从零开始学习 Java:简单易懂的入门指南之IO缓冲流、转换流(三十二)

简介: 从零开始学习 Java:简单易懂的入门指南之IO缓冲流、转换流(三十二)


1. 缓冲流

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

缓冲流的基本原理,是在创建流对象时,会创建一个内置的默认大小的缓冲区数组,通过缓冲区读写,减少系统IO次数,从而提高读写的效率。

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:
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("我是");
      // 写出换行
      bw.newLine();
      bw.write("程序");
      bw.newLine();
      bw.write("员");
      bw.newLine();
    // 释放资源
      bw.close();
  }
}
输出效果:
我是
程序

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. 把读取到的文本存储到集合中
  3. 对集合中的文本进行排序
  4. 遍历集合,按顺序,写出文本信息。

案例实现

public class Demo05Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建ArrayList集合,泛型使用String
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        //2.创建BufferedReader对象,构造方法中传递FileReader对象
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("10_IO\\in.txt"));
        //3.创建BufferedWriter对象,构造方法中传递FileWriter对象
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("10_IO\\out.txt"));
        //4.使用BufferedReader对象中的方法readLine,以行的方式读取文本
        String line;
        while((line = br.readLine())!=null){
            //5.把读取到的文本存储到ArrayList集合中
            list.add(line);
        }
        //6.使用Collections集合工具类中的方法sort,对集合中的元素按照自定义规则排序
        Collections.sort(list, new Comparator<String>() {
            /*
                o1-o2:升序
                o2-o1:降序
             */
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {
                //依次比较集合中两个元素的首字母,升序排序
                return o1.charAt(0)-o2.charAt(0);
            }
        });
        //7.遍历ArrayList集合,获取每一个元素
        for (String s : list) {
            //8.使用BufferedWriter对象中的方法wirte,把遍历得到的元素写入到文本中(内存缓冲区中)
            bw.write(s);
            //9.写换行
            bw.newLine();
        }
        //10.释放资源
        bw.close();
        br.close();
    }
}

2. 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。

编码:字符(能看懂的)–字节(看不懂的)

解码:字节(看不懂的)–>字符(能看懂的)

  • 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。
    编码表:生活中文字和计算机中二进制的对应规则

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-8859-1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UTF-32。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();
    }
}

后记
👉👉💕💕美好的一天,到此结束,下次继续努力!欲知后续,请看下回分解,写作不易,感谢大家的支持!! 🌹🌹🌹

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