Java基礎（八）——IO流2_緩衝流、轉換流

一、緩衝流

1、介紹

　　緩衝流：不能直接作用在檔案上，需要包一層，它是一種處理流。用於提高檔案的讀寫效率。它在流的基礎上對流的功能進行了增強。提高讀寫速度的原因：內部提供了一個緩衝區。預設使用 8192 個位元組（8Kb）的緩衝區 。
　　原始碼示例：BufferedInputStream

public class BufferedInputStream extends FilterInputStream {
    // 預設緩衝區的大小
    private static int DEFAULT_BUFFER_SIZE = 8192;
}

　　要求：先關閉外層的流，再關閉內層的流。而關閉外層流的同時，內層流也會自動的進行關閉。關於內層流的關閉，可以省略。

2、BufferedInputStream，BufferedOutputStream（位元組流的緩衝區）

　　程式碼示例：用位元組流緩衝區處理非文字檔案（圖片，視訊等）。緩衝流複製圖片。

// 檔案：F:\\hello.jpg
public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        try (// 造節點流
             FileInputStream fis = new FileInputStream((new File("F:\\hello.jpg")));
             FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("F:\\hello_1.jpg"));
             // 造緩衝流
             BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
             BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);) {

            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = bis.read(buffer)) != -1) {
                bos.write(buffer, 0, len);
            }

            // 重新整理緩衝區.必須
            // bos.flush();
        } catch (Exception e) {
        }
    }
}

// 用於copy 3.64G 的檔案花費 18.925s

3、BufferedReader、BufferedWriter（字元流的緩衝區）

　　BufferedReader：從字元輸入流中讀取文字，緩衝各個字元，從而實現字元、陣列和行的高效讀取。可以指定緩衝區的大小，或者使用預設的大小。在大多數情況下，預設值就足夠大了。
　　字元讀取流緩衝區，該緩衝區提供了一個一次讀一行的方法readLine()，方便於對文字資料的獲取。當返回null時，表示讀到檔案末尾。
　　BufferedWriter：將文字寫入字元輸出流，緩衝各個字元，從而提供單個字元、陣列和字串的高效寫入。可以指定緩衝區的大小，或者接受預設的大小。在大多數情況下，預設值就足夠大了。
　　該緩衝區中提供了一個跨平臺的換行符：newLine()。
　　程式碼示例：用字元流緩衝區處理文字檔案。緩衝流複製文字檔案。

// 檔案：F:\\hello.txt
// 內容：任意

// 方式一：會自動換行
public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        try ( // 造節點流
              FileReader fr = new FileReader(new File("F:\\hello.txt"));
              FileWriter fw = new FileWriter(new File("F:\\hello_1.txt"));

              // 造緩衝流
              BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
              BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);) {

            // 使用char[]陣列
            char[] cbuf = new char[1024];
            int len;
            while ((len = br.read(cbuf)) != -1) {
                bw.write(cbuf, 0, len);
            }

            // bw.flush();
        } catch (Exception e) {
        }
    }
}


// 方式二：不會自動換行
public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        try ( // 造節點流
              FileReader fr = new FileReader(new File("F:\\hello.txt"));
              FileWriter fw = new FileWriter(new File("F:\\hello_1.txt"));

              // 造緩衝流
              BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
              BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);) {

            // 使用readLine(),一次性讀一行
            String data;
            while ((data = br.readLine()) != null) {
                // data中不包含換行符,讀一行寫一行,不會自動換行.若想換行,可以:
                // 方法一：
                // bw.write(data + "\n");

                // 方法二：
                bw.write(data);
                bw.newLine();
            }

            // bw.flush();
        } catch (Exception e) {
        }
    }
}

4、裝飾設計模式

　　自定義的字元讀取流緩衝區myReadLine()，將readLine()方法實現了一次。
　　程式碼示例：

class MyBufferedReader {
    private final FileReader fileReader;

    public MyBufferedReader(FileReader fileReader) {
        this.fileReader = fileReader;
    }

    public String myReadLine() throws IOException {
        StringBuilder builder = new StringBuilder();

        int len;
        while ((len = fileReader.read()) != -1) {
            if (len == '\r') {
                continue;
            }
            if (len == '\n') {
                return builder.toString();
            }

            builder.append((char) len);
        }

        if (builder.length() != 0) {
            return builder.toString();
        }

        return null;
    }

    public void myClose() {
        try {
            fileReader.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

