第 13 章 IO 流

发表于 2022-01-18 分类于程序设计， Java 阅读次数：本文字数： 29k 阅读时长 ≈ 27 分钟

第 13 章、IO 流

一、File 类的使用
二、IO 流原理及流的分类
三、节点流 (或文件流)
四、缓冲流 (处理流的一种)
五、转换流（处理流的一种）
六、标准输入、输出流 (了解)
七、打印流 (了解)
八、数据流 (了解)
九、对象流 (掌握)
十、随机存取文件流 (了解)
十一、NIO.2 中 Path、Paths、 Files 类的使用 (了解)
补充（第三方 API jar 包导入）
每日一考

IO: Input、Output；输入：磁盘 --> 内存；输出：内存 --> 磁盘

一、File 类的使用

File 类的对象可充当文件或文件夹，用以使用 java 中的对象表示磁盘存储的端点。

File 类声明在 java.io 包下

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

(一)、常用构造器

第一种
1
public File(String pathname)
- 以 pathname 为路径创建 File 对象，可以是绝对路径或者相对路径，如果 pathname 是相对路径，则默认的当前路径在系统属性 user.dir 中存储。
  - 绝对路径：是一个固定的路径，从盘符开始
  - 相对路径：是相对于某个位置开始
- 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。
第二种
1
public File(String parent,String child)
以 parent 为父路径，child 为子路径创建 File 对象。
第三种
1
public File(File parent,String child)
根据一个父 File 对象和子文件路径创建 File 对象

(二)、File 类常用方法

File 类的获取功能

public String getAbsolutePath() //获取绝对路径
public String getPath() //获取路径
public String getName() //获取名称
public String getParent()//获取上层文件目录路径。若无，返回null
public long length() //获取文件长度（即：字节数）。不能获取目录的长度。
public long lastModified() //获取最后一次的修改时间，毫秒值

// 如下方法适用于目录
public String[] list() //获取指定目录下的所有文件或者文件目录的名称数组
public File[] listFiles() //获取指定目录下的所有文件或者文件目录的File数组

File 类的重命名功能
1
public boolean renameTo(File dest)//把文件重命名为指定的文件路径
要想保证重命名成功，需要调用者存在于硬盘中、且 dest 不能存在于磁盘中

File 类的判断功能

public boolean isDirectory()//判断是否是文件目录
public boolean isFile() //判断是否是文件
public boolean exists() //判断是否存在
public boolean canRead()//判断是否可读
public boolean canWrite()//判断是否可写
public boolean isHidden() //判断是否隐藏
    
// 可先判断文件是否存在 exists()，在进行后续操作

File 类的创建功能

1
2
3

public boolean createNewFile() //创建文件。若文件存在，则不创建，返回false
public boolean mkdir() //创建文件目录。如果此文件目录存在，就不创建了。如果此文件目录的上层目录不存在，也不创建。
public boolean mkdirs() //创建文件目录。如果上层文件目录不存在，一并创建

注意事项：如果你创建文件或者文件目录没有写盘符路径，那么，默认在项目路径下。

File 类的删除功能
1
public boolean delete()//删除文件或者文件夹
删除注意事项：
- 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
磁盘中是否存在真正的文件或目录对 File 类对象影响：

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。

(三)、总结

File 类中涉及到关于文件或文件目录的创建、删除、重命名、修改时间、文件大小等方法，并未涉及到写入或读取文件内容的操作。如果需要读取或写入文件内容，必须使用 IO 流来完成。
后续 File 类的对象常会作为参数传递到流的构造器中，指明读取或写入的 “终点”
IDEA 中，如开发中在 JUnit 中的单元测试方法测试 File 类，则相对路径即为当前 Module 下。如在 main () 方法测试 File 类，则相对路径即为当前的 Project 下
Eclipse 中，无论在单元测试方法还是在 main () 测试 File 类，相对路径都是当前的 Project 下

二、IO 流原理及流的分类

(一)、Java IO 原理

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。

IO 不止读写文件，还可在多个设备之间进行网络通信；
java 提供的各种流类和流接口很多，但都是通过标准的方法实现输入输出，即读取数据一般是采用 read ()、写入数据一般采用 write ()，只是方法的参数不同。

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。

Java 中的 IO 是站位在程序或内存角度的输入 (数据流向内存)、输出 (数据从内存输出)

