为什么你总是不明白Java IO流?这是我用过的最好工具

开发 前端
在任何编程语言中,数据的IO都是比较常见并相当重要的。Guava作为工具型类库,主要是帮助开发者封装常用、重复的操作,开放出简介的API,不仅能让让代码更加整洁, 同时对开发出稳健程序也是比不可少的。

哈喽,大家好,我是指北君,今天我们来讲一讲java中的IO流与Guava。

Guava IO

日常系统交互中,文件的上传下载都是常见的,一般我们会通过jdk提供的IO操作库帮助我们实现。IO指的是数据相对当前操作程序的入与出,将数据通过 输出流从程序输出,或者通过输入流将数据(从文件、网络、数据等)写入到程序,这里的IO指的是基于流作为载体进行数据传输。如果把数据比作合理的水,河就是IO流,也是数据的载体。

Java为我们提供了非常多的操作IO的接口与类,帮助开发者实现不同源间的数据传输,比如硬盘文件、网络传输、应用调用间的数据交互与传递。今天我们来简单了解下Java中的流 以及在Guava工具包中,针对IO操作做了什么样的封装与设计。

分类

在java.io包中有非常多的IO相关接口,我们可以根据流的输出类型、处理对象以及功能将其分为以下几种类型:

  • 按数据流向

输入流 (java.io.InputStream)用于实现将数据读入到程序

输出流 (java.io.OutputStream)用于实现将数据从程序写出

  • 按操作单位

字节流以字节(byte)为单位进行数据的读、写 (其中针对文件也提供了按基础数据类型的读与写DataInpoutStream,也就是按照Java基础类型所占字节数来进行定量字节读取并合并)

字符流以字符(char)为单位进行数据的读、写,此时需要注意字符编码

区分:

字节流一般以Stream结尾 字符流一般以Reader或Writer结尾

  • 按操作方式

读 (java.io.Reader)主要针对字符流的读取操作

写 (java.io.Writer)主要针对字符流的写出操作

  • 按功能

缓存流按字节进行数据读写时,通过缓冲批量写入来提高传输效率

转换流实现输入/出与读/写方式间的转换

常用的流

  • 操作文件的java.io.FileinputStream/FileOutputStream java.io.FileReader/FileWriter
  • 通用的字节流java.io.InputStreamReader/outputStreamWriter
  • 缓冲流java.io.BufferedReader/BufferedWriter java.io.BufferedInputStream/BufferedOutputStream
  • 数据流java.io.DataInpoutStream/DataOutputStream
  • 功能型的java.io.PrintWriter/PrintStream
  • 对象序列化相关的java.io.ObjectInputStream/ObjectOutputStream

可见,提供的IO对象基本都是成对出现的,用以完成数据的输入输出,实现程序与外部载体间的数据交换

示例

下面我们通过一些常用示例来看看IO的使用的场景与使用方法:

  • 文件复制
  • 文件的合并
  • 读取文件内容为字符串
  • 字节数组转换成流
  • 对象序列化与反序列化
  • 流的转换
  • ......
  • 文件复制
@Test
public void copyByBytes() throws IOException {
String root = FileTests.class.getResource("/").getPath();

FileInputStream fis = new FileInputStream(new File(root,"/start.bat"));
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(root+"/out2.bat");

byte[] buff = new byte[100];

int b;
while ( (b = fis.read(buff))!=-1 ){
fos.write(buff, 0, b);
}
// close
}
  • 文件合并
@Test
public void mergeFiles() throws IOException {
File file1 = new File("E:\\_projects\\sucls\\blog\\my_study\\guava\\guava-io\\src\\test\\java\\com\\sucls\\blog\\guava\\io\\category\\FileTests.java");
File file2 = new File("E:\\_projects\\sucls\\blog\\my_study\\guava\\guava-io\\src\\test\\java\\com\\sucls\\blog\\guava\\io\\category\\StreamTests.java");

Enumeration<InputStream> ins = Collections.enumeration(Arrays.asList(
new FileInputStream(file1),
new FileInputStream(file2)
));

SequenceInputStream sequenceInputStream = new SequenceInputStream(ins);

FileOutputStream fos = new FileOutputStream(root+"/out4");

byte[] buff = new byte[100];

int read; // 真实读取到的字节数
while ( (read = sequenceInputStream.read(buff)) !=-1){
fos.write(buff, 0, read);
}

fos.close();
}
  • 读取文件内容为字符串
@Test
public void readStringFromFile() throws IOException {
FileReader fileReader = new FileReader(new File(this.getClass().getResource("/").getPath(),"/start.bat"));

StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();

int i;
while ( (i = fileReader.read())!=-1 ){
stringBuilder.append( (char)i ); // 按字符读取
}

System.out.println( stringBuilder ); // 文件内容
}
  • 字节数组转换成流
@Test
public void bytesToStream(){
byte [] data = new byte[1024]; // 来源于其他数据源

ByteArrayInputStream inputStream = new ByteArrayInputStream(data);

ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();

int v;
while ( (v=inputStream.read())!=-1 ){
outputStream.write(v);
}

System.out.println( Arrays.toString( outputStream.toByteArray() ));
}
  • 对象序列化与反序列化
@Test
public void objectToFile() throws IOException {

Person person = new Person();
person.setName("张三").setAge(25);

String root = FileTests.class.getResource("/").getPath();

FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(root,"/person"));
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);

oos.writeObject(person);
}

@Test
public void fileToObject() throws IOException, ClassNotFoundException {
String root = FileTests.class.getResource("/").getPath();

FileInputStream fis = new FileInputStream(new File(root,"/person"));
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);

Person person = (Person) ois.readObject();
System.out.println( person );
}
  • 流的转换 将字节流转换成字符流来操作,同样以文件复制为例
@Test
public void copyByBuffer() throws IOException {
String root = FileTests.class.getResource("/").getPath();

FileInputStream fis = new FileInputStream(new File(root,"/start.bat"));
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis);
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);

FileOutputStream fos = new FileOutputStream(root+"/out3.bat");
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos);
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);

String line;
while ( (line = br.readLine())!=null ){
bw.append(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}

// close
}

关于流的操作非常多,像包括网络通信中、音视频文件处理、流合并等等

Guava中的IO

关于IO的内容并不复杂,上面的那些例子在很多工具库中基本都会提供对应的API方便开发者调用,今天主要看下Guava IO模块针对流的操作提供了什么样的 封装

Files

提供对文件快捷读写方法 其中主要提供了ByteSource、ByteSink、CharSource、CharSink 4个类,分别对应按字节的读写与按字符的读写,

/**
* 文件复制
*/
@Test
public void copy() throws IOException {
File from = new File(root,"from");
File to = new File(root,"to");
Files.copy(from,to);
}

/**
* 文件移动
*/
@Test
public void move() throws IOException {
File from = new File(root,"from");
File to = new File(root,"to");
Files.move(from,to);
}

/**
* 按行读取文件
* @throws IOException
*/
@Test
public void readLines() throws IOException {
File dest = new File(root,"start.bat");
List<String> lines = Files.readLines(dest, Charset.defaultCharset());
lines.forEach(System.out::println);
}

/**
* 写入文件
* @throws IOException
*/
@Test
public void writeToFile() throws IOException {
File dest = new File(root,"demo.txt");
Files.write("hello world!".getBytes(Charset.defaultCharset()), dest);
}

/**
* 修改文件更新时间
* @throws IOException
*/
@Test
public void touch() throws IOException {
File dest = new File(root,"demo.txt");
Files.touch(dest);
}

/**
* 文件的零拷贝
* @throws IOException
*/
@Test
public void map() throws IOException, URISyntaxException {
File from = new File(root,"from");
File to = new File(root,"to");
Files.touch(to);

MappedByteBuffer fromBuff = Files.map(from, MapMode.READ_ONLY, 1024);
// =>
FileChannel channel = FileChannel.open(Paths.get(to.toURI()), StandardOpenOption.WRITE);

channel.write(fromBuff);

channel.close();
}

/**
* 读文件为字节数组
* @throws IOException
*/
@Test
public void fileAndBytes() throws IOException {
File dest = new File(root,"start.bat");
ByteSource byteSource = Files.asByteSource(dest);
byte[] bytes = byteSource.read();
System.out.println( bytes );

// 字节写入文件,实现复制
File target = new File(root, "start2.bat");
ByteSink byteSink = Files.asByteSink(target);
byteSink.write(bytes);
}

@Test
public void wrapper(){
File dest = new File(root,"start.bat");
// 作为字节读
Files.asByteSource(dest);
// 作为字节写
Files.asByteSink(dest);

// 作为字符读
Files.asCharSource(dest, Charset.defaultCharset());
// 作为字符写
Files.asCharSink(dest, Charset.defaultCharset());
}

其他

管道流

PipedOutputStream  PipedInputStream 实现多线程间的数据通信;类似生产消费者模式

@Test
public void pipe() throws IOException {
PipedOutputStream pipedOutputStream = new PipedOutputStream();
PipedInputStream pipedInputStream = new PipedInputStream();
pipedOutputStream.connect(pipedInputStream);

new Thread(()->{
while (true){
String date = new Date().toString();
try {
pipedOutputStream.write( date.getBytes(StandardCharsets.UTF_8) );
pipedOutputStream.flush();
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}).start();

new Thread(()->{
while (true){
byte [] buff = new byte[1024];
try {
int read = pipedInputStream.read(buff);
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
System.out.println( new String(buff) );
}
}).start();
}

结束语

在任何编程语言中,数据的IO都是比较常见并相当重要的。Guava作为工具型类库,主要是帮助开发者封装常用、重复的操作,开放出简介的API,不仅能让让代码更加整洁, 同时对开发出稳健程序也是比不可少的。

责任编辑:武晓燕 来源: Java技术指北
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