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Java I/O简要笔记（一）——基础部分

I/O, Java, Writer

因为以Android开发为主要目的，本篇博客的主要参考资料为Android Developers的文档。

Java I/O基础

Java I/O主要包括如下几个层次，包含三个部分：

  1. 流式部分――I/O的主体部分；
  2. 非流式部分――主要包含一些辅助流式部分的类，如：File类、RandomAccessFile类和FileDescriptor等类；
  3. 其他类–文件读取部分的与安全相关的类，如：SerializablePermission类，以及与本地操作系统相关的文件系统的类，如：FileSystem类和Win32FileSystem类和WinNTFileSystem类。

    流

    IOStream Hierarchy
  • Java把数据传输这件事称为流。
  • Java 中的 I/O流类分为输入和输出部分。通过继承InputStream或Reader的类都有read()方法，它可以读取单个字节或者字节数组。而继承OutputStream或 Writer的类都有write()方法，它可以写入单个字节或者字节数组。一般通过组合多个对象来提供我们期望的功能（装饰器模式）。
  • Java的IO模型设计非常优秀，它使用Decorator(装饰器)模式，按功能划分Stream，可以动态装配这些Stream，以便获得需要的功能。例如，若需要一个具有缓冲的文件输入流，则应当组合使用FileInputStream和BufferedInputStream。
  • Java中的InputStream与OutputSream提供基于字节的IO操作。
  • Java中的Reader与Writer以面向Unicode字符(16位，2个字节)的方式提供I/O功能。字符流的本质是基于字节流I/O时（调用了转换器）查了对应的码表。可以使用InputStreamReader以及OutputStreamWriter适配器将字符流转化为字节流。

    ==Tips:==适配器是连接不匹配的二者，让以上两者变匹配的对象。此处的两个适配器要把字符流转化为字节流，所以要在具备基础IO功能的基础上实现最基础的字符流的功能，而恰好Reader和Writer类是最基础的字符流，所以可以通过实现InputStream或OutputStream实现的接口+继承Reader或Writer类来实现转换。

字符流

Reader类

  • Writer类

  • 使用字符输出所用的抽象类，以下是子类必须实现的方法：
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    public abstract void write(char[], int, int);//输出给定字符数组中从int起的int个字符
    public abstract void flush();
    //用于flush整条流。当本Writer在缓冲区里保存了字符时，立即将保存的字符都写入目的地，并且若目的地也是流，也flush它，由此可知flush()方法会清空整条流上的所有缓冲区
    //若目的地为文件，则flush方法保证缓冲区中的字符都交给操作系统作写入处理，但不保证字符确实被写入物理存储设备
    public abstract void close();//关闭本流，关闭前先flush它
    //对已经关闭的流执行write()或flush()方法会导致抛出IOException
OutputStreamWriter
  • 如前文所述是字符流转为字节流的适配器，可以指定编码或编码器，否则使用平台默认编码；未指定编码器时，对于无法映射的Unicode字符组统一使用编码的默认替代字符来替代。
  • 在将字符转为字节时，亦如前文所述，会调用转换器进行字符与字节的转换。而OutputStreamWriter会在向底层输出流写入转换完成的字符前将其存入缓冲区，减少了写入操作频率，提升效率。注意：输入的字符没有缓冲。
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    public OutputStreamWriter(OutputStream)
    //可选重载参数：String charsetName, 指定的编码名；Charset csn, 指定的编码；
    //CharsetEncoder enc, 指定的编码器

==Tips:== 因为输入OutputStreamWriter的字符没有经过缓冲，为了实现最佳性能，推荐使用时在OutputStreamWriter外包装BufferedWriter。

BufferedWriter
  • 提供适配不同环境的newLine()方法用于换行（并非所有平台均使用\n进行换行）；
  • 在输出至字符流前会先将字符存入缓冲区，提升效率。
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    public BufferedWriter(Writer)
    //可选重载参数：int sz，指定缓冲区大小
FileWriter
  • 写入文件用，使用默认编码和默认字节缓冲区大小（无字符缓冲，可通过包装BufferedWriter来改善性能）。若想改变编码，可在FileOutputStream上使用OutputStreamWriter。
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    public FileWriter(String fileName)
    //重载参数：File
    //可选重载参数：boolean，true时为append模式

==Tips:== 某些平台只允许一个操作文件的对象(i.e.FileWriter)同时操作同一文件，容易导致抛出IOException。

PrintWriter
  • 输出格式化的文本。可以指定编码。该类中实现了PrintStream类中的所有print*方法以及format()方法。不提供字节输出。
  • 其构造函数包含可选boolean重载参数，值为true时开启自动刷新模式，即在每个print*方法被调用时执行flush()方法。（默认为当输出一个换行符\n时执行）
  • 除某些构造函数构造的对象外不会抛出IOException。需要手动调用checkError()方法，若返回true则说明在输出至流或在格式化字符串的过程中遇到错误。
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    public PrintWriter(Writer);
    //重载参数：OutputStream, File, String fileName.
    //可选重载参数：boolean，true时为自动刷新模式；String csn，指定的编码。
    	
    public
    	PrintWriter append(CharSequence csq)//等价于write(csq.toString()),受缓冲区的限制可能不能输出所有内容
    	//其他重载没有此限制
    	//若字符串为null，则输出"null"
    protected
    	void clearError()//初始化checkError()检查的flag
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