(二)、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)
- 字符流 (char 类型占用 2 个字节) 更适合处理文本文件
- 字节流适合处理图片、视频等非文本数据
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：直接作用在文件上的流
- 处理流：在已有流的基础上再加一层流（将原来的流作为新添加流的构造器参数）。目的是提高传输速度

先判断流向：分为输入、输出流

再判断数据单位：分为字节流、字符流

最后判断角色：分为节点流、处理流

(三)、IO 流体系

IO 流中的 4 个抽象基类

IO 流分类（蓝框的流类需要重点掌握）
- 访问文件的 4 个流类：节点流；其他流为处理流

需掌握的 IO 流的体系结构

抽象基类	InputStream	OutputStream	Reader	Writer
节点流	FileInputStream ( read(byte[] buffer) )	FileOutputStream ( write(byte[] buffer, offset, len) )	FileReader ( read(char[] cbuf) )	FileWriter ( write(char[] cbuf, offset, len) )
缓冲流	BufferedInputStream ( read(byte[] buffer) )	BufferedOutputStream ( write(byte[] buffer, offset, len) / flush() )	BufferedReader ( read(char[] cbuf); readLine() )	BufferedWriter ( write(char[] cbuf, offset, len) / flush())

(四)、输入输出的标准化过程

输入过程
- 创建 File 类对象，指明读取的数据的来源（要求此文件一定要存在）
- 创建相应的输入流，将 File 类的对象作为参数，传入流的构造器中
- 具体的读入过程：
  - 创建相应的 byte [] 或 char []
  - 使用循环实现读入
- 关闭流资源
输出过程
- 创建 File 类对象，指明写出数据的位置（不要求此文件一定存在）
- 创建相应的输出流，将 File 类的对象作为参数，传入流的构造器中
- 具体的写出过程
  - write(byte[]/char[] buffer, offset, len)
- 关闭流资源

三、节点流 (或文件流)

(一)、FileReader

// 将IO module下的hello.txt文件读入程序并输出至控制台
@Test
public void testFileReaderWriter(){
    FileReader fileReader = null;
    try {
        // 1. 实例化File类的对象，指明操作的文件
        File file = new File("hello.txt"); //相对路径为当前module；main中的相对路径为当前project
        // 2.提供具体的流
        fileReader = new FileReader(file);

        // 3. 数据读入
        // read(): 返回读入的一个字符。如果到达文件末尾返回-1
        int read = fileReader.read();
        while (read != -1){
            System.out.print((char)read);
            read = fileReader.read();
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        // 4. 流的关闭操作
        // JVM的垃圾回收 对于物理连接如数据库连接、输入输出流、Socket连接无能为力
        // 因此，流需要手动关闭。且要保证fileReader对象不能是null
        if(fileReader != null) {
            try {
                fileReader.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}

使用 read (char [] cbuf)：

@Test
public void testFileReaderWriter2(){
    FileReader fileReader = null;
    try {
        // 1. 实例化File类
        File file = new File("hello.txt");
        // 2. 实例化流
        fileReader = new FileReader(file);
        // 3. 读取或写入操作
        char[] cbuf = new char[5];
        int len;
        while ((len = fileReader.read(cbuf)) != -1){
            // 返回每次读入cbuf数组中的字符个数，如果达到文件末尾则返回-1
            String str = new String(cbuf, 0, len);
            System.out.print(str);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(fileReader != null) {
            try {
                fileReader.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

方法使用：

方法一

1	int read(): 返回读入的一个字符。如果到达文件末尾返回-1

方法二

1	read(char[] cbuf): 返回每次读入cbuf数组中的字符个数，如果达到文件末尾则返回-1

操作过程：
- File 类实例化
- 流的实例化
- 读入或写出操作
- 资源关闭
注意
- 对于流中的异常处理：最好使用 try-catch-finally 处理异常，保证流是一定可以执行关闭操作的（防止出现内存泄漏）
- 注意流需要手动关闭，在调用关闭方法前还需判断流不是 null
- 读入的文件一定要存在，否则会报 FileNotFoundException

(二)、FileWriter

@Test
public void testFileWriter(){
    FileWriter fileWriter = null;
    try {
        File file = new File("hello_new.txt");

        // 2. 实例化流类
        fileWriter = new FileWriter(file, true);

