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JAVA 字节流

  • Eric
  • 2023-12-11
  • 0

JAVA 字节流

什么是字节流？

字节流是Java中用于处理二进制数据的一种机制。它们主要用于读取和写入字节（8位）数据，而不考虑数据的内容。在处理文件、网络连接和其他I/O操作时，字节流是必不可少的。

字节流分为两种类型：

  1. 输入字节流（Input Byte Stream）：用于从外部数据源（如文件或网络连接）读取数据到Java程序中。
  2. 输出字节流（Output Byte Stream）：用于将数据从Java程序写入外部数据源。

输入字节流

FileInputStream

FileInputStream 是用于从文件中读取字节数据的类。以下是一个简单的示例，演示如何使用 FileInputStream 读取文件：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class FileInputStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("example.txt");
            int data;
            while ((data = fileInputStream.read()) != -1) {
                System.out.print((char) data);
            }
            fileInputStream.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上述示例中，我们首先创建一个 FileInputStream 来打开文件 “example.txt”，然后使用 read() 方法逐字节读取文件内容。读取的数据以整数形式返回，我们将其转换为字符并打印出来。

BufferedInputStream

BufferedInputStream 是 FileInputStream 的装饰器类，它提供了缓冲功能，可以提高文件读取的效率。使用 BufferedInputStream 可以减少频繁的磁盘访问。

以下是一个使用 BufferedInputStream 的示例：

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class BufferedInputStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("example.txt");
            BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(fileInputStream);
            int data;
            while ((data = bufferedInputStream.read()) != -1) {
                System.out.print((char) data);
            }
            bufferedInputStream.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

DataInputStream

DataInputStream 是用于从输入字节流中读取基本数据类型的类，如整数、浮点数等。这对于读取二进制数据非常有用。

以下是一个使用 DataInputStream 读取整数的示例：

import java.io.DataInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class DataInputStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("data.bin");
            DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(fileInputStream);
            int number = dataInputStream.readInt();
            System.out.println("Read number: " + number);
            dataInputStream.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

输出字节流

FileOutputStream

FileOutputStream 是用于将字节数据写入文件的类。以下是一个示例，演示如何使用 FileOutputStream 写入文件：

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class FileOutputStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("output.txt");
            String text = "Hello, Java Byte Streams!";
            byte[] bytes = text.getBytes();
            fileOutputStream.write(bytes);
            fileOutputStream.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上述示例中，我们首先创建一个 FileOutputStream 来指定输出文件 “output.txt”，然后将字符串转换为字节数组并使用 write() 方法写入文件。

BufferedOutputStream
BufferedOutputStream 是 FileOutputStream 的装饰器类，它提供了缓冲功能，可以提高文件写入的效率。

以下是一个使用 BufferedOutputStream 的示例：

import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class BufferedOutputStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("output.txt");
            BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(fileOutputStream);
            String text = "Hello, Buffered Streams!";
            byte[] bytes = text.getBytes();
            bufferedOutputStream.write(bytes);
            bufferedOutputStream.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

DataOutputStream

DataOutputStream 是用于将基本数据类型写入输出字节流的类，与 DataInputStream 相对应。这对于将二进制数据写入文件非常有用。

以下是一个使用 DataOutputStream 写入整数的示例：

import java.io.DataOutputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class DataOutputStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("data.bin");
            DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(fileOutputStream);
            int number = 42;
            dataOutputStream.writeInt(number);
            dataOutputStream.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

文件处理的异常处理

在上述示例中，我们使用了异常处理来处理可能出现的错误情况。在实际应用中，确保适当处理文件操作中的异常非常重要，以避免程序崩溃。

JAVA字节流的更多用法

1.复制文件

将一个文件的内容复制到另一个文件是常见的文件操作之一。你可以使用Java字节流来轻松实现文件复制。以下是一个示例：

import java.io.*;

public class FileCopyExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream inputStream = new FileInputStream("source.txt");
             FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("destination.txt")) {

            byte[] buffer = new byte[1024];
            int bytesRead;
            while ((bytesRead = inputStream.read(buffer)) != -1) {
                outputStream.write(buffer, 0, bytesRead);
            }
            System.out.println("文件复制完成。");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上述示例中，我们使用 FileInputStream 从源文件读取数据，然后使用 FileOutputStream 将数据写入目标文件。通过不断读取和写入数据块，可以有效地复制大型文件。

