Java字节流（字节输入流+字节输出流）

Java 字节流以字节为传输单位，用来读写 8 位的数据，除了能够处理纯文本文件之外，还能用来处理二进制文件的数据。InputStream 类和 OutputStream 类是所有字节流的父类。

InputStream类

面向字节的输入流都是 InputStream 类的子类，其类层次结构如图1所示。

图1：InputStream 类层次结构图

表1列出了 InputStream 的主要子类及说明。

InputStream 流类中包含一套所有输入都需要的方法，可以完成最基本的从输入流读入数据的功能。表2列出了其中常用的方法及说明。

OutputStream类

面向字节的输出流都是OutputStream类的子类，其类层次结构如图2所示。

图2：OutputStream 类层次结构图

表3列出了OutputStream的主要子类及说明。 

OutputStream 流类中包含一套所有输出都需要的方法，可以完成最基本的向输出流写入数据的功能。表4列出了其中常用的方法及说明。 

由于 InputStream 和 OutputStream 都是抽象类，所以在程序中创建的输入流对象一般是它们某个子类的对象，通过调用对象继承的 read() 和 write() 方法就可实现对相应外设的输入输出操作。

字节流的使用

1) 文件输入输出流的使用

文件输入输出流 FileInputStream 和 FileOutputStream 负责完成对本地磁盘文件的顺序输入输出操作。

【示例1】通过程序创建一个文件，从键盘输入字符，当遇到字符#时结束，在屏幕上显示该文件的所有内容。

import java.io.*;
class Demo{
    public static void main(String args[]){
        char ch;
        int data;
        try{
            FileInputStream a=new FileInputStream(FileDescriptor.in);  //创建文件输入流对象
            FileOutputStream b=new FileOutputStream("www.cdsy.xyz.txt");  //创建文件输出流对象
            System.out.println("请输入字符，以#号结束：");
            while((ch=(char)a.read())!='#'){
                b.write(ch);
            }
            a.close();
            b.close();
            System.out.println();
            FileInputStream c=new FileInputStream("www.cdsy.xyz.txt");
            FileOutputStream d=new FileOutputStream(FileDescriptor.out);
            while(c.available()>0){
                data=c.read();
                d.write(data);
            }
            c.close();
            d.close();
        }
        catch(FileNotFoundException e){
            System.out.println("找不到该文件！");
        }
        catch(IOException e){}
    }
}

运行后在程序目录建立一个名称为 www_wcdsy_xyz.txt 的文件，运行结果为：

请输入字符，以#号结束：
www.cdsy.xyz is a great website.#

www.cdsy.xyz is a great website.

FileDescriptor 是 java.io 中的一个类，该类不能实例化，其中包含三个静态成员：in、out 和 err，分别对应于标准输入流、标准输出流和标准错误流，利用它们可以在标准输入输出流上建立文件输入输出流，实现键盘输入或屏幕输出操作。

【示例2】实现对二进制图形文件（.gif）的备份。

import java.io.*;
class Demo{
    public static void main(String args[]) throws IOException{
        FileInputStream a=new FileInputStream("www.cdsy.xyz_logo.gif");
        FileOutputStream b=new FileOutputStream("www.cdsy.xyz_logo_back.gif");
        System.out.println("文件的大小为："+a.available());
        byte c[]=new byte[a.available()];
        a.read(c);  //将图形文件读入数组
        b.write(c);  //将数组中的数据写入到新文件中
        System.out.println("文件已经被更名复制！");
        a.close();
        b.close();
    }
}

运行后在程序目录备份了一个名称为 www.cdsy.xyz_log_back.gif 的文件，运行结果：

文件的大小为：15951
文件已经被更名赋值！

2) 过滤流

FilterInputStream 和 FileOutputStream 是 InputStream 和 OutputStream 的直接子类，分别实现了在数据的读、写操作的同时能对所传输的数据做指定类型或格式的转换，即可实现对二进制字节数据的理解和编码转换。

常用的两个过滤流是数据输入流 DataInputStream 和数据输出流 DataOutputStream。其构造方法为：

DataInputStream(InputStream in);  //创建新输入流，从指定的输入流 in 读数据
DataOutputStream(OutputStream out);  //创建新输出流，向指定的输出流 out 写数据

由于 DataInputStream 和 DataOutputStream 分别实现了 DataInput 和 DataOutput 两个接口（这两个接口规定了基本类型数据的输入输出方法）中定义的独立于具体机器的带格式的读写操作，从而实现了对不同类型数据的读写。由构造方法可以看出，输入输出流分别作为数据输入输出流的构造方法参数，即作为过滤流必须与相应的数据流相连。

DataInputStream 和 DataOutputStream 类提供了很多个针对不同类型数据的读写方法，具体内容读者可参看 Java 的帮助文档。

【示例3】将三个 int 型数字 100、0、-100 写入数据文件 www.cdsy.xyz.dat 中。

import java.io.*;
class Demo{
    public static void main(String args[]){
        String fileName="www.cdsy.xyz.dat";
        int value1=100, value2=0, value3=-100;
        try{
            //将 DataOutputStream 与 FileOutputStream 连接输出不同类型的数据
            DataOutputStream a=new DataOutputStream(new FileOutputStream(fileName));
            a.writeInt(value1);
            a.writeInt(value2);
            a.writeInt(value3);
            a.close();
        }
        catch(IOException i){
            System.out.println("出现错误!"+fileName);
        }
    }
}

