节缓冲流是类似的，它底层也会有一个8KB的数组，但是这里是字符数组。字符缓冲流也不能单独使用，它需要依赖于原始字符流一起使用。
- BufferedReader读数据时：它先原始字符输入流一次性读取8KB的数据存入缓冲流内部的数组中（ps: 先一次多囤点货），再从8KB的字符数组中读取一个字符或者多个字符（把消耗屯的货）。
创建BufferedReader对象需要用到BufferedReader的构造方法，内部需要封装一个原始的字符输入流，我们可以传入FileReader.
而且BufferedReader还要特有的方法，一次可以读取文本文件中的一行
使用BufferedReader读取数据的代码如下
public class BufferedReaderTest2 {
public static void main(String[] args) {
try (
Reader fr = new FileReader("io-app2\\src\\itheima04.txt");
// 创建一个字符缓冲输入流包装原始的字符输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
){
// char[] buffer = new char[3];
// int len;
// while ((len = br.read(buffer)) != -1){
// System.out.print(new String(buffer, 0, len));
// }
// System.out.println(br.readLine());
// System.out.println(br.readLine());
// System.out.println(br.readLine());
// System.out.println(br.readLine());
String line; // 记住每次读取的一行数据
while ((line = br.readLine()) != null){
System.out.println(line);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
- BufferedWriter写数据时： 它是先把数据写到字符缓冲流内部的8BK的数组中（ps: 先攒一车货），等数组存满了，再通过原始的字符输出流，一次性写到目标文件中去（把囤好的货，一次性运走）。如下图所示
创建BufferedWriter对象时需要用到BufferedWriter的构造方法，而且内部需要封装一个原始的字符输出流，我们这里可以传递FileWriter。
而且BufferedWriter新增了一个功能，可以用来写一个换行符
接下来，用代码演示一下，使用BufferedWriter往文件中写入字符数据。
public class BufferedWriterTest3 {
public static void main(String[] args) {
try (
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/itheima05out.txt", true);
// 创建一个字符缓冲输出流管道包装原始的字符输出流
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);
){
bw.write('a');
bw.write(97);
bw.write('磊');
bw.newLine();
bw.write("我爱你中国abc");
bw.newLine();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
2.3 缓冲流性能分析
我们说缓冲流内部多了一个数组，可以提高原始流的读写性能。讲到这一定有同学有这么一个疑问，它和我们使用原始流，自己加一个8BK数组不是一样的吗？ 缓冲流就一定能提高性能吗？先告诉同学们答案，缓冲流不一定能提高性能。
下面我们用一个比较大文件（889MB）复制，做性能测试，分别使用下面四种方式来完成文件复制，并记录文件复制的时间。
① 使用低级流一个字节一个字节的复制
② 使用低级流按照字节数组的形式复制
③ 使用缓冲流一个字节一个字节的复制
④ 使用缓冲流按照字节数组的形式复制
低级流一个字节复制: 慢得简直让人无法忍受
低级流按照字节数组复制(数组长度1024): 12.117s
缓冲流一个字节复制: 11.058s
缓冲流按照字节数组复制(数组长度1024): 2.163s
【注意：这里的测试只能做一个参考，和电脑性能也有直接关系】
经过上面的测试，我们可以得出一个结论：默认情况下，采用一次复制1024个字节，缓冲流完胜。
但是，缓冲流就一定性能高吗？我们采用一次复制8192个字节试试
低级流按照字节数组复制(数组长度8192): 2.535s
缓冲流按照字节数组复制(数组长度8192): 2.088s
经过上面的测试，我们可以得出一个结论：一次读取8192个字节时，低级流和缓冲流性能相当。相差的那几毫秒可以忽略不计。
继续把数组变大，看一看缓冲流就一定性能高吗？现在采用一次读取1024*32个字节数据试试
低级流按照字节数组复制(数组长度8192): 1.128s
缓冲流按照字节数组复制(数组长度8192): 1.133s
经过上面的测试，我们可以得出一个结论：数组越大性能越高，低级流和缓冲流性能相当。相差的那几秒可以忽略不计。
继续把数组变大，看一看缓冲流就一定性能高吗？现在采用一次读取1024*6个字节数据试试
低级流按照字节数组复制(数组长度8192): 1.039s
缓冲流按照字节数组复制(数组长度8192): 1.151s
此时你会发现，当数组大到一定程度，性能已经提高了多少了，甚至缓冲流的性能还没有低级流高。
