JavaSE知识点总结

• File类的使用
• IO流原理及流的分类
• • IO流体系
  • InputStream&Reader
  • InputStream
  • Reader
  • OutputStream & Writer
  • OutputStream
  • Writer
• 节点流(文件流)
• 缓冲流
• 转换流
• • InputStreamReader
  • OutputStreamWriter
  • 字符编码
• 标准输入、输出流
• 打印流
• 数据流
• 对象流
• • 对象的序列化
• 随机存取文件流
• Files类的使用
• • Java NIO概述
  • Path、Paths和Files核心API
• 面试题

File类的使用

• java.io.File类：文件和文件目录路径的抽象表示形式，与平台无关
• File 能新建、删除、重命名文件和目录，但 File 不能访问文件内容本身。如果需要访问文件内容本身，则需要使用输入/输出流。
• 想要在Java程序中表示一个真实存在的文件或目录，那么必须有一个File对象，但是Java程序中的一个File对象，可能没有一个真实存在的文件或目录。
• File对象可以作为参数传递给流的构造器

路径分隔符

路径中的每级目录之间用一个路径分隔符隔开
路径分隔符和系统有关
    windows和DOS系统默认使用“\”来表示
    UNIX和URL使用“/”来表示
Java程序支持跨平台运行，因此路径分隔符要慎用，为了解决这个隐患，File类提供了一个常量：
    public static final String separator。根据操作系统，动态的提供分隔符

• 如果创建的文件或者目录没有写盘符路径，那么默认在项目路径下
• Java中的删除不走回收站，要删除一个文件目录，请注意该文件目录内不能包含文件或者文件目录
• 当硬盘中真有一个真实的文件或目录存在时,创建File对象时,各个属性会显式赋值
• 当硬盘中没有真实的文件或目录对应时, 那么创建对象时,除了指定的目录和路径之外,其他的属性都是取成员变量的默认值

IO流原理及流的分类

• I/O是Input/Output的缩写，I/O技术是非常实用的技术，用于处理设备之间的数据传输。如读/写文件，网络通讯等
• Java程序中，对于数据的输入/输出操作以“流(stream)” 的方式进行
• java.io包下提供了各种“流”类和接口，用以获取不同种类的数据，并通过标准的方法输入或输出数据
• 流是用来处理数据的
• 处理数据时，一定要先明确数据源，与数据目的地
      数据源可以是文件，可以是键盘。
      数据目的地可以是文件、显示器或者其他设备。
• 流只是在帮助数据进行传输,并对传输的数据进行处理，比如过滤处理、转换处理等

• 输入input：读取外部数据（磁盘、光盘等存储设备的数据）到程序（内存）中
• 输出output：将程序（内存）数据输出到磁盘、光盘等存储设备中

流的分类

按操作数据单位不同分为：字节流(8 bit)，字符流(16 bit)
按数据流的流向不同分为：输入流，输出流
按流的角色的不同分为：节点流，处理流

• 节点流：直接从数据源或目的地读写数据
• 处理流：不直接连接到数据源或目的地，而是“连接”在已存在的流（节点流或处理流）之上，通过对数据的处理为程序提供更为强大的读写功能

JAVA的节点流和处理流

• Java的IO流共涉及40多个类，实际上非常规则，都是从如下4个抽象基类派生的
• 由这四个类派生出来的子类名称都是以其父类名作为子类名后缀

IO流体系

InputStream&Reader

• InputStream和Reader是所有输入流的基类
• 程序中打开的文件IO资源不属于内存里的资源，垃圾回收机制无法回收该资源，所以应该显式关闭文件IO资源
• FileInputStream从文件系统中的某个文件中获得输入字节。FileInputStream用于读取非文本数据之类的原始字节流。要读取字符流，需要使用 FileReader

InputStream

Reader

OutputStream & Writer

• FileOutputStream 从文件系统中的某个文件中获得输出字节。FileOutputStream用于写出非文本数据之类的原始字节流。要写出字符流，需要使用 FileWriter

OutputStream

Writer

节点流(文件流)

• 读取文件

FileReader fr = null; try {
// 建立一个流对象，将已存在的一个文件加载进流
fr = new FileReader(new File("c:\\test.txt"));
// 创建一个临时存放数据的数组
char[] buf = new char[1024];
int len;
// 调用流对象的读取方法将流中的数据读入到数组中
while ((len = fr.read(buf)) != -1) {
System.out.print(new String(buf, 0, len));
}
} catch (IOException e) {
System.out.println("read-Exception :" + e.getMessage()); } finally {
if (fr != null) {
try {
// 关闭资源
fr.close();
} catch (IOException e) {
System.out.println("close-Exception :" + e.getMessage());
}}}