运行后在程序目录中生成数据文件 www.cdsy.xyz.dat，用文本编辑器打开后发现内容为二进制的：

0000 0064 0000 0000 ffff ff9c

【示例4】读取数据文件 www.cdsy.xyz.dat 中的三个 int 型数字，求和并显示。

import java.io.*;
class Demo{
    public static void main(String args[]){
        String fileName="www.cdsy.xyz.dat";
        int sum=0;
        try{
            DataInputStream a=new DataInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream(fileName)));
            sum+=a.readInt();
            sum+=a.readInt();
            sum+=a.readInt();
            System.out.println("三个数的和为："+sum);
            a.close();
        }
        catch(IOException e){
            System.out.println("出现错误！"+fileName);
        }
    }
}

运行结果：

三个数的和为：0

readInt 方法可以从输入输出流中读入 4 个字节并将其作为 int 型数据直接参与运算。由于已经知道文件中有 3 个数据，所以可以使用 3 个读入语句，但若只知道文件中是 int 型数据而不知道数据的个数时该怎么办呢？因为 DataInputStream 的读入操作如遇到文件结尾就会抛出 EOFException 异常，所以可将读操作放入 try 中。

try{
    while(true)
    sum+=a.readInt();
}
catch(EOFException e){
    System.out.pritnln("三个数的和为："+sum);
    a.close();
}

EOFException 是 IOException 的子类，只有文件结束异常时才会被捕捉到，但如果没有读到文件结尾，在读取过程中出现异常就属于 IOException。

【示例5】从键盘输入一个整数，求该数的各位数字之和。

import java.io.*;
class Demo{
    public static void main(String args[]) throws IOException{
        DataInputStream a=new DataInputStream(System.in);
        System.out.print("请输入一个整数：");
        int b=a.readInt();
        int sum=0;
        int c=b;
        while(c>0){
            int d=c%10;  //取最低位
            c=c/10;  //去掉最低位
            sum=sum+d;  //累加各位之和
        }
        System.out.println(b+"的各位数字之和="+sum);
    }
}

运行结果：

请输入一个整数：26
842403082 的各位数字之和=31

需要注意的是，输入的数据 26 为变成了 842403082，原因在于输入数据不符合基本类型数据的格式，从键盘提供的数据是字符的字节码表示方式，若输入 26，只代表 2 和 6 两个字符的字节数据，而不是代表整数 26 的字节码。

若要从键盘得到整数需要先读取字符串，再利用其他方法将字符串转化为整数。

3) 标准输入输出

System.in、System.out、System.err 这 3 个标准输入输流对象定义在 java.lang.System 包中，这 3 个对象在 Java 源程序编译时会被自动加载。

• 标准输入 System.in 是 BufferedInputStream 类的对象，当程序需要从键盘上读入数据时，只需要调用 System.in 的 read() 方法即可，该方法从键盘缓冲区读入一个字节的二进制数据，返回以此字节为低位字节，高位字节为 0 的整型数据。
• 标准输出 System.out 是打印输出流 PrintStream 类的对象。PrintStream 类是过滤输出流类 FilterOutputStream 的一个子类，其中定义了向屏幕输出不同类型数据的方法 print() 和 println()。
• 标准错误输出 System.err 用于为用户显示错误信息，也是由 PrintStream 类派生出来的错误流。Err 流的作用是使 print() 和 println() 将信息输出到 err 流并显示在屏幕上，以方便用户使用和调试程序。

【示例6】输入一串字符显示出来，并显示 System.in 和 System.out 所属的类。

import java.io.*;
class Demo{
    public static void main(String args[]){
        try{
            byte a[]=new byte[128];  //设置输入缓冲区
            System.out.print("请输入字符串：");
            int count =System.in.read(a);  //读取标准输入输出流
            System.out.println("输入的是：");
            for(int i=0;i<count;i++)
               System.out.print(a[i]+"");  //输出数组元素的 ASCII 值
            System.out.println();
            for(int i=0;i<count-2;i++)  //不显示回车和换行符
                System.out.print((char)a[i]+"");  //按字符方式输出元素
            System.out.println();
            System.out.println("输入的字符个数为："+count);
            Class InClass=System.in.getClass();
            Class OutClass=System.out.getClass();
            System.out.println("in 所在的类为："+InClass.toString());
            System.out.println("out 所在的类为："+OutClass.toString());
        }
        catch(IOException e){}
    }
}

运行结果：

请输入字符串：abc
输入的是：
9798991310
abc
输入的字符个数为：5
in所在的类为：class java.io.BufferedInputStream
out所在的类为：class java.io.PrintStream

需要注意的是，输入了 3 个字符按回车后，输出的结果显示为 5 个字符。这是由于 Java 中回车被当作两个字符，一个是 ASCII 为 13 的回车符，一个是值为 10 的换行符。程序中 getClass() 和 ToString() 是 Object 类的方法，作用分别是返回当前对象所对应的类和返回当前对象的字符串表示。