最终总结一下：缓冲流的性能不一定比低级流高，其实低级流自己加一个数组，性能其实是不差。只不过缓冲流帮你加了一个相对而言大小比较合理的数组 。
三、转换流
前面我们学习过FileReader读取文件中的字符，但是同学们注意了，FileReader默认只能读取UTF-8编码格式的文件。如果使用FileReader读取GBK格式的文件，可能存在乱码，因为FileReader它遇到汉字默认是按照3个字节来读取的，而GBK格式的文件一个汉字是占2个字节，这样就会导致乱码。
Java给我们提供了另外两种流InputStreamReader，OutputStreamWriter，这两个流我们把它叫做转换流。它们可以将字节流转换为字符流，并且可以指定编码方案。
3.1 InputStreamReader类
接下来，我们先学习InputStreamReader类，你看这个类名就比较有意思，前面是InputStream表示字节输入流，后面是Reader表示字符输入流，合在一起意思就是表示可以把InputStream转换为Reader，最终InputStreamReader其实也是Reader的子类，所以也算是字符输入流。
InputStreamReader也是不能单独使用的，它内部需要封装一个InputStream的子类对象，再指定一个编码表，如果不指定编码表，默认会按照UTF-8形式进行转换。
需求：我们可以先准备一个GBK格式的文件，然后使用下面的代码进行读取，看是是否有乱码。
public class InputStreamReaderTest2 {
public static void main(String[] args) {
try (
// 1、得到文件的原始字节流（GBK的字节流形式）
InputStream is = new FileInputStream("io-app2/src/itheima06.txt");
// 2、把原始的字节输入流按照指定的字符集编码转换成字符输入流
Reader isr = new InputStreamReader(is, "GBK");
// 3、把字符输入流包装成缓冲字符输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
){
String line;
while ((line = br.readLine()) != null){
System.out.println(line);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
执行完之后，你会发现没有乱码。
3.2 OutputStreamWriter类
接下来，我们先学习OutputStreamWriter类，你看这个类名也比较有意思，前面是OutputStream表示字节输出流，后面是Writer表示字符输出流，合在一起意思就是表示可以把OutputStream转换为Writer，最终OutputStreamWriter其实也是Writer的子类，所以也算是字符输出流。
OutputStreamReader也是不能单独使用的，它内部需要封装一个OutputStream的子类对象，再指定一个编码表，如果不指定编码表，默认会按照UTF-8形式进行转换。
需求：我们可以先准备一个GBK格式的文件，使用下面代码往文件中写字符数据。
public class OutputStreamWriterTest3 {
public static void main(String[] args) {
// 指定写出去的字符编码。
try (
// 1、创建一个文件字节输出流
OutputStream os = new FileOutputStream("io-app2/src/itheima07out.txt");
// 2、把原始的字节输出流，按照指定的字符集编码转换成字符输出转换流。
Writer osw = new OutputStreamWriter(os, "GBK");
// 3、把字符输出流包装成缓冲字符输出流
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);
){
bw.write("我是中国人abc");
bw.write("我爱你中国123");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
四、打印流
接下来，我们学习打印流，其实打印流我们从开学第一天就一直再使用，只是没有学到你感受不到而已。打印流可以实现更加方便，更加高效的写数据的方式。
4.1 打印流基本使用
打印流，这里所说的打印其实就是写数据的意思，它和普通的write方法写数据还不太一样，一般会使用打印流特有的方法叫print(数据)或者println(数据)，它打印啥就输出啥。
打印流有两个，一个是字节打印流PrintStream，一个是字符打印流PrintWriter，如下图所示
PrintStream和PrintWriter的用法是一样的，所以这里就一块演示了。
public class PrintTest1 {
public static void main(String[] args) {
try (
// 1、创建一个打印流管道
// PrintStream ps =
// new PrintStream("io-app2/src/itheima08.txt", Charset.forName("GBK"));
// PrintStream ps =
// new PrintStream("io-app2/src/itheima08.txt");
PrintWriter ps =
new PrintWriter(new FileOutputStream("io-app2/src/itheima08.txt", true));
){
ps.print(97); //文件中显示的就是:97
ps.print('a'); //文件中显示的就是:a