• 写入文件

FileWriter fw = null;
try {
// 创建流对象，建立数据存放文件
fw = new FileWriter(new File("Test.txt")); 
// 调用流对象的写入方法，将数据写入流
fw.write("atguigu-songhongkang");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (fw != null)
try {
// 关闭流资源，并将流中的数据清空到文件中
fw.close();
} catch (IOException e) { e.printStackTrace();
}
}

• 定义文件路径时，注意：可以用“/”或者“\”
• 在写入一个文件时，如果使用构造器FileOutputStream(file)，则目录下有同名文件将被覆盖
• 如果使用构造器FileOutputStream(file,true)，则目录下的同名文件不会被覆盖，在文件内容末尾追加内容
• 在读取文件时，必须保证该文件已存在，否则报异常
• 字节流操作字节，比如：.mp3，.avi，.rmvb，mp4，.jpg，.doc，.ppt
• 字符流操作字符，只能操作普通文本文件。最常见的文本文件：.txt，.java，.c，.cpp 等语言的源代码。尤其注意.doc,excel,ppt这些不是文本文件

缓冲流

• 为了提高数据读写的速度，Java API提供了带缓冲功能的流类，在使用这些流类时，会创建一个内部缓冲区数组，缺省使用8192个字节(8Kb)的缓冲区
• 缓冲流要“套接”在相应的节点流之上，根据数据操作单位可以把缓冲流分为
      BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream
      BufferedReader 和 BufferedWriter

public class BufferedInputStream extends FilterInputStream {
    private static int DEFAULT_BUFFER_SIZE = 8192;
}

• 当读取数据时，数据按块读入缓冲区，其后的读操作则直接访问缓冲区
• 当使用BufferedInputStream读取字节文件时，BufferedInputStream会一次性从文件中读取8192个(8Kb)，存在缓冲区中，直到缓冲区装满了，才重新从文件中读取下一个8192个字节数组
• 向流中写入字节时，不会直接写到文件，先写到缓冲区中直到缓冲区写满， BufferedOutputStream才会把缓冲区中的数据一次性写到文件里。使用方法flush()可以强制将缓冲区的内容全部写入输出流
• 关闭流的顺序和打开流的顺序相反。只要关闭最外层流即可，关闭最外层流也会相应关闭内层节点流
• flush()方法的使用：手动将buffer中内容写入文件
• 如果是带缓冲区的流对象的close()方法，不但会关闭流，还会在关闭流之前刷新缓冲区，关闭后不能再写出
  

BufferedReader br = null; BufferedWriter bw = null; try {
// 创建缓冲流对象：它是处理流，是对节点流的包装
br = new BufferedReader(new FileReader("d:\\IOTest\\source.txt"));
bw = new BufferedWriter(new FileWriter("d:\\IOTest\\dest.txt")); String str;
while ((str = br.readLine()) != null) { // 一次读取字符文本文件的一行字符
bw.write(str); // 一次写入一行字符串
bw.newLine(); // 写入行分隔符
}
bw.flush(); // 刷新缓冲区 } catch (IOException e.printStackTrace(); } finally {// 关闭IO流对象try {if (bw != null) {
bw.close(); // 关闭过滤流时,会自动关闭它所包装的底层节点流 }
} catch (IOException e)
 { e.printStackTrace();
} try {
if (br != null) {
br.close();
}
} catch (IOException e)
 { e.printStackTrace();}}

转换流

• 转换流提供了在字节流和字符流之间的转换
• Java API提供了两个转换流
      InputStreamReader：将InputStream转换为Reader
      OutputStreamWriter：将Writer转换为OutputStream
• 字节流中的数据都是字符时，转成字符流操作更高效
• 使用转换流来处理文件乱码问题。实现编码和解码的功能

InputStreamReader

• 实现将字节的输入流按指定字符集转换为字符的输入流

OutputStreamWriter

• 实现将字符的输出流按指定字符集转换为字节的输出流

public void testMyInput() throws Exception {
FileInputStream fis = new FileInputStream("dbcp.txt"); FileOutputStream fos = new FileOutputStream("dbcp5.txt");
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis, "GBK"); OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos, "GBK");
BufferedReader br = new BufferedReader(isr); BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);
String str = null;
while ((str = br.readLine()) != null) {
bw.write(str); bw.newLine(); bw.flush();
}
bw.close(); br.close();
}

字符编码

• 计算机只能识别二进制数据，早期由来是电信号。为了方便应用计算机，让它可以识别各个国家的文字。就将各个国家的文字用数字来表示，并一一对应，形成一张表。这就是编码表