2.过滤流
过滤流（Filter Stream）是Java字节流的一种变体，它们可以用于对底层字节流进行包装，添加额外的功能。一个常见的用例是使用 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream 来提高性能，但还有其他过滤流可供选择。

例如，DataInputStream 和 DataOutputStream 允许你读写基本数据类型，而不必手动进行字节操作。

try (DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(new FileInputStream("data.bin"));
     DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(new FileOutputStream("output.bin"))) {

    int number = dataInputStream.readInt();
    dataOutputStream.writeInt(number * 2);
    System.out.println("数据已处理并写入 output.bin");
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

3. 序列化与反序列化

Java提供了对象的序列化和反序列化功能，可以将对象转换为字节流以进行存储或传输，然后再将其还原为对象。这在网络通信和持久化存储中非常有用。

import java.io.*;

class Person implements Serializable {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

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

public class SerializationExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 序列化对象
        try (ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.ser"))) {
            Person person = new Person("Alice", 30);
            outputStream.writeObject(person);
            System.out.println("对象已序列化并保存到 person.ser");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 反序列化对象
        try (ObjectInputStream inputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.ser"))) {
            Person person = (Person) inputStream.readObject();
            System.out.println("从 person.ser 反序列化得到对象：" + person);
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上述示例中，我们首先将一个 Person 对象序列化并保存到文件 “person.ser” 中，然后从该文件中反序列化对象。这使得我们能够有效地保存和还原对象。

4.压缩与解压缩
使用Java字节流，你可以轻松地将数据压缩为ZIP或GZIP格式，或者从压缩文件中解压数据。Java提供了 ZipInputStream、ZipOutputStream、GZIPInputStream 和 GZIPOutputStream 等类来支持这些操作。

import java.io.*;
import java.util.zip.*;

public class CompressionExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 压缩文件
        try (FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("source.txt");
             FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("compressed.zip");
             ZipOutputStream zipOutputStream = new ZipOutputStream(fileOutputStream)) {

            ZipEntry zipEntry = new ZipEntry("source.txt");
            zipOutputStream.putNextEntry(zipEntry);

            byte[] buffer = new byte[1024];
            int bytesRead;
            while ((bytesRead = fileInputStream.read(buffer)) != -1) {
                zipOutputStream.write(buffer, 0, bytesRead);
            }

            zipOutputStream.closeEntry();
            System.out.println("文件已压缩为 compressed.zip");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 解压文件
        try (FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("compressed.zip");
             ZipInputStream zipInputStream = new ZipInputStream(fileInputStream)) {

            ZipEntry zipEntry = zipInputStream.getNextEntry();
            while (zipEntry != null) {
                FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(zipEntry.getName());
                byte[] buffer = new byte[1024];
                int bytesRead;
                while ((bytesRead = zipInputStream.read(buffer)) != -1) {
                    fileOutputStream.write(buffer, 0, bytesRead);
                }
                fileOutputStream.close();
                zipEntry = zipInputStream.getNextEntry();
            }
            System.out.println("compressed.zip 已解压");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

5. 网络编程

Java字节流也广泛用于网络编程，用于与远程服务器通信。你可以使用 Socket 和 ServerSocket 类来创建网络套接字，并使用字节流在网络上传输数据。

6. 大数据处理

在处理大数据文件时，需要小心内存的使用。Java字节流允许你逐行或逐块处理数据，而不必将整个文件加载到内存中。这对于处理大型日志文件、数据库导出文件等非常有用。

我们详细介绍了Java字节流的基础知识和应用。我们讨论了输入字节流和输出字节流的各种类别，包括FileInputStream、BufferedInputStream、DataInputStream、FileOutputStream、BufferedOutputStream和DataOutputStream。这些类是Java文件和数据处理的重要组成部分，为你提供了强大的工具来处理二进制数据。

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