ps.println("我爱你中国abc"); //文件中显示的就是:我爱你中国abc
ps.println(true);//文件中显示的就是:true
ps.println(99.5);//文件中显示的就是99.5
ps.write(97); //文件中显示a，发现和前面println方法的区别了吗？
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
4.2 重定向输出语句
其实我们开学第一课，就给同学们讲过System.out.println()这句话表示打印输出，但是至于为什么能够输出，其实我们一直不清楚。
以前是因为知识储备还不够，无法解释，到现在就可以给同学们揭晓谜底了，因为System里面有一个静态变量叫out，out的数据类型就是PrintStream，它就是一个打印流，而且这个打印流的默认输出目的地是控制台，所以我们调用System.out.pirnln()就可以往控制台打印输出任意类型的数据，而且打印啥就输出啥。
而且System还提供了一个方法，可以修改底层的打印流，这样我们就可以重定向打印语句的输出目的地了。我们玩一下, 直接上代码。
public class PrintTest2 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("老骥伏枥");
System.out.println("志在千里");
try ( PrintStream ps = new PrintStream("io-app2/src/itheima09.txt"); ){
// 把系统默认的打印流对象改成自己设置的打印流
System.setOut(ps);
System.out.println("烈士暮年");
System.out.println("壮心不已");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
此时打印语句，将往文件中打印数据，而不在控制台。
五、数据流
同学们，接下我们再学习一种流，这种流在开发中偶尔也会用到。比如，我们想把数据和数据的类型一并写到文件中去，读取的时候也将数据和数据类型一并读出来。这就可以用到数据流，有两个DataInputStream和DataOutputStream.
5.1 DataOutputStream类
我们先学习DataOutputStream类，它也是一种包装流，创建DataOutputStream对象时，底层需要依赖于一个原始的OutputStream流对象。然后调用它的wirteXxx方法，写的是特定类型的数据。
代码如下：往文件中写整数、小数、布尔类型数据、字符串数据
public class DataOutputStreamTest1 {
public static void main(String[] args) {
try (
// 1、创建一个数据输出流包装低级的字节输出流
DataOutputStream dos =
new DataOutputStream(new FileOutputStream("io-app2/src/itheima10out.txt"));
){
dos.writeInt(97);
dos.writeDouble(99.5);
dos.writeBoolean(true);
dos.writeUTF("黑马程序员666！");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
5.2 DataInputStream类
学习完DataOutputStream后，再学习DataIntputStream类，它也是一种包装流，创建DataInputStream对象时，底层需要依赖于一个原始的InputStream流对象。然后调用它的readXxx()方法就可以读取特定类型的数据。
代码如下：读取文件中特定类型的数据（整数、小数、字符串等）
public class DataInputStreamTest2 {
public static void main(String[] args) {
try (
DataInputStream dis =
new DataInputStream(new FileInputStream("io-app2/src/itheima10out.txt"));
){
int i = dis.readInt();
System.out.println(i);
double d = dis.readDouble();
System.out.println(d);
boolean b = dis.readBoolean();
System.out.println(b);
String rs = dis.readUTF();
System.out.println(rs);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
六、序列化流
各位同学同学，还有最后一个流要学习，叫做序列化流。序列化流是干什么用的呢？ 我们知道字节流是以字节为单位来读写数据、字符流是按照字符为单位来读写数据、而对象流是以对象为单位来读写数据。也就是把对象当做一个整体，可以写一个对象到文件，也可以从文件中把对象读取出来。
这里有一个新词 序列化，第一次听同学们可能还比较陌生，我来给同学们解释一下
序列化：意思就是把对象写到文件或者网络中去。（简单记：写对象）
反序列化：意思就是把对象从文件或者网络中读取出来。（简单记：读对象）
6.1 ObjectOutputStraem类
接下来，先学习ObjectOutputStream流，它也是一个包装流，不能单独使用，需要结合原始的字节输出流使用。
代码如下：将一个User对象写到文件中去
- 第一步：先准备一个User类，必须让其实现Serializable接口。
// 注意：对象如果需要序列化，必须实现序列化接口。
