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Java IO流深度探索：缓冲流、转换流及序列化与打印流实践指南

主要内容

Java IO流系统是Java编程的重要组成部分，涵盖了文件读写、数据传输等多个核心功能。作为开发者，掌握高级IO流的使用方法至关重要。本文将深入探讨Java中的缓冲流、转换流、序列化流以及打印流，帮助开发者更高效地处理IO操作。

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教学目标

能够使用字节缓冲流读取数据到程序

能够使用字节缓冲流写出数据到文件

能够明确字符缓冲流的作用和基本用法

能够使用缓冲流的特殊功能

能够阐述编码表的意义

能够使用转换流读取指定编码的文本文件

能够使用转换流写入指定编码的文本文件

能够说出打印流的特点

能够使用序列化流写出对象到文件

能够使用反序列化流读取文件到程序中

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第一章 缓冲流

1.1 概述

缓冲流（BufferedInputStream/BufferedOutputStream）是一种高效流，它通过在内存中创建一个缓冲区，减少系统IO操作的次数，从而提高读写效率。缓冲流的主要分类如下：

• 字节缓冲流：BufferedInputStream/BufferedOutputStream
• 字符缓冲流：BufferedReader/BufferedWriter

缓冲流的工作原理是，在流对象创建时，会预先分配一个默认大小的缓冲区。读取或写入数据时，先将数据放入缓冲区，再批量处理，从而提升性能。

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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。

代码示例

// 读取字节缓冲流
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("bis.txt"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("bos.txt"));

效率测试

通过测试发现，使用缓冲流处理大文件比普通流快得多。以下是两种流的效率对比：

普通流：

public class BufferedDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        long start = System.currentTimeMillis();
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream("jdk9.exe")) {
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("copy.exe");
            int b;
            while ((b = fis.read()) != -1) {
                fos.write(b);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("普通流复制时间:" + (end - start) + "毫秒");
    }
}

缓冲流：

public class BufferedDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        long start = System.currentTimeMillis();
        try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe"))) {
            BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
            int b;
            while ((b = bis.read()) != -1) {
                bos.write(b);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("缓冲流复制时间:" + (end - start) + "毫秒");
    }
}

缓冲流优化示例：

public class BufferedDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        long start = System.currentTimeMillis();
        try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe"))) {
            BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
            int len;
            byte[] bytes = new byte[8 * 1024];
            while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {
                bos.write(bytes, 0, len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("缓冲流使用数组复制时间:" + (end - start) + "毫秒");
    }
}

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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。

代码示例

// 读取字符缓冲流
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("br.txt"));
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("bw.txt"));

特有方法

• readLine(): 读取一行文本。
• newLine(): 写入换行符。

代码示例

读取一行文本：

public class BufferedReaderDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt"));
        String line = null;
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            System.out.print(line);
            System.out.println("------");
        }
        br.close();
    }
}

写入换行符：

public class BufferedWriterDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt"));
        bw.write("黑马");
        bw.newLine();
        bw.write("程序");
        bw.newLine();
        bw.write("员");
        bw.newLine();
    }
    bw.close();
}

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1.4 练习：文本排序

案例分析：

逐行读取文本信息。

解析文本信息到集合中。

按顺序写出文本信息。

案例实现：

public class BufferedTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        HashMap
   
     lineMap = new HashMap<>();
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt"));
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt"));
        String line = null;
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            String[] split = line.split("\\.");
            lineMap.put(split[0], split[1]);
        }
        br.close();
        for (int i = 1; i <= lineMap.size(); i++) {
            String key = String.valueOf(i);
            String value = lineMap.get(key);
            bw.write(key + "." + value);
            bw.newLine();
        }
        bw.close();
    }
}
   

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第二章 转换流

2.1 字符编码与字符集

字符编码是将字符转换为二进制数的过程，字符集则包含了系统支持的所有字符。常见编码表包括ASCII、ISO-8859-1、GB2312、GBK和Unicode等。

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2.2 InputStreamReader类

InputStreamReader 是字节流与字符流之间的桥梁，用于指定编码读取文本文件。

代码示例：

// 读取GBK编码文件
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("E:\\File_GBK.txt"), "GBK");

读取示例：

public class ReaderDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String fileName = "E:\\File_GBK.txt";
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(fileName), "GBK");
        int read;
        while ((read = isr.read()) != -1) {
            System.out.print((char) read);
        }
        isr.close();
    }
}

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2.3 OutputStreamWriter类

OutputStreamWriter 是字符流与字节流之间的桥梁，用于指定编码写出文本文件。

代码示例：

// 写入UTF-8编码文件
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("E:\\out.txt"), "UTF-8");
osw.write("你好");
osw.close();

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2.4 转换流理解

转换流是字节流与字符流之间的桥梁，用于处理不同编码的文件。

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第三章 序列化

3.1 概述

Java 提供了强大的对象序列化机制，允许将Java对象保存为字节序列，实现持久化存储。

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3.2 ObjectOutputStream类

构造方法：

• public ObjectOutputStream(OutputStream out)

代码示例：

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

注意事项：

• 实现Serializable接口。
• 瞬态字段使用transient修饰。

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3.3 ObjectInputStream类

构造方法：

• public ObjectInputStream(InputStream in)

反序列化示例：

ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("employee.txt"));
Employee e = (Employee) in.readObject();
in.close();

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3.4 练习：序列化集合

案例分析：

将集合中的多个对象序列化。

反序列化并遍历集合。

案例实现：

public class SerTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Student student = new Student("老王", "laow");
        Student student2 = new Student("老张", "laoz");
        Student student3 = new Student("老李", "laol");
        ArrayList
   
     list = new ArrayList<>();
        list.add(student);
        list.add(student2);
        list.add(student3);
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("list.txt"));
        oos.writeObject(list);
        oos.close();
        
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("list.txt"));
        ArrayList
    
      list = (ArrayList
     
      ) ois.readObject();
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            Student s = list.get(i);
            System.out.println(s.getName() + "--" + s.getPwd());
        }
    }
}
     
    
   

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第四章 打印流

4.1 概述

打印流（PrintStream）提供了一个高效的方式来向标准输出或文件打印文本。

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4.2 PrintStream类

构造方法：

• public PrintStream(String fileName)

代码示例：

PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt");
System.setOut(ps);
System.out.println(97);

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4.3 改变打印流向

通过System.setOut()方法，可以将打印流的目标文件更改为指定文件或其他流。

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通过本章的学习，你应该能够熟练使用Java中的缓冲流、转换流、序列化流和打印流，提升日常开发中的IO操作效率。

转载地址：http://jelm.baihongyu.com/