JavaIO之再回首恍然(如梦? 大悟?)（二十七）

程序员潇然

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本文是JavaIO告一段落的总结帖 希望对JavaIO做一个基础性的总结(不涉及NIO) 从实现的角度进行简单的介绍

下面的这两个表格，之前出现过

数据源形式	InputStream	OutputStream	Reader	Writer
ByteArray(字节数组)	ByteArrayInputStream	ByteArrayOutputStream	无	无
File(文件)	FileInputStream	FileOutputStream	FileReader	FileWriter
Piped(管道)	PipedInputStream	PipedOutputStream	PipedReader	PipedWriter
Object(对象)	ObjectInputStream	ObjectOutputStream	无	无
String	StringBufferInputStream	无	StringReader	StringWriter
CharArray(字符数组)	无	无	CharArrayReader	CharArrayWriter

扩展功能点	InputStream	OutputStream	Reader	Writer
Data(基本类型)	DataInputStream	DataOutputStream	无	无
Buffered(缓冲)	BufferedInputStream	BufferedOutputStream	BufferedReader	BufferedWriter
LineNumber(行号)	LineNumberInputStream	无	LineNumberReader	无
Pushback(回退)	PushbackInputStream	无	PushbackReader	无
Print(打印)	无	PrintStream	无	PrintWriter

流分为输入输出流两种形式 数据格式又分为字节和字符两种形式

他们组合而来了四大家族 InputStream OutputStream Reader Writer

所有的四大家族的流有两种合成扩展方式:

按照数据源形式扩展 按照装饰功能点扩展

数据源形式扩展

换一个维度，从实现的角度，重新介绍下IO

数据源扩展的根本

• 从这种形式的数据中读取数据 写入数据到这种数据形式

我们上面列出来了ByteArray File Piped Object String CharArray 这几种常用的数据源形式 结合我们上面的概念，我们看一下，实际的实现

字节数组 / 字符数组 /String

ByteArray 内存数据

类	属性	简介
ByteArrayInputStream	内部有一个byte buf[] 引用,指向实际保存数据的那个字节数组	ByteArrayInputStream(byte buf[]) ByteArrayInputStream(byte buf[], int offset, int length)构造方法将内部的byte buf[] 引用指向某个 byte buf[] 然后就从这里读
ByteArrayOutputStream	内部有一个byte buf[]缓冲区	构造方法初始化这个缓冲区也就是分配空间,数据的写,就是写到这里面

CharArray 内存数据

类	属性	简介
CharArrayReader	内部有一个 char buf[]; 引用指向实际保存数据的那个字符数组	CharArrayReader(char buf[])public CharArrayReader(char buf[], int offset, int length)构造方法将内部的char buf[]; 引用指向某个char buf[]
CharArrayWriter	内部有一个char buf[] 缓冲区	构造方法初始化这个缓冲区,也就是分配空间数据的写,就是写到这里面

String 内存数据

类	属性	简介
StringReader	内部有一个 String str;引用指向实际的那个提供数据的String	StringReader(String s)构造方法将内部的str 引用指向某个String
StringWriter	内部有一个StringBuffer buf 用于保存数据	public StringWriter()StringWriter(int initialSize)构造方法初始化这个StringBuffer,就是new StringBuffer时可以指定大小 数据的写,就是写到这里面 也就是StringBuffer.append

上面的这三种数据源形式，逻辑非常清晰

读--->从哪里读?--->你给我一个数据源--->我以IO的操作习惯(InputStream/Reader) 读给你 写--->IO的操作习惯写(OutputStream/Writer) --->写到哪里?--->写到我自己内部的存储里

有人可能觉得写到你自己内部存储里面干嘛？有毛用?

ByteArrayOutputStream

CharArrayWriter

StringWriter

内存数据，如果仅仅是存起来放到他自己肚子里面当然毛用没有 但是，他们都提供了吐出来的功能了 给[字节数组 字符数组 String] 提供了一个统一的一致性的读写形式，操作非常方便，不是么