        // 3. 写出操作
        // write()对文件内容进行覆盖
        fileWriter.write("hello world - new\n");
        fileWriter.write("\t----hello_new.txt");
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(fileWriter != null) {
            try {
                fileWriter.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

注意：
- 输出操作，对应的 File 可以不存在，并不会报异常
  - File 对应的硬盘中文件如果不存在，在输出过程中，会自动创建此文件
  - File 对应的硬盘中文件如果存在：
    - 如果流使用的构造器为：FileWriter (file, false) 或 FileWriter (file)，则会在执行 write () 方法对文件进行写入操作后执行对原有文件的覆盖写入操作
    - 如果流使用的构造器为：FileWriter (file, true)，则在执行 write () 方法对文件进行写入操作后不会对原有文件进行覆盖写入操作，而是在原有文件内容基础上继续追加
- FileReader 和 FileWriter 不能处理图片等非文本数据的处理

(三)、FileInputStream & FileOutputStream

FileReader 和 FileWriter 不能处理图片等非文本数据的处理。处理非文本数据时需使用字节流

对于文本文件 (.txt, .java, .c, .cpp)：使用字符流处理。
对于非文本文件 (图片、视频、音频、文档.doc .ppt)：使用字节流处理

@Test
public void testFileInputOutputStream(){
    long start = System.currentTimeMillis();
    String srcFilePath = "F:\\Audio & Video & Picture Download\\Video Download\\速度与激情9.mp4";
    String destFilePath = "F:\\Audio & Video & Picture Download\\Video Download\\速度与激情9-2.mp4";

    copyFile(srcFilePath, destFilePath);

    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("copy时间需花费：" + (end - start) + "ms"); // 39606ms
}

public void copyFile(String srcFilePath, String destFilePath){
    FileInputStream fileInputStream = null;
    FileOutputStream fileOutputStream = null;
    try {
        // 1. File对象创建
        File srcFile = new File(srcFilePath);
        File destFile = new File(destFilePath);

        // 2. 流对象创建
        fileInputStream = new FileInputStream(srcFile);
        fileOutputStream = new FileOutputStream(destFile);

        // 3. 读入及写出操作
        byte[] buf = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = fileInputStream.read(buf)) != -1){
            fileOutputStream.write(buf, 0, len);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        // 4. 释放资源
        if(fileInputStream != null){
            try {
                fileInputStream.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        if(fileOutputStream != null){
            try {
                fileOutputStream.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

四、缓冲流 (处理流的一种)

缓冲流
- BufferedInputStream
- BufferedOutputStream
- BufferedReader
- BufferedWriter
作用：提高文件的读写效率；一般开发时不用节点流 (文件流)，一般使用效率更高的缓冲流
- 原因：内部提供了缓冲区，默认大小为 8kB
- bufferedOutputStream.flush () 方法：刷新缓存区（即清空缓存区，不管是不是已经存满了缓冲区都把缓冲区内的数据写出去）
处理流，就是” 套接在 “已有的流的基础上

(一)、BufferedInputStream & BufferedOutputStream

实现非文本文件的复制

@Test
public void testBufferedStream(){
    long start = System.currentTimeMillis();
    String srcFilePath = "F:\\Audio & Video & Picture Download\\Video Download\\速度与激情9.mp4";
    String destFilePath = "F:\\Audio & Video & Picture Download\\Video Download\\速度与激情9-2.mp4";

    copyFileWithBuffered(srcFilePath, destFilePath);

    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("copy时间需花费：" + (end - start) + "ms"); //5221ms
}

public void copyFileWithBuffered(String srcFilePath, String destFilePath){
    BufferedInputStream bufferedInputStream = null;
    BufferedOutputStream bufferedOutputStream = null;
    try {
        // 1. File类实例化
        File srcFile = new File(srcFilePath);
        File destFile = new File(destFilePath);

        // 2. 造流
        // 2.1. 先造节点流
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(srcFile);
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(destFile);
        // 2.2. 再造处理流
        bufferedInputStream = new BufferedInputStream(fileInputStream);
        bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(fileOutputStream);