• 常见的编码表
      ASCII：美国标准信息交换码，一个字节的7位可以表示
      ISO8859-1：拉丁码表，欧洲码表，一个字节的8位表示
      GB2312：中国的中文编码表，最多两个字节编码所有字符
      GBK：中国的中文编码表升级，最多两个字节编码
      Unicode：国际标准码，所有的文字都用两个字节来表示
      UTF-8：变长的编码方式，用1-4个字节来表示一个字符

• Unicode只是定义了一个庞大的、全球通用的字符集，并为每个字符规定了唯一确定的编号，具体存储成什么样的字节流，取决于字符编码方案

• 编码：字符串→字节数组

• 解码：字节数组→字符串

• 转换流的编码应用
      可以将字符按指定编码格式存储
      可以对文本数据按指定编码格式来解读
      指定编码表的动作由构造器完成

标准输入、输出流

• System.in和System.out分别代表了系统标准的输入和输出设备
• 默认输入设备是：键盘，输出设备是：显示器
• System.in的类型是InputStream
• System.out的类型是PrintStream，其是OutputStream的子类FilterOutputStream 的子类
• 重定向：通过System类的setIn，setOut方法对默认设备进行改变。
      public static void setIn(InputStream in)
      public static void setOut(PrintStream out)

打印流

• 将基本数据类型的数据格式转化为字符串输出
• 打印流：PrintStream和PrintWriter
      提供了一系列重载的print()和println()方法，用于多种数据类型的输出
      PrintStream和PrintWriter的输出不会抛出IOException异常
      PrintStream和PrintWriter有自动flush功能
      PrintStream打印的所有字符都使用平台的默认字符编码转换为字节。在需要写入字符而不是写入字节的情况下，应该使用 PrintWriter类
      System.out返回的是PrintStream的实例

数据流

• 为了方便地操作Java语言的基本数据类型和String的数据，可以使用数据流
• 数据流有两个类：(用于读取和写出基本数据类型、String类的数据）
      DataInputStream 和 DataOutputStream
      分别“套接”在 InputStream 和 OutputStream 子类的流上

对象流

• ObjectInputStream和OjbectOutputSteam

• 用于存储和读取基本数据类型数据或对象的处理流。它的强大之处就是可以把Java中的对象写入到数据源中，也能把对象从数据源中还原回来

• 序列化：用ObjectOutputStream类保存基本类型数据或对象的机制

• 反序列化：用ObjectInputStream类读取基本类型数据或对象的机制

• ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修饰的成员变量

对象的序列化

• 对象序列化机制允许把内存中的Java对象转换成平台无关的二进制流，从而允许把这种二进制流持久地保存在磁盘上，或通过网络将这种二进制流传输到另一个网络节点。当其它程序获取了这种二进制流，就可以恢复成原来的Java对象
• 序列化的好处在于可将任何实现了Serializable接口的对象转化为字节数据，使其在保存和传输时可被还原
• 序列化是RMI（Remote Method Invoke – 远程方法调用）过程的参数和返回值都必须实现的机制，而 RMI是JavaEE的基础。因此序列化机制是JavaEE平台的基础
• 如果需要让某个对象支持序列化机制，则必须让对象所属的类及其属性是可序列化的，为了让某个类是可序列化的，该类必须实现如下两个接口之一，否则，会抛出NotSerializableException异常
      Serializable
      Externalizable
• 凡是实现Serializable接口的类都有一个表示序列化版本标识符的静态变量
      private static final long serialVersionUID;
      serialVersionUID用来表明类的不同版本间的兼容性。简言之，其目的是以序列化对象进行版本控制，有关各版本反序列化时是否兼容
      如果类没有显示定义这个静态常量，它的值是Java运行时环境根据类的内部细节自动生成的。若类的实例变量做了修改，serialVersionUID可能发生变化。故建议，显式声明
• 简单来说，Java的序列化机制是通过在运行时判断类的serialVersionUID来验证版本一致性的。在进行反序列化时，JVM会把传来的字节流中的serialVersionUID与本地相应实体类的serialVersionUID进行比较，如果相同就认为是一致的，可以进行反序列化，否则就会出现序列化版本不一致的异常(InvalidCastException)
• 若某个类实现了Serializable接口，该类的对象就是可序列化的
      创建一个 ObjectOutputStream
      调用ObjectOutputStream对象的writeObject(对象)方法输出可序列化对象
      注意写出一次，操作flush()一次
• 反序列化
      创建一个 ObjectInputStream
      调用readObject()方法读取流中的对象
      强调：如果某个类的属性不是基本数据类型或String 类型，而是另一个引用类型，那么这个引用类型必须是可序列化的，否则拥有该类型的Field的类也不能序列化

