抗争的小青年

V1

2022/09/02阅读:4主题:凝夜紫

Java17-缓冲流,转换流,序列化流

Java17【缓冲流、转换流、序列化流】

主要内容

  • 转换流
  • 缓冲流
  • 序列化流
  • 打印流

思维导图

第一章 缓冲流

昨天学习了基本的一些流,作为IO流的入门,今天我们要见识一些更强大的流。比如能够高效读写的缓冲流,能够转换编码的转换流,能够持久化存储对象的序列化流等等。这些功能更为强大的流,都是在基本的流对象基础之上 创建而来的,就像穿上铠甲的武士一样,相当于是对基本流对象的一种增强。

1.1 概述

缓冲流,也叫高效流,是对4个基本的 FileXxx 流的增强,所以也是4个流,按照数据类型分类:

  • 字节缓冲流: BufferedInputStreamBufferedOutputStream

  • 字符缓冲流: BufferedReaderBufferedWriter

1.2 字节缓冲流

构造方法

  • public BufferedInputStream(InputStream in) :创建一个 新的缓冲输入流。
  • public BufferedOutputStream(OutputStream out) : 创建一个新的缓冲输出流。

构造举例,代码如下:

// 创建字节缓冲输入流
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("bis.txt"));
// 创建字节缓冲输出流
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("bos.txt"));

效率测试

查询API,缓冲流读写方法与基本的流是一致的,我们通过复制大文件(375MB),测试它的效率。

  1. 基本流,代码如下:
       public class BufferedDemo {
            public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
                // 记录开始时间
                long start = System.currentTimeMillis();
                // 创建流对象
                try (
                        FileInputStream fis = new FileInputStream("jdk9.exe");
                        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("copy.exe")
                ){
                    // 读写数据
                    int b;
                    while ((b = fis.read()) != ‐1) {
                        fos.write(b);
                    }
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 记录结束时间
                long end = System.currentTimeMillis();
                System.out.println("普通流复制时间:"+(end ‐ start)+" 毫秒");
            }
        }

十几分钟过去了...
  1. 缓冲流,代码如下:
package com.zb.pro.zhuanhuan;

public class BufferedDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        // 记录开始时间
        long start = System.currentTimeMillis();
        // 创建流对象
        try (
                BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe"));
                BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
        ) {
        // 读写数据
            int b;
            while ((b = bis.read()) != ‐1){
                bos.write(b);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 记录结束时间
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("缓冲流复制时间:" + (end ‐ start) + " 毫秒");
    }
}
缓冲流复制时间:8016 毫秒

如何更快呢?

使用数组的方式,代码如下:

public class BufferedDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        // 记录开始时间
        long start = System.currentTimeMillis();
        // 创建流对象
        try (
                BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe"));
                BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
        ){
        // 读写数据
            int len;
            byte[] bytes = new byte[8*1024];
            while ((len = bis.read(bytes)) != ‐1) {
                bos.write(bytes, 0 , len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 记录结束时间
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("缓冲流使用数组复制时间:"+(end ‐ start)+" 毫秒");
    }
}
缓冲流使用数组复制时间:666 毫秒

1.3 字符缓冲流

构造方法

  • public BufferedReader(Reader in) :创建一个 新的缓冲输入流。

  • public BufferedWriter(Writer out) : 创建一个新的缓冲输出流。 构造举例,代码如下:

// 创建字符缓冲输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("br.txt"));
// 创建字符缓冲输出流
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("bw.txt"));

特有方法

字符缓冲流的基本方法与普通字符流调用方式一致,不再阐述,我们来看它们具备的特有方法。

  • BufferedReader: public String readLine() : 读一行文字。
  • BufferedWriter: public void newLine() : 写一行行分隔符,由系统属性定义符号。

readLine 方法演示,代码如下:

public class BufferedReaderDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建流对象
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt"));
// 定义字符串,保存读取的一行文字
        String line = null;
// 循环读取,读取到最后返回null
        while ((line = br.readLine())!=null) {
            System.out.print(line);
            System.out.println("‐‐‐‐‐‐");
        }
// 释放资源
        br.close();
    }
}

newLine 方法演示,代码如下:

public class BufferedWriterDemo throws IOException{
public static void main(String[]args)throws IOException{
// 创建流对象
        BufferedWriter bw=new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt"));
// 写出数据
        bw.write("");
// 写出换行
        bw.newLine();
        bw.write("");
        bw.newLine();
        bw.write("");
        bw.newLine();
// 释放资源
        bw.close();
        }
        }
 

