Java IO学习-字符流

IO流工具类一览

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一切文件数据（文本、图片、视频等）在存储时，都是可以通过字节流进行操作

字符流抽象类

当使用字节流读取文本文件时，可能会有一个小问题。就是遇到中文字符时，可能不会显示完整的字符，那是因为一个中文字符可能占用多个字节存储。所以 Java 提供一些字符流，以字符为单位读写数据，专门用于处理文本文件。

同上面的字节流，字符流也搞了两个抽象类 Reader、Writer

BufferedReader：从字符输入流读取文本，缓冲字符，以提供字符，数组和行的高效读取。
FileReader：读取文件的字符流
FilterReader：用于读取过滤后的字符流
PipedReader：字符管道流
InputStreamReader：是从字节流到字符流的“桥”：它读取字节，并使用指定的charset将其解码为字符。

为了最大的效率，一般在 BufferedReader 中包装一个 InputStreamReader

BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

字符编码

计算机中储存的信息都是用二进制数表示的，而屏幕上的信息都是二进制数转换之后的结果。按照某种规则，将字符存储到计算机中，称为编码。反之，将存储在计算机中的二进制数按照某种规则显示出来，称为解码

编码：字符(能看懂的)--->字节(看不懂的) 解码：字节(看不懂的)--->字符(能看懂的)

字符编码 character Encoding 就是一套自然语言的字符与二进制数之间的对应规则
编码表：生活中文字和计算机中二进制对应的规则

字符集

字符集 Charset：也叫编码表。是一个系统支持的所有字符的集合，包括各国文字，标点符号，图形符号，数字等；计算机要准确的存储和识别各种字符集符号，需要进行字符编码，一套字符集必然至少有一套字符编码。常见的字符集有

ASCII字符集
GBK字符集
Unicode字符集
- UTF-8
- UTF-16
- UTF-32

而 FileReader 默认的编码格式是 UTF-8

Reader 抽象类

//关闭流并释放与之相关联的任何系统资源。  
void close() 
//标记流中的当前位置。  
void mark(int readAheadLimit) 
//告诉这个流是否支持mark（）操作。  
boolean markSupported() 
//读一个字符  
int read() 
//将字符读入数组的一部分。  
int read(char[] cbuf, int off, int len) 
//告诉这个流是否准备好被读取。  
boolean ready() 
//将流重新设置为最近的标记，如果从未被标记，则将其重置到字符串的开头。  
void reset() 
//跳过流中指定数量的字符。  
long skip(long ns) 

Writer 抽象类

// 将指定字符添加到此 writer
Writer  append(char c)
// 将指定字符序列添加到此 writer
Writer  append(CharSequence csq)
// 将指定字符序列的子序列添加到此 writer.Appendable
Writer  append(CharSequence csq, int start, int end)
// 关闭此流，但会先刷新它
abstract  void  close()
// 刷新该流的缓冲
abstract  void  flush()
// 写入字符数组
void  write(char[] cbuf)
// 写入字符数组的某一部分
abstract  void  write(char[] cbuf, int off, int len) 
// 写入单个字符
void  write(int c)
// 写入字符串
void  write(String str)
// 写入字符串的某一部分
void  write(String str, int off, int len)

文件字符流

FileReader 读取文件

public class learn01 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String name = "a.txt";
        String path = "C:\\Users\\alsritter\\Desktop";
        File file = new File(path, name);

        //用来测试程序的效率，所以读取前后时间
        long s = System.currentTimeMillis();

        FileReader fileReader = new FileReader(file);
        char[] buffer = new char[1024];

        int len;
        while ((len = fileReader.read(buffer)) != -1) {
            System.out.println(new String(buffer, 0, len));
            System.out.println("**************");
        }
        fileReader.close();

        // 返回当前毫秒
        long e = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("共耗时：" + (e - s) + "毫秒");
    }
}

FileWriter 写入文件

使用步骤：

创建 FileWriter 对象，构造方法中绑定要写入数据的目的地（也可以设置为追加写入）
使用 FileWriter 中的方法 write，把数据写入到内存缓冲区中去（字符转换为字节的过程）
使用 flush 方法把缓存区的数据刷新到文件中
close 释放资源（会先把内存缓冲区中的数据刷新到文件中，再释放资源）

Java 在使用流时,都会有一个缓冲区，按一种它认为比较高效的方法来发数据：把要发的数据先放到缓冲区，缓冲区放满以后再一次性发过去，而不是分开一次一次地发；而 flush() 表示强制将缓冲区中的数据发送出去，不必等到缓冲区满。

public class learn01 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String name = "a.txt";
        String path = "C:\\Users\\alsritter\\Desktop";
        File file = new File(path,name);
        File copyFile = new File(path, "copy_" + file.getName());

        //用来测试程序的效率，所以读取前后时间
        long s = System.currentTimeMillis();

