第七课：数据读写

Java 的流、文件和 IO 是 Java 程序和外部世界交互的基础，用于处理数据的读取和写入操作。例如，从文件读取数据、将数据写入文件、控制台的输入输出等。

java.io 包为这些功能提供了丰富的支持，包括字节流、字符流、文件操作及缓冲流等工具类。

（一）核心概念

1. 流，文件和 I/O

1. 流（Stream）：

   • 数据流是指数据传输的序列。
   • 输入流：从数据源读取数据。
   • 输出流：向目标写入数据。

2. 文件（File）：

   • 提供了对文件和目录的操作支持，如创建、删除、读写等。

3. I/O（输入与输出）：

   • java.io 是处理文件和流操作的基础包，支持二进制数据（如文件、图片）、文本数据和对象序列化。

2. Java I/O 基本分类

• 字节流 (InputStream 和 OutputStream)：

  • 用于处理二进制数据。例如图像、音频、视频等。

  • 主要类：

    • FileInputStream / FileOutputStream
      • BufferedInputStream / BufferedOutputStream
      • DataInputStream / DataOutputStream

• 字符流 (Reader 和 Writer)：

  • 用于处理文本数据。

  • 主要类：

    • FileReader / FileWriter
    • BufferedReader / BufferedWriter

（二）控制台输入输出

1. 控制台输入

使用 BufferedReader

需要将 System.in 包装成 BufferedReader，然后使用 read() 或 readLine() 方法读取输入。

读取单个字符

import java.io.*;

public class BRRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        char c;

        System.out.println("输入字符，按下 'q' 键退出：");

        // 逐个读取字符
        do {
            c = (char) br.read();
            System.out.println(c);
        } while (c != 'q');
    }
}

执行结果：

输入字符，按下 'q' 键退出：
r
r
u
u
q
q

代码解释：

throws IOException 用于声明的异常通常出现在流操作时（例如输入输出时的错误）

System.in：标准输入流，默认为控制台键盘输入。

InputStreamReader 将 System.in 的输入数据从字节转换成字符。

BufferedReader 对字符流提供缓冲功能，允许使用 read() 和 readLine() 等方法读取字符或行。

读取一整行字符串

使用 readLine() 方法读取整行的输入直到按回车为止。

import java.io.*;

public class BRReadLines {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String str;

        System.out.println("输入文本行，输入 'end' 退出：");

        // 循环读取字符串
        do {
            str = br.readLine();
            System.out.println(str);
        } while (!str.equals("end"));
    }
}

执行结果：

输入文本行，输入 'end' 退出：
Hello World
Hello World
end
end

使用 scanner 读取输入 和 使用 BufferedReader 的区别:

特性	Scanner	BufferedReader
所在包	java.util	java.io
解析功能	内置数据类型解析（如nextInt()）	仅支持字符串读取（需手动解析数据类型）
读取单行/多行支持	支持逐词（带分隔符）和整行读取	多用于逐行读取
读取效率	较慢，适合小数据量输入（开销较高）	高效，适合大数据量读取（缓冲读取）
线程安全性	非线程安全	非线程安全
数据分隔	自动按空格、制表符、换行分隔	不自动分隔，仅按行读取
错误处理/异常	抛出InputMismatchException等运行时异常	抛出IOException编译时异常
适用场景	小数据量的用户输入和格式化数据处理	从文件或控制台读取大量数据

2. 控制台输出

System.out 是 PrintStream 的对象引用，支持 print()、println() 和低级的字节写操作 write()。

public class WriteDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int b = 'A'; // 字符 'A'
        System.out.write(b); // 写入单个字符
        System.out.write('\n'); // 换行
    }
}

输出结果：

A

（三） 读写文件

Java 可通过操作文件流来实现文件的读写，字节流类 (FileInputStream / FileOutputStream) 和字符流类 (FileReader / FileWriter) 是主要工具。

1. 使用字节流

• 读取文件 (FileInputStream)

用于从文件中读取数据，字节流适合处理二进制文件。

import java.io.*;

public class FileInputStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt");
            int ch;

            while ((ch = fis.read()) != -1) { // 循环读取字节。文件读完 read() 返回 -1。
                System.out.print((char) ch); // 强转为字符输出
            }

            fis.close(); // 关闭流
        } catch (IOException e) {  // 处理 IOException 异常。
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

• 写入文件 (FileOutputStream)

将数据以字节形式写入文件。若文件不存在，系统会自动创建。

import java.io.*;

public class FileOutputStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test.txt");
            String content = "Hello, world!";

            fos.write(content.getBytes()); // 写入内容
            fos.close(); // 关闭流
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Java 的工作目录： Java 程序的当前工作路径。

在程序运行时，Java 默认会使用当前工作目录作为相对路径的基准。

获取当前工作目录

System.out.println("当前工作目录：" + System.getProperty("user.dir"));

中文编码问题：

默认情况下，FileInputStream 读取的是原始字节流，并没有考虑字符编码，所以如果文件包含非 ASCII 字符（如中文），会出现乱码或 ?。

你可以使用 InputStreamReader 来处理字符编码, 这是一个桥接流，用来将字节流转换成字符流。

在构造时，你可以指定字符编码（如 "UTF-8" 或 "GBK"），这会确保字符被正确地解码。

把上面的

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test.txt");

改成

InputStreamReader fos = new InputStreamReader(new FileInputStream("test.txt"), "UTF-8");

2. 使用字符流

使用 BufferedReader 和 BufferedWriter 读写文件

import java.io.*;

public class BufferedReaderWriterExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 写入文件
        BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter("example.txt"));
        writer.write("Hello, World!");
        writer.newLine(); // 换行
        writer.write("This is Java IO.");
        writer.close();

        // 读取文件
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("example.txt"));
        String line;

        while ((line = reader.readLine()) != null) { // 逐行读取
            System.out.println(line);
        }

        reader.close();
    }
}

输出结果：

Hello, World!
This is Java IO.

（四）Java 文件操作

1. 创建目录

使用 File 类的 mkdir() 和 mkdirs() 方法可以分别创建单级和多级目录。

import java.io.*;

public class CreateDirectory {
    public static void main(String[] args) {
        File directory = new File("demo/newdir");
        boolean result = directory.mkdirs(); // 创建目录
        if (result) {
            System.out.println("目录已创建！");
        } else {
            System.out.println("目录创建失败！");
        }
    }
}

2. 读取目录内容

使用 File 对象的 list() 方法获取目录列表。

import java.io.*;

public class ReadDirectory {
    public static void main(String[] args) {
        File directory = new File("/tmp");
        if (directory.isDirectory()) {
            String[] files = directory.list();
            for (String file : files) {
                System.out.println(file);
            }
        } else {
            System.out.println("不是一个目录！");
        }
    }
}

3. 删除目录或文件

使用 File.delete() 方法删除文件或空目录。

import java.io.*;

public class DeleteFile {
    public static void main(String[] args) {
        File file = new File("demo/test.txt");
        if (file.delete()) {
            System.out.println("文件已删除！");
        } else {
            System.out.println("文件删除失败！");
        }
    }
}

对于非空目录，需要递归删除。