1.4 练习:文本排序

请将文本信息恢复顺序。

3.侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等,此皆良实,志虑忠纯,是以先帝简拔以遗陛下。愚以为宫中之事,事无大小,悉
以咨之,然后施行,必得裨补阙漏,有所广益。
8.愿陛下托臣以讨贼兴复之效,不效,则治臣之罪,以告先帝之灵。若无兴德之言,则责攸之、祎、允等之慢,以彰其
咎;陛下亦宜自谋,以咨诹善道,察纳雅言,深追先帝遗诏,臣不胜受恩感激。
4.将军向宠,性行淑均,晓畅军事,试用之于昔日,先帝称之曰能,是以众议举宠为督。愚以为营中之事,悉以咨之,
必能使行阵和睦,优劣得所。
2.宫中府中,俱为一体,陟罚臧否,不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者,宜付有司论其刑赏,以昭陛下平明之理,不
宜偏私,使内外异法也。
1.先帝创业未半而中道崩殂,今天下三分,益州疲弊,此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内,忠志之士忘身于外
者,盖追先帝之殊遇,欲报之于陛下也。诚宜开张圣听,以光先帝遗德,恢弘志士之气,不宜妄自菲薄,引喻失义,以
塞忠谏之路也。
9.今当远离,临表涕零,不知所言。
6.臣本布衣,躬耕于南阳,苟全性命于乱世,不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙,猥自枉屈,三顾臣于草庐之中,咨臣
以当世之事,由是感激,遂许先帝以驱驰。后值倾覆,受任于败军之际,奉命于危难之间,尔来二十有一年矣。
7.先帝知臣谨慎,故临崩寄臣以大事也。受命以来,夙夜忧叹,恐付托不效,以伤先帝之明,故五月渡泸,深入不毛。
今南方已定,兵甲已足,当奖率三军,北定中原,庶竭驽钝,攘除奸凶,兴复汉室,还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛
下之职分也。至于斟酌损益,进尽忠言,则攸之、祎、允之任也。
5.亲贤臣,远小人,此先汉所以兴隆也;亲小人,远贤臣,此后汉所以倾颓也。先帝在时,每与臣论此事,未尝不叹息
痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军,此悉贞良死节之臣,愿陛下亲之信之,则汉室之隆,可计日而待也。

案例分析

  1. 逐行读取文本信息。
  2. 解析文本信息到集合中。
  3. 遍历集合,按顺序,写出文本信息。

案例实现

public class BufferedTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建map集合,保存文本数据,键为序号,值为文字
        HashMap<String, String> lineMap = new HashMap<>();
// 创建流对象
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt"));
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt"));
// 读取数据
        String line = null;
        while ((line = br.readLine()) != null) {
// 解析文本
            String[] split = line.split("\\.");
// 保存到集合
            lineMap.put(split[0], split[1]);
        }
// 释放资源
        br.close();
// 遍历map集合
        for (int i = 1; i <= lineMap.size(); i++) {
            String key = String.valueOf(i);
// 获取map中文本
            String value = lineMap.get(key);
// 写出拼接文本
            bw.write(key + "." + value);
// 写出换行
            bw.newLine();
        }
// 释放资源
        bw.close();
    }
}

第二章 转换流

2.1 字符编码和字符集

字符编码

计算机中储存的信息都是用二进制数表示的,而我们在屏幕上看到的数字、英文、标点符号、汉字等字符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解析显示出来,称为解码 。比如说,按照A规则存储,同样按照A规则解析,那么就能显示正确的文本f符号。反之,按照A规则存储,再按照B规则解析,就会导致乱码现象。

  • 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。

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,包括各国家文字、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。常见字符集有ASCII字符集、GBK字符集、Unicode字符集等。