        FileReader fileReader = new FileReader(file);
        FileWriter fileWriter = new FileWriter(copyFile,true);

        char[] buffer = new char[1024];
        int len;
        while ((len=fileReader.read(buffer))!=-1){
            fileWriter.write(buffer,0,len);
        }
        fileWriter.close();
        fileReader.close();

        // 返回当前毫秒
        long e = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("共耗时："+(e - s)+"毫秒");
    }
}

字符缓冲流

按照数据类型分类：

字节缓冲流：BufferedInputStream，BufferedOutputStream
字符缓冲流：BufferedReader，BufferedWriter

缓冲流的基本原理就是在创建流对象时，会创建一个内置的默认大小的缓冲区数组，通过缓冲区读写，减少系统IO次数，从而提高读写的效率，更多细节看字节流那里的字节缓冲流

BufferedReader

BufferedReader 能为字符输入流提供缓冲区，可以提高许多 IO 处理的速度。可以一次读取一大块的数据，而不需要每次从网络或者磁盘中一次读取一个字节。特别是在访问大量磁盘数据时，缓冲通常会让 IO 快上许多。

构造函数

/* 
 * 参数：
 * in - 一个 Reader
 * sz - 输入缓冲区的大小
 * 如果 sz <= 0 会抛出：IllegalArgumentException
 */
public BufferedReader(Reader in,int sz)    //创建一个使用指定大小输入缓冲区的缓冲字符输入流。

public BufferedReader(Reader in)    // 创建一个使用默认大小输入缓冲区的缓冲字符输入流。

常用方法

// read 读取单个字符。如果已到达流末尾，则返回 -1
public int read() throws IOException

// readLine 读取一个文本行。通过下列字符之一即可认为某行已终止：换行 ('\n')、回车 ('\r') 或回车后直接跟着换行。
public String readLine() throws IOException

// close  关闭该流病释放与之关联的所有资源。

使用例

public class Temp {
    public static void main(String[] args) {
        // 声明 BufferedReader 对象
        BufferedReader buf = null;

        //实例化BufferedReader对象
        buf = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        // 接收输入内容
        String str = null;
        System.out.print("请输入内容：");
        try {
            // 读取输入内容
            str = buf.readLine();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("输入的内容：" + str);
    }
}

BufferedWriter

BufferedWriter 是缓冲字符输出流。它继承于Writer。它的作用是为其他字符输出流添加一些缓冲功能，能够提高效率。

构造函数

BufferedWriter(Writer out)             // 使用默认cb大小创建BufferedWriter。  
BufferedWriter(Writer out, int sz)     // 使用默认cb大小创建BufferedWriter。

内部关键字

private Writer out;                 // 底层字符输出流  
private char cb[];                  // 缓冲数组  
private int nChars, nextChar;       // nChars--cb的size，nextChar--cb中下一个字符的下标  
private static int defaultCharBufferSize = 8192;        //  默认cb大小  
private String lineSeparator;       // 换行符、用于newLine方法。不同平台具有不同的值。  

常用方法

void close() // 关闭此流、释放与此流有关的资源。  
void flushBuffer() // 将cb中缓存的字符flush到底层out中
void flush()  // 刷新此流、同时刷新底层out流  
void newLine()  // 写入一个换行符。 
void write(int c)  // 将一个单个字符写入到cb中。 
void write(char cbuf[], int off, int len) // 将一个从下标off开始长度为len个字符写入cb中  
void write(String s, int off, int len) //  将一个字符串的一部分写入cb中   

使用方法

public static void main(String[] args) throws IOException {
        //找到目标文件
        File file = new File("F:\\a.txt");
        //建立数据的输出通道
        FileWriter fileWriter = new FileWriter(file,true);
        //建立缓冲输出流对象
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(fileWriter); 
        //写出数据
//        bufferedWriter.newLine(); //newLine() 换行。 实际上就是想文件输出\r\n.
        bufferedWriter.write("\r\n");
        bufferedWriter.write("hello world！！");
        //关闭资源
        bufferedWriter.flush();
//        bufferedWriter.close();
        
}

字节流与字符流之间的桥梁

InputStreamReader、OutputStreamWriter 是字节流和字符流之间的桥梁。它读写字节，并使用指定的字符集将其解码为字符。一般用作从网络流中读取文本

一般将 InputStreamReader 包裹在 BufferedReader 中以获得最佳效率

请注意，在 Java 中使用字符流时，应避免使用依赖于默认编码的流，例如 FileReader 或 PrintWriter。

//构造方法来指定编码
InputStreamReader(InputStream in, String charsetName) 
OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName)

InputStreamReader

InputStreamReader 将字节流转换为字符流。是字节流通向字符流的桥梁。如果不指定字符集编码，该解码过程将使用平台默认的字符编码，如：GBK。

构造函数

InputStreamReader(InputStream in)   //创建一个使用默认字符集的 InputStreamReader。
InputStreamReader(InputStream in, Charset cs)   //创建使用给定字符集的 InputStreamReader。
InputStreamReader(InputStream in, CharsetDecoder dec)   //创建使用给定字符集解码器的 InputStreamReader。
InputStreamReader(InputStream in, String charsetName)   //创建使用指定字符集的 InputStreamReader。

