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1、第第12章章 Java输入输出输入输出 本章学习目标l理解流的概念。理解流的概念。l掌握掌握InputStream和和OutputStream及派生类。及派生类。l掌握掌握Reader和和Writer及其派生字符流类。及其派生字符流类。l掌握掌握File类和类和RandomAccessFile类的应用。类的应用。l了解了解java.io包的包装技术和设计思想。包的包装技术和设计思想。I/Ol计算机程序的最一般模型其实可以归纳为：计算机程序的最一般模型其实可以归纳为：输入、计算和输出。输入、计算和输出。l输入和输出是人机交互的重要手段，一个输入和输出是人机交互的重要手段，一个设计合理的程序应该首
2、先允许用户根据具设计合理的程序应该首先允许用户根据具体情况输入不同的数据，然后经过程序算体情况输入不同的数据，然后经过程序算法的计算处理，最后以用户容易接受的方法的计算处理，最后以用户容易接受的方式输出结果。式输出结果。12.2 流的概念流的概念 l流（Stream）是对数据传送的一种抽象，当预处理数据从外界“流入”程序中，就称之为输入流，相反，当程序中的结果数据“流到”外界（如显示屏幕、文件等）时，就称之为输出流l输入或输出其实是从程序角度来看待的。l在Java类库中，I/O（输入和输出）部分的内容不少，这点看看JDK的java.io包就知道了，它涉及的主要关键类有：InputStream、
3、OutputStream、Reader、Writer和File等。Java I/O类类lInputStream和OutputStream类是用来处理字节（8位）流的。lReader和Writer类用来处理字符（16位）流。lFile类则用来处理文件。标准输出标准输出 lSystem.out是标准输出流对象，可以通过调用它的println（）、print（）或write（）方法来实现对各种数据的输出显示。【例 12-1】标准输出方法举例。标准输入标准输入 lSystem.in是标准输入流对象，可以通过调用它的read（）方法来实现从键盘读入数据的功能。l由于输入比输出容易出错，Java对输入操作
4、强制设置了异常保护，程序中必须抛出异常或捕获异常，否则程序将不能编译通过。【例 12-2】标准输入方法举例。Hintl对于多数程序设计语言（如C和Pascal）来说，它处理的一般字符都是单字节的，而对于Java来说，情况比较特别，当用户输入一般字符（此时为单字节）给Java程序后，若程序中用来存放该字符的数据类型为char时，原本的单字节会自动在高位补扩充为双字节进行存储。lJava采用双字节存储原本为单字节的一般字符，主要是为了将一般字符与其他字符（如汉字字符）统一起来，方便处理。l后面介绍的（Unicode）字符流，即指双字节流。标准输入功能扩充标准输入功能扩充 l原本System.in标
5、准输入流对象只能提供以字节为单位的数据输入，通过引入InputStreamReader和BufferedReader类的对象对其进行两次包装（第一次将System.in对象包装为reader对象的内嵌成员，第二次又将reader对象包装为input对象的成员），这样，就可以使用BufferedReader类提供的readLine()方法，实现以行为单位的字符串输入功能。当获取字符串数据后，还可以根据具体的数据类型进行相应转换。【例 12-3】扩充的标准输入方法。【例 12-4】用户输入类MyInput。【例 12-5】测试MyInput用户输入类。为了避免不同地方需要进行交互式输入时每次都要重
6、新编写包装语句，建议读者：将上述常用交互式输入单独定义为一个用户输入类MyInput，并将其放置到用户自定义类包myPackage中，以后各个程序或者程序的不同地方就可以方便地进行交互式输入了。12.3 字节流字节流 l以字节为处理单位的流称为字节流，字节流相应地分为字节输入流和字节输出流两种。InputStream l所有字节输入流的基类为InputStream，它是一个从Object类直接继承而来的抽象类，类中声明有多个用于字节输入的方法，为其他字节输入流派生类奠定了一个基础，它与其他派生类的继承关系如下图所示：ByteArrayInputStream lByteArrayInputStr
7、eam输入流类含有四个成员变量：buf、count、mark和 pos。buf为字节数组缓冲区，用来存放输入流；count为计数器，记录输入流数据的字节数；mark用来做标记，以实现重读部分输入流数据；pos为位置指示器，指明当前读指针的位置，即已读取count-1个字节的数据。lByteArrayInputStream输入流类提供的方法基本上与它的基类InputStream是一样的，因此，ByteArrayInputStream可以说是一个比较简单和基础的字节输入流类。FileInputStream lFileInputStream类是用来实现从文件中读取字节流数据的，它也是从抽象类Inpu