        // 3. 读取和写入操作
        byte[] buf = new byte[1024];
        int len;
        while((len = bufferedInputStream.read(buf)) != -1){
            bufferedOutputStream.write(buf, 0, len);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        // 4. 关闭资源
        // 关闭资源要求：先关闭外层流、再关闭内层流
        // 说明：外层流关闭同时，内层流也会自动关闭。因此内层流关闭操作可省略。
        if(bufferedInputStream != null) {
            try {
                bufferedInputStream.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        if(bufferedOutputStream != null) {
            try {
                bufferedOutputStream.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //        fileInputStream.close();
        //        fileOutputStream.close();
    }
}

(二)、BufferedWriter & BufferedReader

实现文本文件的复制

@Test
public void testBufferedWriterReader(){
    BufferedReader bufferedReader = null;
    BufferedWriter bufferedWriter = null;
    try {
        // 1.&2. 创建实例
        bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader(new File("hello.txt")));
        bufferedWriter = new BufferedWriter(new FileWriter(new File("hello-new.txt")));

        // 3. 读写数据
        // 3.1. 方式一
        //        char[] buf = new char[1024];
        //        int len;
        //        while((len = bufferedReader.read(buf)) != -1){
        //            bufferedWriter.write(buf, 0, len);
        //        }

        // 3.2. 方式二
        String str;
        while((str = bufferedReader.readLine()) != null){
            bufferedWriter.write(str);
            bufferedWriter.newLine(); // 换行
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        // 4. 关闭资源
        if(bufferedWriter != null) {
            try {
                bufferedWriter.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        if(bufferedReader != null) {
            try {
                bufferedReader.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

练习

图片的加密及解密

// 图片加密
@Test
public void testPicEncryption(){
    FileInputStream fileInputStream = null;
    FileOutputStream fileOutputStream = null;
    try {
        fileInputStream = new FileInputStream("GenshinImpact.png");
        fileOutputStream = new FileOutputStream("GenshinImpact-encryption.png");

        byte[] buf = new byte[1024];
        int len;
        while((len = fileInputStream.read(buf)) != -1){
            for(int i = 0; i < len; i++){
                buf[i] ^= 5;
            }
            fileOutputStream.write(buf, 0, len);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(fileInputStream != null) {
            try {
                fileInputStream.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        if(fileOutputStream != null) {
            try {
                fileOutputStream.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}

// 图片解密：M ^ N ^ N = M
@Test
public void testPicDecryption(){
    FileInputStream fileInputStream = null;
    FileOutputStream fileOutputStream = null;
    try {
        fileInputStream = new FileInputStream("GenshinImpact-encryption.png");
        fileOutputStream = new FileOutputStream("GenshinImpact-decryption.png");

        byte[] buf = new byte[1024];
        int len;
        while((len = fileInputStream.read(buf)) != -1){
            for(int i = 0; i < len; i++){
                buf[i] ^= 5;
            }
            fileOutputStream.write(buf, 0, len);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(fileInputStream != null) {
            try {
                fileInputStream.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        if(fileOutputStream != null) {
            try {
                fileOutputStream.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}

五、转换流（处理流的一种）

转换流 (属于字符流)：
- InputStreamReader：将一个字节的输入流转换为字符的输入流
- OutputStreamWriter：将一个字符的输出流转换为字节的输出流
转换流作用：处理字节流和字符流之间的转换
字符集：
- ASCII：美国标准信息交换码。用一个字节的 7 位可以表示。
- ISO8859-1：拉丁码表。欧洲码表用一个字节的 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，融合了更多的中文文字符号。最多两个字节编码
- Unicode：国际标准码，融合了目前人类使用的所有字符。为每个字符分配唯一的字符码。所有的文字都用两个字节来表示。
- UTF-8：变长的编码方式，可用 1-4 个字节来表示一个字符。
字符集 Unicode 历史
- Unicode 不完美，这里就有三个问题，一个是，我们已经知道，英文字母只用一个字节表示就够了，第二个问题是如何才能区别 Unicode 和 ASCII？计算机怎么知道两个字节表示一个符号，而不是分别表示两个符号呢？第三个，如果和 GBK 等双字节编码方式一样，用最高位是 1 或 0 表示两个字节和一个字节，就少了很多值无法用于表示字符，不够表示所有字符。Unicode 在很长一段时间内无法推广，直到互联网的出现。
- 面向传输的众多 UTF（UCS Transfer Format）标准出现了，顾名思义，UTF-8 就是每次 8 个位传输数据，而 UTF-16 就是每次 16 个位。这是为传输而设计的编码，并使编码无国界，这样就可以显示全世界上所有文化的字符了。
- 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。推荐的 Unicode 编码是 UTF-8 和 UTF-16。