常用方法

void close()                                      //关闭该流并释放与之关联的所有资源。
String getEncoding()                              // 返回此流使用的字符编码的名称。
int read()                                        //读取单个字符。
int read(char[] cbuf, int offset, int length)     // 将字符读入数组中的某一部分。
String readLine()                                 // 读取一行
boolean ready()                                   //判断此流是否已经准备好用于读取。

使用例：这里使用 InputStreamReader 从字节流里面读取文本

public class Temp {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        URL resource = Temp.class.getClassLoader().getResource("./temp.txt");
        // file:/D:/JavaProject/study-java/studySocket/target/classes/temp.txt

        try (FileInputStream fis = new FileInputStream(resource.getPath());
             InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis, StandardCharsets.UTF_8);
             BufferedReader br = new BufferedReader(isr)) {

            String line;
            while ((line = br.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
        }
    }
}

从网络流里读取文本

public class Temp {

    public static void main(String[] args) throws MalformedURLException, IOException {

        StringBuilder sb;

        URL url = new URL("http://www.something.com");

        try (InputStreamReader isr = new InputStreamReader(url.openStream(),
                StandardCharsets.UTF_8);
                BufferedReader br = new BufferedReader(isr)) {

            String line;

            sb = new StringBuilder();

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

                sb.append(line);
                sb.append(System.lineSeparator());
            }
        }

        System.out.println(sb.toString());
    }
}

OutputStreamWriter

Java 中 OutputStreamWriter 是从字符流到字节流的桥接，自动将要写入流中的字符编码成字节，等于 FileOutputStream + 编码表，而 OutputStreamWriter.write() 都会导致在给定字符（或字符集）上调用编码转换器,直接写出 UTF-8 编码后的字符。

public void write(int c)                            // 写一个字符
public void write(char[] cbuf)                      // 写一个字符数组
public void write(char[] cbuf,int off,int len)      // 写一个字符数组的一部分
public void write(String str)                       // 写一个字符串
public void write(String str,int off,int len)       // 写一个字符串的一部分

使用还是挺简单的

// 创建对象
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("fos.txt"),"UTF-8");

// 写一个字符
osw.write('a');
osw.write(98);
osw.write("\r\n");

//写一个字符数组
char[] chs = {'q','w','e','r','t'};
osw.write(chs);
osw.write("\r\n");

//写一个字符数组的一部分
osw.write(chs,1,3);
osw.write("\r\n");

//写一个字符串
osw.write("www.51gjie.com");
osw.write("\r\n");

//写一个字符串的一部分
osw.write("hello world", 2, 3);
osw.write("\r\n");

// 刷新缓冲区
osw.flush();
// 释放资源
osw.close();

文件内字符替换

读取文件代码如下：

File file = new File("C:/Users/Administrator/Desktop/test1.json");
try {
    String content = FileUtils.readFileToString(file, "utf-8");
    System.out.println(content);
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}

缺点：要导入 commons-io-2.4.jar 文件

替换文本内的内容：

/**
 * 替换文本文件中的 非法字符串
 * @param path
 * @throws IOException
 */
public void replacTextContent(String path) throws IOException{
        //原有的内容
        String srcStr = "name:";        
        //要替换的内容
        String replaceStr = "userName:";     
        // 读  
        File file = new File(path);   
        FileReader in = new FileReader(file);  
        BufferedReader bufIn = new BufferedReader(in);  
        // 内存流, 作为临时流  
        CharArrayWriter  tempStream = new CharArrayWriter();  
        // 替换  
        String line = null;

        while ( (line = bufIn.readLine()) != null) {  
            // 替换每行中, 符合条件的字符串  
            line = line.replaceAll(srcStr, replaceStr);  
            // 将该行写入内存  
            tempStream.write(line);  
            // 添加换行符  
            tempStream.append(System.getProperty("line.separator"));  
        }  
        // 关闭 输入流  
        bufIn.close();  
        // 将内存中的流 写入 文件  
        FileWriter out = new FileWriter(file);  
        tempStream.writeTo(out);  
        out.close();  
        System.out.println("====path:"+path);
    
}

IO流工具类一览​

字符流抽象类​

字符编码​

字符集​

Reader 抽象类​

Writer 抽象类​

文件字符流​

FileReader 读取文件​

FileWriter 写入文件​

字符缓冲流​

BufferedReader​

BufferedWriter​

字节流与字符流之间的桥梁​

InputStreamReader​

OutputStreamWriter​

文件内字符替换​

IO流工具类一览

字符流抽象类

字符编码

字符集

Reader 抽象类

Writer 抽象类

文件字符流

FileReader 读取文件

FileWriter 写入文件

字符缓冲流

BufferedReader

BufferedWriter

字节流与字符流之间的桥梁

InputStreamReader

OutputStreamWriter

文件内字符替换