8、tStream直接继承而来，不过，有些方法，如mark（）和reset（）等，它并不支持，因为FileInputStream输入流只能实现文件的顺序读取。l另外，FileInputStream既然属于字节输入流类，那么它就不适合来读取字符文件，而适合读取字节文件（如图像文件）。字符文件的读取可以采用后面要介绍的字符输入流类FileReader。【例例 12-6】测试测试FileInputStream文件输入流类。文件输入流类。import java.io.*;public class TestFileInputStream public static void main(String args
9、)throws IOExceptiontry /创建文件输入流对象创建文件输入流对象fisFileInputStream fis=new FileInputStream(data.dat);byte buf=new byte128;int count;/记录实际读取字节数记录实际读取字节数count=fis.read(buf);/从文件输入流从文件输入流fis中读取字节数据中读取字节数据System.out.println(共读取共读取+count+个字节个字节);System.out.print(new String(buf);fis.close();/关闭关闭fis输入流输入流catch(
10、IOException ioe)System.out.println(I/O异常异常);FilterInputStream lFilterInputStream是为了包装InputStream流而引入的中间类，说它是中间类，是因为它的构造方法的访问属性为protected的，即用户不能直接将其实例化，创建FilterInputStream对象，它把具体的包装任务交给了它的子类们来完成。l这些子类有BufferedInputStream、CheckedInputStream、DataInputStream、LineNumberInputStream等，每一个子类都是以现成的InputStream
11、流对象为其数据源，试图对该InputStream流做进一步的处理。l当然，有兴趣的读者也可以试着自己定义一个从FilterInputStream继承而来的加强输入流类，实现对输入流的特殊处理（如按位读取等）。BufferedInputStream lBufferedInputStream类只是在FilterInputStream类（或者说InputStream类）的基础上添加了一个读取缓冲功能，因此，也有人说它本来应该合并到InputStream中去才对。不过，我们更关心的是，到底缓冲能带来多大的性能提高呢？l例12-7就是一个测试程序，读者有兴趣的话可以亲自上机验证一下，我们在自己的计算机上
12、对输入流的缓冲与否做了一个测试，测试读取的为一图片文件，大小约为2.52M，结果表明，它们二者之间的速度差别还是非常明显的，对于小输入流的读取况且如此，那么对于大输入流情况，则缓冲带来的效果就可想而知了。【例例 12-7】测试测试BufferedInputStream输入流类带来的性能提高。输入流类带来的性能提高。import java.io.*;public class TestBufferedInputStream public static void main(String args)throws IOException try /创建文件输入流对象创建文件输入流对象fis,为了取得明显
13、效果为了取得明显效果,Big.dat文件中编辑了大量数据文件中编辑了大量数据 InputStream fis=new BufferedInputStream(new FileInputStream(Big.dat);System.out.println(测试开始测试开始.);while(fis.read()!=-1)/从文件输入流从文件输入流fis中读取字节数据中读取字节数据 /读取整个文件输入流读取整个文件输入流 System.out.println(测试结束测试结束);fis.close();/关闭关闭fis输入流输入流 catch(IOException ioe)System.out.p
14、rintln(I/O异常异常);OutputStream l抽象类OutputStream是所有字节输出流类的基类，它的派生关系如下图所示:FileOutputStream【例例 12-8】FileOutputStream文件输出流类。文件输出流类。import java.io.*;public class TestFileOutputStream public static void main(String args)try System.out.print(请输入数据请输入数据:);int count,n=128;byte buffer=new byten;count=System.in.