可见,当指定了编码,它所对应的字符集自然就指定了,所以编码才是我们最终要关心的。

  • ASCII字符集 :
    • ASCII(American Standard Code for Information Interchange,美国信息交换标准代码)是基于拉丁字母的一套电脑编码系统,用于显示现代英语,主要包括控制字符(回车键、退格、换行键等)和可显示字符(英文大小写字符、阿拉伯数字和西文符号)。
    • 基本的ASCII字符集,使用7位(bits)表示一个字符,共128字符。ASCII的扩展字符集使用8位(bits)表示一个字符,共256字符,方便支持欧洲常用字符。
  • ISO-8859-1字符集:
    • 拉丁码表,别名Latin-1,用于显示欧洲使用的语言,包括荷兰、丹麦、德语、意大利语、西班牙语等。
    • ISO-5559-1使用单字节编码,兼容ASCII编码。
  • GBxxx字符集:
    • GB就是国标的意思,是为了显示中文而设计的一套字符集。
    • GB2312:简体中文码表。一个小于127的字符的意义与原来相同。但两个大于127的字符连在一起时,就表示一个汉字,这样大约可以组合了包含7000多个简体汉字,此外数学符号、罗马希腊的字母、日文的假名们都编进去了,连在ASCII里本来就有的数字、标点、字母都统统重新编了两个字节长的编码,这就是常说的"全角"字符,而原来在127号以下的那些就叫"半角"字符了。
    • GBK:最常用的中文码表。是在GB2312标准基础上的扩展规范,使用了双字节编码方案,共收录了21003个汉字,完全兼容GB2312标准,同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
    • GB18030:最新的中文码表。收录汉字70244个,采用多字节编码,每个字可以由1个、2个或4个字节组成。支持中国国内少数民族的文字,同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
  • Unicode字符集 :
    • Unicode编码系统为表达任意语言的任意字符而设计,是业界的一种标准,也称为统一码、标准万国码。
    • 它最多使用4个字节的数字来表达每个字母、符号,或者文字。有三种编码方案,UTF-8、UTF-16和UTF32。最为常用的UTF-8编码。
    • UTF-8编码,可以用来表示Unicode标准中任何字符,它是电子邮件、网页及其他存储或传送文字的应用中,优先采用的编码。互联网工程工作小组(IETF)要求所有互联网协议都必须支持UTF-8编码。所以,我们开发Web应用,也要使用UTF-8编码。它使用一至四个字节为每个字符编码,编码规则:
      1. 128个US-ASCII字符,只需一个字节编码。
      2. 拉丁文等字符,需要二个字节编码。
      3. 大部分常用字(含中文),使用三个字节编码。
      4. 其他极少使用的Unicode辅助字符,使用四字节编码。

2.2 编码引出的问题

在IDEA中,使用 FileReader 读取项目中的文本文件。由于IDEA的设置,都是默认的 UTF-8 编码,所以没有任何问题。但是,当读取Windows系统中创建的文本文件时,由于Windows系统的默认是GBK编码,就会出现乱码。

public class ReaderDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileReader fileReader = new FileReader("E:\\File_GBK.txt");
        int read;
        while ((read = fileReader.read()) != ‐1) {
            System.out.print((char)read);
        }
        fileReader.close();
    }
}
输出结果:
���        

那么如何读取GBK编码的文件呢?

2.3 InputStreamReader类

转换流 java.io.InputStreamReader ,是Reader的子类,是从字节流到字符流的桥梁。它读取字节,并使用指定的字符集将其解码为字符。它的字符集可以由名称指定,也可以接受平台的默认字符集。

构造方法

  • InputStreamReader(InputStream in):创建一个使用默认字符集的字符流。
  • InputStreamReader(InputStream in, String charsetName):创建一个指定字符集的字符流。 构造举例,代码如下:
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt"));
InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt") , "GBK");

指定编码读取

public class ReaderDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
// 定义文件路径,文件为gbk编码
        String FileName = "E:\\file_gbk.txt";
// 创建流对象,默认UTF8编码
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName));
// 创建流对象,指定GBK编码
        InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName) , "GBK");
// 定义变量,保存字符
        int read;
// 使用默认编码字符流读取,乱码
        while ((read = isr.read()) != ‐1) {
            System.out.print((char)read); // ��Һ�
        }
        isr.close();
// 使用指定编码字符流读取,正常解析
        while ((read = isr2.read()) != ‐1) {
            System.out.print((char)read);// 大家好
        }
        isr2.close();
    }
}