//序列化：将对象写入到磁盘或者进行网络传输
//要求对象必须实现序列化
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(“data.txt")); Person p = new Person("韩梅梅", 18, "中华大街", new Pet());
oos.writeObject(p);
oos.flush();
oos.close();
//反序列化：将磁盘中的对象数据源读出
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(“data.txt")); Person p1 = (Person)ois.readObject();
System.out.println(p1.toString());
ois.close();

随机存取文件流

• RandomAccessFile声明在java.io包下，但直接继承于java.lang.Object类。并且它实现了DataInput、DataOutput这两个接口，也就意味着这个类既可以读也可以写
• RandomAccessFile类支持“随机访问”的方式，程序可以直接跳到文件的任意地方来读、写文件
      支持只访问文件的部分内容
      可以向已存在的文件后追加内容
• RandomAccessFile对象包含一个记录指针，用以标示当前读写处的位置。RandomAccessFile类对象可以自由移动记录指针
      long getFilePointer()：获取文件记录指针的当前位置
      void seek(long pos)：将文件记录指针定位到pos位置

• 创建 RandomAccessFile类实例需要指定一个mode参数，该参数指定RandomAccessFile的访问模式：
      r: 以只读方式打开
      rw：打开以便读取和写入
      rwd:打开以便读取和写入；同步文件内容的更新
      rws:打开以便读取和写入；同步文件内容和元数据的更新
• 如果模式为只读r。则不会创建文件，而是会去读取一个已经存在的文件，如果读取的文件不存在则会出现异常。 如果模式为rw读写。如果文件不存在则会去创建文件，如果存在则不会创建
• 我们可以用RandomAccessFile这个类，来实现一个多线程断点下载的功能，用过下载工具的朋友们都知道，下载前都会建立两个临时文件，一个是与被下载文件大小相同的空文件，另一个是记录文件指针的位置文件，每次暂停的时候，都会保存上一次的指针，然后断点下载的时候，会继续从上一次的地方下载，从而实现断点下载或上传的功能

Files类的使用

Java NIO概述

• Java NIO(Non-Blocking IO)是从Java1.4版本开始引入的一套新的IO API，可以替代标准的Java IO API。NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同，NIO支持面向缓冲区的(IO是面向流的)、基于通道的IO操作。NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作
• Java API中提供了两套NIO，一套是针对标准输入输出NIO，另一套就是网络编程NIO
      |-----java.nio.channels.Channel
          |-----FileChannel:处理本地文件
          |-----SocketChannel：TCP网络编程的客户端的Channel
          |-----ServerSocketChannel:TCP网络编程的服务器端的Channel
          |-----DatagramChannel：UDP网络编程中发送端和接收端的Channel
• JDK7对NIO进行了极大的扩展，增强了对文件处理和文件系统特性的支持

Path、Paths和Files核心API

• 早期Java只提供了一个File类来访问文件系统，但File类的功能比较有限，所提供的方法性能也不高。而且，大多数方法在出错时仅返回失败，并不会提供异常信息
• NIO.2为了弥补这种不足，引入了Path接口，代表一个平台无关的平台路径，描述了目录结构中文件的位置。Path可以看成是File类的升级版本，实际引用的资源也可以不存在

// 以前IO操作
import java.io.File;
File file = new File("index.html");
// Java7
import java.nio.file.Path; 
import java.nio.file.Paths; 
Path path = Paths.get("index.html");

• NIO.2在java.nio.file包下还提供了Files、Paths工具类，java.nio.file.Files包含了大量静态的工具方法来操作文件；Paths则包含了两个返回Path的静态工厂方法
• Paths类提供的静态get()方法用来获取Path对象
      static Path get(String first, String … more) : 用于将多个字符串串连成路径
      static Path get(URI uri): 返回指定uri对应的Path路径

面试题

1.谈谈你对java.io.Serializable接口的理解，我们知道它用于序列化，是空方法接口，还有其它认识吗？

• 实现了Serializable接口的对象，可将它们转换成一系列字节，并可在以后完全恢复回原来的样子。这一过程亦可通过网络进行。这意味着序列化机制能自动补偿操作系统间的差异。换句话说，可以先在Windows机器上创建一个对象，对其序列化，然后通过网络发给一台Unix机器，然后在那里准确无误地重新“装配”。不必关心数据在不同机器上如何表示，也不必关心字节的顺序或者其他任何细节
• 由于大部分作为参数的类如String、Integer等都实现了java.io.Serializable的接口，也可以利用多态的性质，作为参数使接口更灵活