15、read(buffer);/读取标准输入流读取标准输入流 FileOutputStream fos=new FileOutputStream(test.dat);/创建文件输出流对象创建文件输出流对象 fos.write(buffer,0,count);/写入输出流写入输出流 fos.close();/关闭输出流关闭输出流 System.out.println(已将上述输入数据输出保存为已将上述输入数据输出保存为test.dat文件。文件。);catch(IOException ioe)System.out.println(ioe);catch(Exception e)System.out.p
16、rintln(e);12.4 字符流字符流 l字符流类是为方便处理16位Unicode字符而（在JDK1.1之后）引入的输入输出流类，它以两个字节为基本输入输出单位，适合于处理文本类型数据。lJava设计的字符流体系中有两个基本类：Reader和Writer，分别对应字符输入流和字符输出流。12.4.1 ReaderlReader字符输入流是一个抽象类，本身不能被实例化，因此真正实现字符流输入功能的是由它派生的子类们，如BufferedReader、CharArrayReader、FilterReader、InputStreamReader、PipedReader和StringReader等，
17、其中一些子类又再进一步派生出其他功能子类，其继承关系如下图所示：特色特色lJava输入输出的一个特色就是可以组成使用（包装）各种输入输出流为功能更强的流，因此，才设计定义了这么多各具功能的输入输出流类。l下面请看一个程序例子。【例例 12-9】FileReader和和BufferedReader的组合使用。的组合使用。import java.io.*;public class TestFileReader public static void main(String args)try FileReader fr=new FileReader(fuwa.dat);BufferedReader b
18、fr=new BufferedReader(fr);String str=bfr.readLine();while(str!=null)System.out.println(str);str=bfr.readLine();catch(IOException ioe)System.out.println(ioe);catch(Exception e)System.out.println(e);12.4.2 Writerl字符流输出基类Writer也是一个抽象类，本身不能被实例化，因此真正实现字符流输出功能的是由它派生的子类们，如BufferedWriter、CharArrayWriter、Fil
19、terWriter、OutputStreamWriter、PipedWriter、PrintWriter和StringWriter等，其中OutputStreamWriter子类又再进一步派生出FileWriter子类，其继承关系如下图所示：lFileWriter类的其他方法都是从它的父类继承而来的。在实际应用中，常将FileWriter类的对象包装为BufferedWriter对象，以提高字符输出效率。l请看下面的例子。【例例 12-10】FileWriter和和BufferedWriter的组合使用。的组合使用。import java.io.*;public class TestFileW
20、riter public static void main(String args)try InputStreamReader isr=new InputStreamReader(System.in);BufferedReader br=new BufferedReader(isr);FileWriter fw=new FileWriter(out.dat);BufferedWriter bw=new BufferedWriter(fw);String str=br.readLine();while(!(str.equals(#)bw.write(str,0,str.length();bw.n
21、ewLine();str=br.readLine();br.close();bw.close();catch(IOException e)e.printStackTrace();注意注意lbw.newLine();语句在不同系统下实际输出的行分隔符是不同的，在Windows下是“r”（回车）和“n”（换行），在Unix/Linux下只有“n”，而在Mac OS下则是“r”，因此，如果在Windows下用记事本程序打开Unix/Linux下编辑的文本文件，就会看不到分行的效果，要想恢复原来的分行效果，可以通过将每一个“n”转换为“r”和“n”，这样，就可以恢复Unix/Linux下分行的效果了。
22、l下面请看实现这一转换过程的一个程序示例。【例例 12-11】Unix文本文件转换为文本文件转换为Windows文本文件。文本文件。import java.io.*;public class Unix_2_Win public static void main(String args)try FileReader fileReader=new FileReader(unix.dat);FileWriter fileWriter=new FileWriter(win.dat);char line=r,n;int ch=fileReader.read();while(ch!=-1)/直到文件结束直
23、到文件结束 if(ch=n)fileWriter.write(line);/实施转换实施转换 else fileWriter.write(ch);/不变不变 ch=fileReader.read();/读取下一个字符读取下一个字符 fileReader.close();/关闭输入流关闭输入流 fileWriter.close();/关闭输出流关闭输出流 catch(IOException e)e.printStackTrace();lUnix下编辑的文本文件unix.dat在Windows下用记事本打开，如下图所示：l当执行上述程序，对Unix.dat文件进行读取并转换保存为win.dat后，
24、再用记事本打开，显示效果如下图所示：PipedWriter lPipedWriter为管道字符输出流类，它必须与相应的PipedReader一起工作，共同实现管道式输入输出。12.5 文件文件12.5.1 File类类l与java.io包定义的其他输入输出类不同的是，File类直接处理文件和文件系统本身，也就是说File类并不关心怎样从文件读取数据流或向文件存储数据流，它主要用来描述文件或目录的自身属性。l通过创建File类对象，我们可以处理和获取与文件相关的信息，比如文件名、相对路径、绝对路径、上级目录、是否存在、是否是目录、可读、可写、上次修改时间和文件长度等。l此外，当File对象为目录