1
2

InputStreamReader(FileInputStream, String charset); //参数2具体使用哪个字符集，取决于文件保存时使用的字符集；实现解码操作
OutputStreamWriter(FileOutputStream, String charset); //参数2使用的字符集，表示输出到文件使用的字符集；实现编码操作

对后面学习的启示
- 客户端 / 浏览器段 <----> 后端 (java, GO, Python, Node.js, php) <---> 数据库
- 要求前前后后使用的字符集都要统一：UTF-8

六、标准输入、输出流 (了解)

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)
从键盘输入字符串，要求将读取到的整行字符串转成大写输出。然后继续进行输入操作，直至当输入 “e” 或者 “exit” 时，退出程序。
- 方法一：使用 Scanner 实现，调用 next () 返回一个字符串
- 方法二：使用 System.in 实现
Create a program named MyInput.java: Contain the methods for reading int, double, float, boolean, short, byte and String values from the keyboard.

七、打印流 (了解)

打印流：
- printStream
- printWriter
作用：实现将基本数据类型的数据格式转化为字符串输出 (调用的 print (int /float/...) 或 println (int /float/...) 等方法都是将各类型数据转换为 String 在输出到输出设备)
和 System.setOut () 配合使用

八、数据流 (了解)

数据流：
- DataInputStream：将文件中存储的基本数据类型变量和字符串读取到内存中，保存在变量中
  - 读取不同类型的数据的顺序要与当初写入文件时保存的数据顺序一致
- DataOutputStream：将内存中的基本数据类型变量或字符串写入到文件中
用于读取或写出基本数据类型的变量或字符串

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

DataInputStream 中的常用方法
- DataInputStream 中的方法 boolean readBoolean ()
- char readChar()
- double readDouble()
- long readLong()
- String readUTF()
- DataOutputStream 中的方法
- byte readByte()
- float readFloat()
- short readShort()
- int readInt()
- void readFully(byte[] b)
DataOutputStream
- 将上述的方法的 read 改为相应的 write 即可。

九、对象流 (掌握)

数据流只能用于基本数据类型或字符串的读取或写入，不能实现对象的读取或写入。

(一)、对象流概念

对象流
- ObjectInputStream：内存中的对象 --> 存储中的文件、通过网络传输出去
- OjbectOutputSteam：存储中的文件、通过网络接收过理 --> 内存中的对象
作用：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。
序列化和反序列化：
- 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

(二)、对象的序列化（对象流重心，重点为对象序列化机制）

序列化和反序列化：要求操作对象所属的类是可序列化、可反序列化的。【对象序列化机制】
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 (序列化)。// 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 (反序列化)【能用自己的话表述】
- 序列化过程：将内存中的 java 对象保存到磁盘中或通过网络传输出去；使用 ObjectOutputStream 实现
  - 调用 writeObject () 方法后，再显式调用 flush () 刷新
- 反序列化过程：将磁盘文件中的对象还原为内存中的对象；使用 ObjectInputStream 实现

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

一般开发中会将各种类型的需要序列化的对象转化为 String 类型（即 json 文件类型），原因是 String 实现了序列化。

(三)、自定义类的序列化

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
自定义类需要满足如下要求，方可序列化
- 需要实现接口：Serializable
- 给该类提供一个全局常量：serialVersionUID
  - 用以唯一标识某个类
- 除了当前操作对象所属类需要实现 Serializable 接口之外，还必须保证其内部所有属性也必须是可序列化的
  - 实际上当对象用到了内部自定义的其他属性时，才需将该属性所属类实现序列化接口，但为了程序健壮性要求属性所属自定义类都需实现 Serializable 接口
  - 默认情况下，基本数据类型是可序列化的
补充：
- ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 不能序列化 static 和 transient 修饰的成员变量
  - static 的属性或其他成员属于类，而不属于对象，因此序列化对象时不能序列化 static 的成员变量。
  - transient 为不允许序列化的关键字，加上此关键字的成员变量无法被序列化
  - 成员变量使用 static /transient 的对象序列化可以成功，但无法把 static /transient 成员变量写入文件或发送至网络，反序列化时的 static /transient 成员变量值为所属类的默认值

