举例讲解Java中的Stream流概念


1、基本的输入流和输出流
流是 Java 中最重要的基本概念之一。文件读写、网络收发、进程通信,几乎所有需要输入输出的地方,都要用到流。

流是做什么用的呢?就是做输入输出用的。为什么输入输出要用“流”这种方式呢?因为程序输入输出的基本单位是字节,输入就是获取一串字节,输出就是发送一串字节。但是很多情况下,程序不可能接收所有的字节之后再进行处理,而是接收一点处理一点。比方你下载魔兽世界,不可能全部下载到内存里再保存到硬盘上,而是下载一点就保存一点。这时,流这种方式就非常适合。

在 Java 中,每个流都是一个对象。流分为两种:输入流(InputStream)和输出流(OutputStream)。对于输入流,你只要从流当中不停地把字节取出来就是了;而对于输出流,你只要把准备好的字节串传给它就行。

流对象是怎么获得的呢?不同的外部系统,获取流的方式也不同。例如,文件读写就要创建 FileInputStream/FileOutputStream 对象,而网络通信是通过 Socket 对象来获取输入输出流的。一般来说,如果一个类有 getInputStream() 或 getOutputStream() 这样的方法,就表明它是通过流对象来进行输入输出的。
 
InputStream 是输入流,下面是一个通过 InputStream 读取文件的例子:

import java.io.File; 
import java.io.FileInputStream; 
import java.io.IOException; 
import java.io.InputStream; 
import java.io.FileNotFoundException; 
import java.util.Arrays; 
 
/** 
 * 通过流读取文件 
 */ 
public class ReadFileDemo { 
 
 // 程序入口 
 public static void main(String[] args) { 
  String path = "c:/boot.ini"; 
  File file = new File(path); 
 
  // 创建输入流 
  InputStream is; 
  try { 
   is = new FileInputStream(file); 
  } catch (FileNotFoundException e) { 
   System.err.println("文件 " + path + " 不存在。"); 
   return; 
  } 
 
  // 开始读取 
  byte[] content = new byte[0];  // 保存读取出来的文件内容 
  byte[] buffer = new byte[10240]; // 定义缓存 
 
  try { 
   int eachTime = is.read(buffer); // 第一次读取。如果返回值为 -1 就表示没有内容可读了。 
   while (eachTime != -1) { 
    // 读取出来的内容放在 buffer 中,现在将其合并到 content。 
    content = concatByteArrays(content, buffer, eachTime); 
    eachTime = is.read(buffer); // 继续读取 
   } 
  } catch (IOException e) { 
   System.err.println("读取文件内容失败。"); 
   e.printStackTrace(); 
  } finally { 
   try { 
    is.close(); 
   } catch (IOException e) { 
    // 这里的异常可以忽略不处理 
   } 
  } 
 
  // 输出文件内容 
  String contentStr = new String(content); 
  System.out.println(contentStr); 
 } 
 
 /** 
  * 合并两个字节串 
  * 
  * @param bytes1  字节串1 
  * @param bytes2  字节串2 
  * @param sizeOfBytes2 需要从 bytes2 中取出的长度 
  * 
  * @return bytes1 和 bytes2 中的前 sizeOfBytes2 个字节合并后的结果 
  */ 
 private static byte[] concatByteArrays(byte[] bytes1, byte[] bytes2, int sizeOfBytes2) { 
  byte[] result = Arrays.copyOf(bytes1, (bytes1.length + sizeOfBytes2)); 
  System.arraycopy(bytes2, 0, result, bytes1.length, sizeOfBytes2); 
  return result; 
 } 
} 

虽然写得很啰嗦,但这确实是 InputStream 的基本用法。注意,这只是一个例子,说明如何从输入流中读取字节串。实际上,Java 提供更简单的方式来读取文本文件。以后将会介绍。

相比从流中读取,使用 OutputStream 输出则是非常简单的事情。下面是一个例子:

import java.io.OutputStream; 
import java.io.FileOutputStream; 
import java.io.File; 
import java.io.IOException; 
import java.util.Date; 
 
/** 
 * 将当前日期保存到文件 
 */ 
public class SaveFileDemo { 
 
 public static void main(String[] args) throws IOException { 
  String path = "c:/now.txt"; 
 
  File file = new File(path); 
  if (!file.exists() && !file.createNewFile()) { 
   System.err.println("无法创建文件。"); 
   return; 
  } 
 
  OutputStream os = new FileOutputStream(file); // 创建输出流(前提是文件存在) 
  os.write(new Date().toString().getBytes());  // 将当前时间写入文件 
  os.close();          // 必须关闭流,内容才会写入文件。 
  System.out.println("文件写入完成。"); 
 } 
} 