25、时，还可以列举出它的文件和子目录。l一个File类对象被创建后，它的内容就不能再改变了，要想改变（即进行文件读写操作）就必须利用前面介绍过的强大I/O流类对其进行包装或者使用后面即将介绍的RandomAccessFile类。l总之，对于Java语言，不管是文件还是目录都用File类来表示。【例例 12-13】File类示例程序。类示例程序。import java.io.*;import java.util.*;public class TestFile public static void main(String args)try File f=new File(args0);if(f.isF
26、ile()/是否是文件是否是文件 System.out.println(该文件属性如下所示：该文件属性如下所示：);System.out.println(文件名文件名-+f.getName();System.out.println(f.isHidden()?-隐藏隐藏:-没隐藏没隐藏);System.out.println(f.canRead()?-可读可读 :-不可读不可读);System.out.println(f.canWrite()?-可写可写 :-不可写不可写);System.out.println(大小大小-+f.length()+字节字节);System.out.println(
27、最后修改时间最后修改时间-+new Date(f.lastModified();else /列出所有的文件和子目录列出所有的文件和子目录 File fs=f.listFiles();ArrayList fileList=new ArrayList();for(int i=0;i fs.length;i+)/先列出文件先列出文件 if(fsi.isFile()/是否是文件是否是文件 System.out.println(+fsi.getName();else /子目录存入子目录存入fileList,后面再列出后面再列出 fileList.add(fsi);/列出子目录列出子目录 for(int
28、i=0;ifileList.size();i+)f=(File)fileList.get(i);System.out.println(+f.getName();System.out.println();catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e)System.out.println(e.toString();12.5.2 RandomAccessFile类类l上述File类不能进行文件读写操作，必须通过其他类来提供该功能，RandomAccessFile类就是其中之一。lRandomAccessFile类与前面介绍过的文件输入输出流类相比，其文件存取方式更灵活
29、，它支持文件的随机存取（Random Access）：在文件中可以任意移动读取位置。lRandomAccessFile类对象可以使用seek（）方法来移动文件存取的位置，移动单位为字节，为了能正确移动存取位置，编程者必须清楚随机存取文件中各数据的长度和组织。【例例 12-14】RandomAccessFile类示例程序。类示例程序。import java.io.*;import java.util.*;import myPackage.MyInput;/定义图书类定义图书类Bookclass Book private StringBuffer name;private short price;
30、/2个字节个字节 public Book(String n,int p)name=new StringBuffer(n);name.setLength(7);/限定为固定的限定为固定的7个字符（个字符（14字节）字节）price=(short)p;public String getName()return name.toString();public short getPrice()return price;public static int size()return 16;public class TestRandomAccessFile public static void main(St
31、ring args)throws IOException Book books=new Book(Java教程教程,22),new Book(操作系统操作系统,38),new Book(编译原理编译原理,29),new Book(计算机网络计算机网络,32),new Book(计算机图形学计算机图形学,18),new Book(数据库原理数据库原理,12);File f=new File(stock.dat);/以读写方式打开以读写方式打开stock.dat文件文件 RandomAccessFile raf=new RandomAccessFile(f,rw);/将将books中的书本信息写入
32、文件中的书本信息写入文件 for(int i=0;i books.length;i+)raf.writeChars(booksi.getName();raf.writeShort(booksi.getPrice();System.out.print(查询第几本书查询第几本书?);/利用自定义类利用自定义类MyInput进行数据输入进行数据输入 int n=MyInput.intData();/通过通过seek()定位到第定位到第n本书的数据起始位置本书的数据起始位置 raf.seek(n-1)*Book.size();/bname用于存放读取到的第用于存放读取到的第n本书的书名本书的书名 ch
33、ar bname=new char7;char ch;for(int i=0;i7;i+)ch=raf.readChar();if(ch=0)bnamei=0;else bnamei=ch;System.out.print(书名书名:);System.out.println(bname);System.out.println(单价单价:+raf.readShort();/输出读取到的第输出读取到的第n本书的单价本书的单价 raf.close();/关闭文件关闭文件 提示提示l所有文件都是二进制文件，至于文件中的二进制数据如何解读？这完全取决于它的数据组织方式和编码格式。l总之，编码（以及相应的
34、解码）是计算机之所以能用简单的0、1来表达整个世界的关键！文件读写操作三步骤文件读写操作三步骤l一般进行文件读写操作应包括如下三个步骤：1、以某种读写方式打开文件；2、进行文件读写操作；3、关闭文件。l需要特别注意的是：对于某些文件存取对象来说，关闭文件的动作就意味着将缓冲区（Buffer）中的数据全部写入磁盘文件，如果不进行（或忘记）文件关闭操作，某些数据可能就会因为没能及时写入文件而发生丢失。12.6 小结小结l计算机程序的执行往往涉及到数据输入和输出，因此，几乎每一种程序设计语言都提供了相应的输入输出功能。l本章结合Java语言提供的输入输出包java.io对各种输入输出功能作了介绍，包括流的概念、字节流、字符流以及一些常见的文件操作等。l另外，需要指出的是：java.io包给开发者提供强大输入输出功能的同时，本身也展示了各种面向对象技术，值得广大开发人员去模仿和借鉴。作业作业l1l2l5l7l8l12