使自定义 Person 类支持序列化机制

public class Person implements Serializable {
    public static final long serialVersionUID = 464135431543544L;

    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 boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        Person person = (Person) o;

        if (age != person.age) return false;
        return name != null ? name.equals(person.name) : person.name == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

Person 的序列化过程

@Test
public void testSerializable(){
    ObjectOutputStream oos = null;
    try {
        // 1. & 2.
        oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("Person_Object.dat"));

        // 3.
        oos.writeObject(new Person("Tom", 23));
        oos.flush(); // 显式调用flush
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(oos != null){
            // 4.
            try {
                oos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

Person 的反序列化过程

@Test
public void antiSerializeTest(){
    ObjectInputStream ois = null;
    try {
        // 1. & 2.
        ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("Person_Object.dat"));

        // 3.
        Object obj = ois.readObject();
        Person p = (Person) obj;
        System.out.println(p);
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(ois != null){
            // 4.
            try {
                ois.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

(四)、serialVerionUID

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，序列化和反序列化容易出错。故建议，显式声明。
- 使用默认 serialVersionUID 时，若序列化后对类进行了更改，则反序列化时会出现异常，因此需要显式声明 serialVersionUID

十、随机存取文件流 (了解)

(一)、RandomAccessFile 类

RandomAccessFile 区别于其他流
- 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

(二)、构造器

构造器
- public RandomAccessFile(File file, String mode)
- public RandomAccessFile(String name, String mode)
mode 参数
- 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
  JDK1.6 中写道：每次 write 数据时，"rw" 模式下数据不会立即写入到硬盘中；而 "rwd" 下数据会被立即写入到硬盘中。如果写数据发生异常，"rwd" 模式中已被 write 的数据被保存至硬盘，而 "rw" 则全部丢失
- 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。

实现文件内容的复制

@Test
public void test(){
    RandomAccessFile randomAccessFile = null;
    RandomAccessFile randomAccessFile2 = null;
    try {
        randomAccessFile = new RandomAccessFile("GenshinImpact.png","r");
        randomAccessFile2 = new RandomAccessFile("GenshinImpact-access.png","rw");

        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = randomAccessFile.read(buffer)) != -1){
            randomAccessFile2.write(buffer, 0, len);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(randomAccessFile != null){
            try {
                randomAccessFile.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        if(randomAccessFile2 != null){
            try {
                randomAccessFile2.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

(三)、RandomAccessFile 类的使用

输出流
- 如果 RandomAccessFile 作为输出流时，写入到的文件若不存在，则执行过程中自动创建
- 如果写出的文件存在，则会对原有内容依次向后覆盖，且从头开始覆盖，并不会一次全部覆盖。

输出内容至指定位置

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
调用 write 后输出的内容将在指定位置覆盖指定位置后面的内容，若要实现插入内容，则需要将指定位置至文件结尾的全部内容读出，再将需要插入的内容写入文件，最后再将刚刚读出的内容写入。

// 在hello.txt的第三个位置插入内容
@Test
public void testRandomAccessFileInsert(){
    RandomAccessFile randomAccessFile = null;
    try {
        randomAccessFile = new RandomAccessFile("hello.txt", "rw");

        randomAccessFile.seek(3); // 将指针指向角标为3的位置
        byte[] buffer = new byte[1024];
        // 将数据保存至StringBuilder
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        int len;
        while ((len = randomAccessFile.read(buffer)) != -1){
            builder.append(new String(buffer, 0, len)); // 需要指定长度，否则会把整个byte数组添加到builder
        }
        randomAccessFile.seek(3);

        randomAccessFile.write("xyz".getBytes()); // 字符串转换为byte数组
        randomAccessFile.write(builder.toString().getBytes());
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (randomAccessFile != null){
            try {
                randomAccessFile.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

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，有兴趣的朋友们可以自己实现下。

十一、NIO.2 中 Path、Paths、 Files 类的使用 (了解)

(一)、NIO / NIO.2

Java NIO (New IO，Non-Blocking IO) 是从 Java 1.4 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。【前面的流都是阻塞 IO】

随着 JDK 7 的发布，Java 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，以至于我们称他们为 NIO.2。因为 NIO 提供的一些功能，NIO 已经成为文件处理中越来越重要的部分。