public class User implements Serializable {
private String loginName;
private String userName;
private int age;
// transient 这个成员变量将不参与序列化。
private transient String passWord;
public User() {
}
public User(String loginName, String userName, int age, String passWord) {
this.loginName = loginName;
this.userName = userName;
this.age = age;
this.passWord = passWord;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"loginName='" + loginName + '\'' +
", userName='" + userName + '\'' +
", age=" + age +
", passWord='" + passWord + '\'' +
'}';
}
}
- 第二步：再创建ObjectOutputStream流对象，调用writeObject方法对象到文件。
public class Test1ObjectOutputStream {
public static void main(String[] args) {
try (
// 2、创建一个对象字节输出流包装原始的字节 输出流。
ObjectOutputStream oos =
new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("io-app2/src/itheima11out.txt"));
){
// 1、创建一个Java对象。
User u = new User("admin", "张三", 32, "666888xyz");
// 3、序列化对象到文件中去
oos.writeObject(u);
System.out.println("序列化对象成功！！");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
注意：写到文件中的对象，是不能用记事本打开看的。因为对象本身就不是文本数据，打开是乱码
怎样才能读懂文件中的对象是什么呢？这里必须用反序列化，自己写代码读。
6.2 ObjectInputStream类
接下来，学习ObjectInputStream流，它也是一个包装流，不能单独使用，需要结合原始的字节输入流使用。
接着前面的案例，文件中已经有一个Student对象，现在要使用ObjectInputStream读取出来。称之为反序列化。
public class Test2ObjectInputStream {
public static void main(String[] args) {
try (
// 1、创建一个对象字节输入流管道，包装 低级的字节输入流与源文件接通
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("io-app2/src/itheima11out.txt"));
){
User u = (User) ois.readObject();
System.out.println(u);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
七、补充知识：IO框架
最后，再给同学们补充讲解一个知识，叫做IO框架。它有什么用呢？有同学经常问老师，我们只学习了IO流对文件复制，能不能复制文件夹呀？
当然是可以咯，但是如果让我们自己写复制文件夹的代码需要用到递归，还是比较麻烦的。为了简化对IO操作，由apache开源基金组织提供了一组有关IO流小框架，可以提高IO流的开发效率。
这个框架的名字叫commons-io：其本质是别人写好的一些字节码文件（class文件），打包成了一个jar包。我们只需要把jar包引入到我们的项目中，就可以直接用了。
这里给同学们介绍一个jar包中提供的工具类叫FileUtils，它的部分功能如下，很方便，你一看名字就知道怎么用了。
在写代码之前，先需要引入jar包，具体步骤如下
1.在模块的目录下，新建一个lib文件夹
2.把jar包复制粘贴到lib文件夹下
3.选择lib下的jar包，右键点击Add As Library，然后就可以用了。
代码如下：
public class CommonsIOTest1 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1.复制文件
FileUtils.copyFile(new File("io-app2\\src\\itheima01.txt"), new File("io-app2/src/a.txt"));
//2.复制文件夹
FileUtils.copyDirectory(new File("D:\\resource\\私人珍藏"), new File("D:\\resource\\私人珍藏3"));
//3.删除文件夹
FileUtils.deleteDirectory(new File("D:\\resource\\私人珍藏3"));
// Java提供的原生的一行代码搞定很多事情
Files.copy(Path.of("io-app2\\src\\itheima01.txt"), Path.of("io-app2\\src\\b.txt"));
System.out.println(Files.readString(Path.of("io-app2\\src\\itheima01.txt")));
}
}