 
Java 还提供其它的流操作方式,但它们都是对 InputStream 和 OutputStream 进行扩展或包装。所以这两个类是基础,必须要理解它们的使用。

2、Reader 和 Writer
介绍了 InputStream 和 OutputStream,接下来介绍 Reader 和 Writer。这两个类其实就是将 InputStream 和 OutputStream 包装了一下。不过它们处理的不是字节(byte),而是字符(char)。如果一个流当中的内容都是文本,那么用 Reader/Writer 处理起来会简单些。下面是一个用 Reader 读取文本文件的例子:

import java.io.FileReader; 
import java.io.IOException; 
import java.io.Reader; 
 
/** 
 * 读取文本文件 
 */ 
public class ReadTextFileDemo { 
 
 // 程序入口 
 public static void main(String[] args) { 
  String path = "c:/boot.ini"; 
  String content = ""; 
 
  try { 
   Reader reader = new FileReader(path); 
   char[] buffer = new char[10240]; 
   int count; 
 
   while ((count = reader.read(buffer)) != -1) { 
    content += new String(buffer, 0, count); 
   } 
  } catch (IOException e) { 
   System.err.println("读取文件失败。"); 
   e.printStackTrace(); 
  } 
 
  System.out.println(content); 
 } 
 
} 

至于如何用 Writer 将文本内容写入文件,这里就不给出例子了,看官自己试着写一下吧。

上面这个例子,仍然不是读取文本文件最常用的方式。Java 提供 BufferedReader,我们通常用它来读取文本文件。下面是一个例子:

import java.io.BufferedReader; 
import java.io.FileReader; 
import java.io.IOException; 
 
/** 
 * 用 BufferedReader 读取文本文件 
 */ 
public class ReadTextDemo2 { 
 
 public static void main(String[] args) { 
  String path = "c:/boot.ini"; 
  String content = ""; 
 
  try { 
   BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(path)); 
   String line; 
   while ((line = reader.readLine()) != null) { 
    content += line + "/n"; 
   } 
  } catch (IOException e) { 
   System.err.println("读取文件失败。"); 
   e.printStackTrace(); 
  } 
 
  System.out.println(content); 
 } 
} 

3、对象序列化
对象序列化也是流应用的一个重要方面。序列化就是把一个对象转换成一串字节,既可以保存起来,也可以传给另外的 Java 程序使用。ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 就是专门用来进行序列化和反序列化的。下面就是一个简单的例子:

import java.io.ObjectOutputStream; 
import java.io.FileOutputStream; 
import java.io.File; 
import java.io.IOException; 
import java.io.Serializable; 
import java.io.ObjectInputStream; 
import java.io.FileInputStream; 
import java.io.EOFException; 
  
/** 
 * ObjectOutputStream/ObjectInputStream 示例。 
 * 这两个类分别用于序列化和反序列化。 
 */ 
public class SerializationDemo { 
  
  public static void main(String[] args) throws Exception { 
    String path = "c:/persons.data"; 
    File f = new File(path); 
    if (!f.exists()) { 
      f.createNewFile(); 
    } 
  
    writePersons(path); 
    readPersons(path); 
  } 
  
  // 从指定的文件中读取 Person 对象 
  private static void readPersons(String path) throws IOException, ClassNotFoundException { 
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(path)); 
  
    Person p; 
    while (true) { 
      try { 
        p = (Person) ois.readObject(); 
        System.out.println(p); 
      } catch (EOFException e) { 
        break; 
      } 
    } 
  } 
  
  // 将 Person 对象保存到指定的文件中 
  private static void writePersons(String path) throws IOException { 
    Person[] persons = new Person[]{ 
        new Person("张三", 23), 
        new Person("李四", 24) 
    }; 
  
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(path)); 
    for (Person person : persons) { 
      oos.writeObject(person); 
    } 
    oos.close(); 
  } 
  
  /////////////////////////////////////////////////////////// 
  
  private static class Person implements Serializable { 
  
    private String name; 
  
    private int age; 
  
    public Person() { 
    } 
  
    public Person(String name, int age) { 
      this.name = name; 
      this.age = age; 
    } 
  
    public String getName() { 
      return name; 
    } 
  
    public void setName(String name) { 
      this.name = name; 
    } 
  
    public int getAge() { 
      return age; 
    } 
  
    public void setAge(int age) { 
      this.age = age; 
    } 
  
    @Override 
    public String toString() { 
      return "Person{" + 
          "name='" + name + '/'' + 
          ", age=" + age + 
          '}'; 
    } 
  } 
} 

这个例子里面看不到字节和字符的读写,因为这两个类都包装好了。上面只是一个简单的例子,序列化要写好的话还是有不少讲究的。想深入了解序列化,可以看看这里。本文只关注跟流有关的部分。其实序列化用的很少,因为序列化降低了灵活性,所以可以不用的话一般都不会用。



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