// 注意關閉資源
// 檔案：F:\\hello1.txt
// 內容：
我有a dream!
you need to have a dream!我有a dream!
you need to have a dream!
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MyBufferedReader reader = new MyBufferedReader(new FileReader(new File("F:\\hello1.txt")));

        String temp;
        while ((temp = reader.myReadLine()) != null) {
            System.out.println(temp);
        }

        reader.myClose();
    }
}

// 結果.列印正常

五、轉換流

1、介紹

　　轉換流提供了在位元組流和字元流之間的轉換。
　　InputStreamReader：將InputStream轉換為Reader，實現將位元組的輸入流按指定字符集轉換為字元的輸入流。解碼。
　　OutputStreamWriter：將Writer轉換為OutputStream，實現將字元的輸出流按指定字符集轉換為位元組的輸出流。編碼。
　　很多時候使用轉換流來處理檔案亂碼問題。實現編和解碼的功能。

2、InputStreamReader

　　每次呼叫InputStreamReader中的一個read()方法都會導致從底層輸入流讀取一個或多個位元組。要啟用從位元組到字元的有效轉換，可以提前從底層流讀取更多的位元組，使其超過滿足當前讀取操作所需的位元組。
　　為了達到最高效率，可要考慮在InputStreamReader外套接一層BufferedReader。
　　鍵盤錄入的標準寫法：BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))
　　程式碼示例：讀檔案。位元組流->字元流

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("F:\\hello.txt"));
             InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis, "UTF-8");) {

            char[] cbuf = new char[1024];
            int len;
            while ((len = isr.read(cbuf)) != -1) {
                String str = new String(cbuf, 0, len);
                System.out.print(str);
            }

        } catch (Exception e) {
        }
    }
}

　　程式碼示例：讀鍵盤。緩衝流

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        try (// 從標準鍵盤輸入.
             BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));) {

            String line = null;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                if ("over".equals(line)) {
                    return;
                }
                System.out.println(line);
            }
        } catch (Exception e) {
        }
    }
}

3、OutputStreamWriter

　　每次呼叫write()方法都會導致在給定字元（或字符集）上呼叫編碼轉換器。在寫入底層輸出流之前，得到的這些位元組將在緩衝區中累積。可以指定此緩衝區的大小，不過，預設的緩衝區對數用途來說已足夠大。注意，傳遞給write()方法的字元沒有緩衝。
　　為了獲得最高效率，可考慮在OutputStreamWriter外套接一層BufferedWriter。以避免頻繁呼叫轉換器。例：
　　Writer out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out))
　　程式碼示例：寫檔案。字元流->位元組流

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("F:\\hello.txt"));
             FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("F:\\hello_1.txt"));

             InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis, "UTF-8");
             OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos, "gbk");) {

            char[] cbuf = new char[1024];
            int len;
            while ((len = isr.read(cbuf)) != -1) {
                osw.write(cbuf, 0, len);
            }

            isr.close();
            osw.close();
        } catch (Exception e) {
        }
    }
}

　　程式碼示例：讀\寫鍵盤。緩衝流

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
             BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));) {

            String line = null;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                if ("over".equalsIgnoreCase(line)) {
                    break;
                }
                writer.write(line.toUpperCase());
                writer.newLine(); // 換行
                writer.flush();
            }

            reader.close();
            writer.close();
        } catch (Exception e) {
        }
    }
}

4、字符集

　　ASCII：美國標準資訊交換碼。用一個位元組的7位可以表示。
　　ISO8859-1：拉丁碼錶。歐洲碼錶。用一個位元組的8位表示。
　　GB2312：中國的中文編碼表。最多兩個位元組編碼所有字元
　　GBK：中國的中文編碼表升級，融合了更多的中文文字元號。最多兩個位元組編碼
　　Unicode：國際標準碼，融合了目前人類使用的所有字元。為每個字元分配唯一的字元碼。所有的文字都用兩個位元組來表示。
　　UTF-8：變長的編碼方式，可用1-4個位元組來表示一個字元。