2.4 OutputStreamWriter类

转换流 java.io.OutputStreamWriter ,是Writer的子类,是从字符流到字节流的桥梁。使用指定的字符集将字符编码为字节。它的字符集可以由名称指定,也可以接受平台的默认字符集。

构造方法

  • OutputStreamWriter(OutputStream in) : 创建一个使用默认字符集的字符流。
  • OutputStreamWriter(OutputStream in, String charsetName) : 创建一个指定字符集的字符流。

构造举例,代码如下:

OutputStreamWriter isr = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt"));
OutputStreamWriter isr2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt") , "GBK");

指定编码写出

public class OutputDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
// 定义文件路径
        String FileName = "E:\\out.txt";
// 创建流对象,默认UTF8编码
        OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName));
// 写出数据
        osw.write("你好"); // 保存为6个字节
        osw.close();
// 定义文件路径
        String FileName2 = "E:\\out2.txt";
// 创建流对象,指定GBK编码
        OutputStreamWriter osw2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName2),"GBK");
// 写出数据
        osw2.write("你好");// 保存为4个字节
        osw2.close();
    }
}

转换流理解图解

转换流是字节与字符间的桥梁!

2.5 练习:转换文件编码

将GBK编码的文本文件,转换为UTF-8编码的文本文件。

案例分析

  1. 指定GBK编码的转换流,读取文本文件。
  2. 使用UTF-8编码的转换流,写出文本文件。

案例实现

public class TransDemo {
    public static void main(String[] args) {
// 1.定义文件路径
        String srcFile = "file_gbk.txt";
        String destFile = "file_utf8.txt";
// 2.创建流对象
// 2.1 转换输入流,指定GBK编码
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(srcFile) , "GBK");
// 2.2 转换输出流,默认utf8编码
        OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(destFile));
// 3.读写数据
// 3.1 定义数组
        char[] cbuf = new char[1024];
// 3.2 定义长度
        int len;
// 3.3 循环读取
        while ((len = isr.read(cbuf))!=‐1) {
// 循环写出
            osw.write(cbuf,0,len);
        }
// 4.释放资源
        osw.close();
        isr.close();
    }
}

第三章 序列化

3.1 概述

Java 提供了一种对象序列化的机制。用一个字节序列可以表示一个对象,该字节序列包含该 对象的数据对象的类型对象中存储的属性 等信息。字节序列写出到文件之后,相当于文件中持久保存了一个对象的信息。

反之,该字节序列还可以从文件中读取回来,重构对象,对它进行反序列化对象的数据对象的类型 对象中存储的数据 信息,都可以用来在内存中创建对象。看图理解序列化:

3.2 ObjectOutputStream类

java.io.ObjectOutputStream 类,将Java对象的原始数据类型写出到文件,实现对象的持久存储。

构造方法

  • public ObjectOutputStream(OutputStream out):创建一个指定OutputStream的ObjectOutputStream。

构造举例,代码如下:

FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream("employee.txt");
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fileOut);

序列化操作

  1. 一个对象要想序列化,必须满足两个条件:
  • 该类必须实现 java.io.Serializable 接口, Serializable 是一个标记接口,不实现此接口的类将不会使任何状态序列化或反序列化,会抛出 NotSerializableException
  • 该类的所有属性必须是可序列化的。如果有一个属性不需要可序列化的,则该属性必须注明是瞬态的,使用transient 关键字修饰。
public class Employee implements java.io.Serializable {
    public String name;
    public String address;
    public transient int age; // transient瞬态修饰成员,不会被序列化
    public void addressCheck() {
        System.out.println("Address check : " + name + " ‐‐ " + address);
    }
}

2.写出对象方法

  • public final void writeObject (Object obj):将指定的对象写出。
public class SerializeDemo{
    public static void main(String [] args) {
        Employee e = new Employee();
        e.name = "zhangsan";
        e.address = "beiqinglu";
        e.age = 20;
        try {
// 创建序列化流对象
            ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("employee.txt"));
// 写出对象
            out.writeObject(e);
// 释放资源
            out.close();
            fileOut.close();
            System.out.println("Serialized data is saved"); // 姓名,地址被序列化,年龄没有被序列
            化。
        } catch(IOException i) {
            i.printStackTrace();
        }
    }
}
输出结果:
Serialized data is saved