真实数据使用引用指向

内部存储是内部的存储区

管道

pipe 管道用于直连 然后进行数据的传输 主要用于多线程数据共享

In 输入管道里面有一个存储区 Out 输出管道内有个In的引用

Connect之后,In指向了某个实际的 输入流

然后Out通过引用操作In里面的存储区 In自己的读方法也是操作这个存储区

col1	col2	col3
PipedInputStream	内部有存储区byte buffer[]	PipedInputStream() PipedInputStream(int pipeSize) 构造方法中给存储区分配空间,可以指定存储区的大小,否则默认值
PipedOutputStream	内部有一个PipedInputStream sink 引用	PipedOutputStream() PipedOutputStream(PipedInputStream snk) 无参的后续还需要调用connect 有参数的创建对象时就进行connect连接
PipedReader	内部有存储区 char buffer[];	PipedReader() PipedReader(int pipeSize) 构造方法中给存储区分配空间,可以指定大小,否则默认值
PipedWriter	内部有一个PipedReader sink; 引用	PipedWriter() PipedWriter(PipedReader snk) 无参的后续还需要调用connect 有参数的创建对象时进行connect连接

所以一旦理解了，JavaIO管道的模型，管道就实在是太简单了

只需要记住: 输入In里面 有一个存储缓冲区, 输出有一个引用指向了In connect将他们连接起来,他们共同操作一个池子 输出往里面写,输入从里面读 管子的方向只能是 : 输出 -----> 输入

文件

文件相关的，都是实实在在的要通过操作系统了 所以也就必然需要使用本地方法

在Java中一个文件使用File来描述，File是抽象路径名 可以表示文件 也可以表示目录 File可以通过String路径名构造 另外还有文件描述符可以表示指代文件

File 磁盘文件

类	属性
FileInputStream	操作文件 构造方法可以使用: File /String的路径名 /文件描述符 来创建 实实在在的一个InputStream的实现类,最终通过本地方法来进行数据读取
FileOutputStream	操作文件 构造方法可以使用: File/ String的路径名 /文件描述符 来创建 另外他还有是否追加的概念 实实在在的一个OutputStream的实现类,最终通过本地方法来进行数据写入

底层文件本身是二进制存储的

如果你想要通过字符去操作文件,必然要经过 编码和解码的过程

JavaIO提供了InputStreamReader OutputStreamWriter两个转换流来实现编码和解码 想要彻底理解还是需要理解适配器模式 这两个流都是字符和字节的转换，只不过是方向不同 从字节到字符，这就是解码 ; 从字符到字节，这就是编码

InputStreamReader 字节流到字符流的桥梁， 也就是解码 从上图看，二进制才是码，从码到字符 OutputStreamWriter 字符流到字节流的桥梁， 也就是编码 从上图看，二进制才是码，从字符到码

根据上面的说法,FileReader 和 FileWriter必然要是一种转换流

类	说明
FileReader	文件本身都是二进制序列 字节形式<br />所以必然有字节InputStream到字符Reader的转换 <br />而InputStreamReader 恰恰是字节通向字符的桥梁 <br />所以 FileReader继承了InputStreamReader 是一种特殊的InputStreamReader<br /><br /> InputStreamReader 将InputStream适配成Reader 所以需要InputStream作为参数进行构造<br />文件的字节输入流--FileInputStream可以使用: File /String的路径名 /文件描述符 来创建所以FileReader的构造方法接受这几种参数, 构造一个FileInputStream <br />然后调用InputStreamReader 的构造方法<br /><br /> InputStreamReader字节到字符 解码 涉及到码表 InputStreamReader构造方法部分需要指定编码
FileWriter	文件本身都是二进制序列 字节形式<br />所以想要写入数据必然有字符Writer到字节OutputStream的转换<br /> 而OutputStreamWriter 恰恰是字符通向字节的桥梁 <br />所以 FileWriter继承了OutputStreamWriter 是一种特殊的OutputStreamWriter <br /><br />OutputStreamWriter 将OutputStream适配成Writer <br />所以需要OutputStream作为参数进行构造 <br />文件的字节输出流 --FileOutputStream可以使用: File /String的路径名 /文件描述符 来创建 <br />所以FileWriter的构造方法接受这几种参数 然后构造一个FileOutputStream,调用OutputStreamWriter 的构造方法 <br /><br />另外FileOutputStream 还有追加的概念 <br />所以FileWriter 的构造方法里面也有append 追加这一项<br /><br /> OutputStreamWriter字符到字节 编码 涉及到编码 OutputStreamWriter构造方法部分需要指定编码

关于FileReader 和FileWriter说了那么多

其实只有两句话,就是字节流与字符流之间进行转换

Reader reader = new InputStreamReader( new FileInputStream(.......));
Writer writer = new OutputStreamWriter( new FileOutputStream(.......));

Object

对于文件中的字符与字节的转换，可以通过某些编码表，查表法确定编码的值，进而完成字符与字节之间的相互转换 那么，对于一个对象呢? Object是内存中的数据，他并不是一串字符形式 有一个概念叫做 序列化与反序列化 其实就了类似 字符的编码与解码