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

(二)、Path、Paths 和 Files

3 个类声明在 java.nio.file 包下

早期的 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。【即可用 Path 替换 File】

Path 常用方法：
	String toString() //： 返回调用 Path 对象的字符串表示形式
	boolean startsWith(String path)// : 判断是否以 path 路径开始
	boolean endsWith(String path)// : 判断是否以 path 路径结束
	boolean isAbsolute()// : 判断是否是绝对路径
	Path getParent()// ：返回Path对象包含整个路径，不包含 Path 对象指定的文件路径
	Path getRoot()// ：返回调用 Path 对象的根路径
	Path getFileName()// : 返回与调用 Path 对象关联的文件名
	int getNameCount()// : 返回Path 根目录后面元素的数量
	Path getName(int idx)// : 返回指定索引位置 idx 的路径名称
	Path toAbsolutePath()// : 作为绝对路径返回调用 Path 对象
	Path resolve(Path p)// :合并两个路径，返回合并后的路径对应的Path对象
	File toFile()//: 将Path转化为File类的对象

同时，NIO.2 在 java.nio.file 包下还提供了 Files、Paths 工具类，

Files 包含了大量静态的工具方法来操作文件；

java.nio.file.Files 用于操作文件或目录的工具类。
Files常用方法：
	Path copy(Path src, Path dest, CopyOption … how)// : 文件的复制
	Path createDirectory(Path path, FileAttribute<?> … attr)// : 创建一个目录
	Path createFile(Path path, FileAttribute<?> … arr)// : 创建一个文件
	void delete(Path path)// : 删除一个文件/目录，如果不存在，执行报错
	void deleteIfExists(Path path)// : Path对应的文件/目录如果存在，执行删除
	Path move(Path src, Path dest, CopyOption…how)// : 将 src 移动到 dest 位置
	long size(Path path)// : 返回 path 指定文件的大小

Files常用方法：用于判断
	boolean exists(Path path, LinkOption … opts)// : 判断文件是否存在
	boolean isDirectory(Path path, LinkOption … opts)// : 判断是否是目录
	boolean isRegularFile(Path path, LinkOption … opts)// : 判断是否是文件
	boolean isHidden(Path path)// : 判断是否是隐藏文件
	boolean isReadable(Path path)// : 判断文件是否可读
	boolean isWritable(Path path)// : 判断文件是否可写
	boolean notExists(Path path, LinkOption … opts)// : 判断文件是否不存在
Files常用方法：用于操作内容
	SeekableByteChannel newByteChannel(Path path, OpenOption…how)// : 获取与指定文件的连接，how 指定打开方式。
	DirectoryStream<Path>  newDirectoryStream(Path path)// : 打开 path 指定的目录
	InputStream newInputStream(Path path, OpenOption…how)//:获取InputStream 对象
	OutputStream newOutputStream(Path path, OpenOption…how)// : 获取 OutputStream 对象

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

补充（第三方 API jar 包导入）

若要导入到当前 Module 下

在 Module 上右键 --> New Directory --> 第三方 jar 包一般都放在 lib 中
将 jar 包复制粘贴进 lib 目录下，此时的 jar 包还无法使用
右键 jar 包，选择 Add as Library，选择 OK，此时既可使用 jar 包下的 API

一般开发中无需自己写 IO 流实现功能，而是有相应的 jar 包或 API 直接调用即可。

每日一考

如何遍历 Map 的 key 集、value 集、key-value 集，使用上泛型
写出使用 Iterator 和增强 for 循环遍历 List 的代码，使用上泛型
提供一个方法，用于遍历获取 HashMap<String, String> 中的所有 value，并存放在 List 中返回。考虑上集合中泛型的使用。
创建一个与 a.txt 文件同目录下的另外一个文件 b.txt
Map 接口中的常用方法有哪些？
说明流的三种分类方式
写出 4 个 IO 流中的抽象基类、4 个文件流、4 个缓冲流
字节流与字符流的区别与使用情景
字节流针对处理非文本文件，字符流针对处理文本文件
字节流：read (byte [] buffer) /byte read ()
字符流：read (char [] cbuf) /char read ()
使用缓冲流实现 a.jpg 文件复制为 b.jpg 文件的操作
转换流是那两个类，分别的作用是什么？请分别创建两个类的对象。