3.3 ObjectInputStream类

ObjectInputStream反序列化流,将之前使用ObjectOutputStream序列化的原始数据恢复为对象。

构造方法

  • public ObjectInputStream(InputStream in):创建一个指定InputStream的ObjectInputStream。

反序列化操作1

如果能找到一个对象的class文件,我们可以进行反序列化操作,调用 ObjectInputStream 读取对象的方法:

  • public final Object readObject (): 读取一个对象。
public class DeserializeDemo {
    public static void main(String [] args) {
        Employee e = null;
        try {
// 创建反序列化流
            FileInputStream fileIn = new FileInputStream("employee.txt");
            ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fileIn);
// 读取一个对象
            e = (Employee) in.readObject();
// 释放资源
            in.close();
            fileIn.close();
        }catch(IOException i) {
// 捕获其他异常
            i.printStackTrace();
            return;
        }catch(ClassNotFoundException c) {
// 捕获类找不到异常
            System.out.println("Employee class not found");
            c.printStackTrace();
            return;
        }
// 无异常,直接打印输出
        System.out.println("Name: " + e.name); // zhangsan
        System.out.println("Address: " + e.address); // beiqinglu
        System.out.println("age: " + e.age); // 0
    }
}

对于JVM可以反序列化对象,它必须是能够找到class文件的类。如果找不到该类的class文件,则抛出一个ClassNotFoundException 异常。

反序列化操作2

另外,当JVM反序列化对象时,能找到class文件,但是class文件在序列化对象之后发生了修改,那么反序列化操作也会失败,抛出一个 InvalidClassException 异常。发生这个异常的原因如下:

  • 该类的序列版本号与从流中读取的类描述符的版本号不匹配
  • 该类包含未知数据类型
  • 该类没有可访问的无参数构造方法

Serializable 接口给需要序列化的类,提供了一个序列版本号。 serialVersionUID 该版本号的目的在于验证序列化的对象和对应类是否版本匹配。

3.4 练习:序列化集合

  1. 将存有多个自定义对象的集合序列化操作,保存到 list.txt 文件中。
  2. 反序列化 list.txt ,并遍历集合,打印对象信息。

案例分析

  1. 把若干学生对象 ,保存到集合中。
  2. 把集合序列化。
  3. 反序列化读取时,只需要读取一次,转换为集合类型。
  4. 遍历集合,可以打印所有的学生信息

案例实现

public class SerTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建 学生对象
        Student student = new Student("老王""laow");
        Student student2 = new Student("老张""laoz");
        Student student3 = new Student("老李""laol");
        ArrayList<Student> arrayList = new ArrayList<>();
        arrayList.add(student);
        arrayList.add(student2);
        arrayList.add(student3);
// 序列化操作
// serializ(arrayList);
// 反序列化
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("list.txt"));
// 读取对象,强转为ArrayList类型
        ArrayList<Student> list = (ArrayList<Student>)ois.readObject();
        for (int i = 0; i < list.size(); i++ ){
            Student s = list.get(i);
            System.out.println(s.getName()+"‐‐"+ s.getPwd());
        }
    }
    private static void serializ(ArrayList<Student> arrayList) throws Exception {
// 创建 序列化流
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("list.txt"));
// 写出对象
        oos.writeObject(arrayList);
// 释放资源
        oos.close();
    }
}

第四章 打印流

4.1 概述

平时我们在控制台打印输出,是调用 print 方法和 println 方法完成的,这两个方法都来自于java.io.PrintStream 类,该类能够方便地打印各种数据类型的值,是一种便捷的输出方式。

4.2 PrintStream类

构造方法

  • public PrintStream(String fileName):使用指定的文件名创建一个新的打印流。

构造举例,代码如下:

PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt");

改变打印流向

System.out 就是PrintStream类型的,只不过它的流向是系统规定的,打印在控制台上。不过,既然是流对象,我们就可以玩一个"小把戏",改变它的流向。

public class PrintDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
// 调用系统的打印流,控制台直接输出97
        System.out.println(97);
// 创建打印流,指定文件的名称
        PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt");
// 设置系统的打印流流向,输出到ps.txt
        System.setOut(ps);
// 调用系统的打印流,ps.txt中输出97
        System.out.println(97);
    }
}

分类:

后端

标签:

Java

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