从这个图应该能感知到ObjectInputStream和ObjectOutputStream 与 字符流的逻辑类似么 字符与字节转换 是一种 编码解码的过程 对象序列化与反序列化 不也是一种编码解码的过程吗 ，只不过这个编码解码不是单纯的查询码表这么简单 字符流与字节流的转换，可以通过转换流进行处理 Object序列化与反序列化是 ObjectInputStream ObjectOutputStream 他们分别实现ObjectInput 和 ObjectOutput来提供的 所以从这个角度讲的话，可以把Object理解成为一种很特殊的"字符" 他们两个就像InputStreamReader 和 OutputStreamWriter似的，用来转换

功能的装饰扩展

既然是功能的装饰扩展，我们之前已经说过很多次，都是装饰器模式 也就是说了很多遍的

是你还有你,一切拜托你,中间增加点功能

这个你,就是需要被装饰的抽象角色Component 就是这四大家族 InputStream OutputStream Reader Writer 给读和写装饰增加新的功能,也就是最根本的读和写方法,将都是使用ConcreteComponent的 在基本的读和写方法之上,提供了新的功能

Data

类	结构	说明
DataOutputStream	继承自FilterOutputStream<br />得到一个InputStream引用in<br />构造方法需要InputStream	通过in.read系列方法读取,   然后将读取的数据   <br /> 组装成基本数据类型<br />进而提供读取基本数据类型的能力
DataInputStream	继承自FilterInputStream<br />得到一个OutputStream 引用out <br />构造方法需要OutputStream	将基本类型数据进行转化处理,    <br />然后调用out.write系列方法将数据写入 <br />进而提供写入基本数据类型的能力

Buffered

缓冲的概念都是内部有一个缓冲区 缓冲输入 是通过底层的流往自己的缓冲区写入数据, 应用程序从缓冲输入的缓冲区中读取,提高了read速度 缓冲输出 是把数据写入到自己的缓冲区中,后续再把数据通过底层的流一并写入,从而提高了write的速度 因为读写都是从缓冲区中进行的了

类	说明
BufferedInputStream	继承自FilterInputStream <br />得到一个InputStream引用in <br />构造方法需要InputStream <br />内部有一个缓冲区byte buf[]
BufferedOutputStream	继承自FilterOutputStream <br />得到一个OutputStream 引用out <br />构造方法需要OutputStream <br />内部有一个缓冲区buf[];
BufferedReader	内部有Reader 引用 in <br /> 构造方法需要一个Reader <br />内部有一个缓冲区char cb[];
BufferedWriter	内部有一个Writer 引用 out <br />构造方法需要一个Writer <br />内部有一个缓冲区char cb[];

本文作者:程序员潇然 疯狂的字节X https://crazybytex.com/

LineNumberReader

内部使用了一个lineNumber = 0; 用来记录行号 这个行号可以使用方法设置和获取 getLineNumber setLineNumber 但是他不改变流的位置

PushBack

装饰器模式 方法依赖于被装饰的实体 ConcreteComponent 只是内部有一个缓冲区，可以存放被回退掉的字符 所有的读取方法在进行读取的时候，都会查看缓冲区的数据

类	说明
PushbackInputStream	继承自FilterInputStream <br />得到一个InputStream 引用in <br />构造方法需要 InputStream <br />内部有缓冲区byte[] buf
FilterReader	继承自FilterReader <br />得到一个Reader引用 in <br /> 构造方法需要一个Reader <br />内部有缓冲区char[] buf

print

提供了多种形式的打印，根本只是在真的写入数据前，将数据参数进行一些处理 根本的写操作 依赖被装饰的节点流提供 在数据写入之前进行必要的数据处理

类	说明
PrintStream	继承自 FilterOutputStream<br />得到一个OutputStream 引用 out <br />构造需要一个OutputStream
PrintWriter	内部有一个out 构造方法需要一个Writer

扩展的功能通过装饰器模式，他们的行为都是类似的，那就是:

1. 最基本的读写依赖被装饰的具体的节点流
2. 然后进行了功能的增强

总结

又从实现的角度把常用的一些流进行了介绍 你会发现看起来那么多，实际上并没有多少 四大家族，以及几种数据源形式，以及几个扩展功能点 只要找准了思路，理清楚了逻辑，就不难理解了

不知道到底是恍然大悟？还是？恍然如梦？

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