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Java字符流的使用:字符输入/输出流、字符文件和字符缓冲区的输入/输出流

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尽管 Java 中字节流的功能十分强大,几乎可以直接或间接地处理任何类型的输入/输出操作,但利用它却不能直接操作 16 位的 Unicode 字符。这就要用到字符流。本节将重点介绍字符流的操作。

字符输入流

Reader 类是所有字符流输入类的父类,该类定义了许多方法,这些方法对所有子类都是有效的。

Reader 类的常用子类如下。

  • CharArrayReader 类:将字符数组转换为字符输入流,从中读取字符。
  • StringReader 类:将字符串转换为字符输入流,从中读取字符。
  • BufferedReader 类:为其他字符输入流提供读缓冲区。
  • PipedReader 类:连接到一个 PipedWriter。
  • InputStreamReader 类:将字节输入流转换为字符输入流,可以指定字符编码。

与 InputStream 类相同,在 Reader 类中也包含 close()、mark()、skip() 和 reset() 等方法,这些方法可以参考 InputStream 类的方法。下面主要介绍 Reader 类中的 read() 方法,如表 1 所示。

表 1 Reader类中的read()方法
方法名及返回值类型 说明
int read() 从输入流中读取一个字符,并把它转换为 0~65535 的整数。如果返回 -1, 则表示已经到了输入流的末尾。为了提高 I/O 操作的效率,建议尽量使用下面两种 read()方法
int read(char[] cbuf) 从输入流中读取若干个字符,并把它们保存到参数 cbuf 指定的字符数组中。 该方法返回读取的字符数,如果返回 -1,则表示已经到了输入流的末尾
int read(char[] cbuf,int off,int len) 从输入流中读取若干个字符,并把它们保存到参数 cbuf 指定的字符数组中。其中,off 指定在字符数组中开始保存数据的起始下标,len 指定读取的字符数。该方法返回实际读取的字符数,如果返回 -1,则表示已经到了输入流的末尾

字符输出流

与 Reader 类相反,Writer 类是所有字符输出流的父类,该类中有许多方法,这些方法对继承该类的所有子类都是有效的。

Writer 类的常用子类如下。

  • CharArrayWriter 类:向内存缓冲区的字符数组写数据。
  • StringWriter 类:向内存缓冲区的字符串(StringBuffer)写数据。
  • BufferedWriter 类:为其他字符输出流提供写缓冲区。
  • PipedWriter 类:连接到一个 PipedReader。
  • OutputStreamReader 类:将字节输出流转换为字符输出流,可以指定字符编码。

与 OutputStream 类相同,Writer 类也包含 close()、flush() 等方法,这些方法可以参考 OutputStream 类的方法。下面主要介绍 Writer 类中的 write() 方法和 append() 方法,如表 2 所示。

表 2 Writer类中的write()方法和append()方法
方法名及返回值类型 说明
void write(int c) 向输出流中写入一个字符
void write(char[] cbuf) 把参数 cbuf 指定的字符数组中的所有字符写到输出流中
void write(char[] cbuf,int off,int len) 把参数 cbuf 指定的字符数组中的若干字符写到输出流中。其中,off 指定字符数组中的起始下标,len 表示元素个数
void write(String str) 向输出流中写入一个字符串
void write(String str, int off,int len) 向输出流中写入一个字符串中的部分字符。其中,off 指定字符串中的起始偏移量,len 表示字符个数
append(char c) 将参数 c 指定的字符添加到输出流中
append(charSequence esq) 将参数 esq 指定的字符序列添加到输出流中
append(charSequence esq,int start,int end) 将参数 esq 指定的字符序列的子序列添加到输出流中。其中,start 指定子序列的第一个字符的索引,end 指定子序列中最后一个字符后面的字符的索引,也就是说子序列的内容包含 start 索引处的字符,但不包括 end索引处的字符

注意:Writer 类所有的方法在出错的情况下都会引发 IOException 异常。关闭一个流后,再对其进行任何操作都会产生错误。

字符文件输入流

为了读取方便,Java 提供了用来读取字符文件的便捷类——FileReader。该类的构造方法有如下两种重载形式。

  1. FileReader(File file):在给定要读取数据的文件的情况下创建一个新的 FileReader 对象。其中,file 表示要从中读取数据的文件。
  2. FileReader(String fileName):在给定从中读取数据的文件名的情况下创建一个新 FileReader 对象。其中,fileName 表示要从中读取数据的文件的名称,表示的是一个文件的完整路径。

在用该类的构造方法创建 FileReader 读取对象时,默认的字符编码及字节缓冲区大小都是由系统设定的。要自己指定这些值,可以在 FilelnputStream 上构造一个 InputStreamReader。

注意:在创建 FileReader 对象时可能会引发一个 FileNotFoundException 异常,因此需要使用 try catch 语句捕获该异常。

字符流和字节流的操作步骤相同,都是首先创建输入流或输出流对象,即建立连接管道,建立完成后进行读或写操作,最后关闭输入/输出流通道。

例 1

要将 D:\myJava\HelloJava.java 文件中的内容读取并输出到控制台,使用 FileReader 类的实现代码如下:

public class Test12 {
    public static void main(String[] args) {
        FileReader fr = null;
        try {
            fr = new FileReader("D:/myJava/HelloJava.java"); // 创建FileReader对象
            int i = 0;
            System.out.println("D:\\myJava\\HelloJava.java文件内容如下:");
            while ((i = fr.read()) != -1) { // 循环读取
                System.out.print((char) i); // 将读取的内容强制转换为char类型
            }
        } catch (Exception e) {
            System.out.print(e);
        } finally {
            try {
                fr.close(); // 关闭对象
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

如上述代码,首先创建了 FileReader 字符输入流对象 fr,该对象指向 D:\myJava\HelloJava.java 文件,然后定义变量 i 来接收调用 read() 方法的返回值,即读取的字符。在 while 循环中,每次读取一个字符赋给整型变量 i,直到读取到文件末尾时退出循环(当输入流读取到文件末尾时,会返回值 -1)。

字符文件输出流

Java 提供了写入字符文件的便捷类——FileWriter,该类的构造方法有如下 4 种重载形式。

  1. FileWriter(File file):在指定 File 对象的情况下构造一个 FileWriter 对象。其中,file 表示要写入数据的 File 对象。
  2. FileWriter(File file,boolean append):在指定 File 对象的情况下构造一个 FileWriter 对象,如果 append 的值为 true,则将字节写入文件末尾,而不是写入文件开始处。
  3. FileWriter(String fileName):在指定文件名的情况下构造一个 FileWriter 对象。其中,fileName 表示要写入字符的文件名,表示的是完整路径。
  4. FileWriter(String fileName,boolean append):在指定文件名以及要写入文件的位置的情况下构造 FileWriter 对象。其中,append 是一个 boolean 值,如果为 true,则将数据写入文件末尾,而不是文件开始处。

在创建 FileWriter 对象时,默认字符编码和默认字节缓冲区大小都是由系统设定的。要自己指定这些值,可以在 FileOutputStream 上构造一个 OutputStreamWriter 对象。

FileWriter 类的创建不依赖于文件存在与否,如果关联文件不存在,则会自动生成一个新的文件。在创建文件之前,FileWriter 将在创建对象时打开它作为输出。如果试图打开一个只读文件,将引发一个 IOException 异常。

注意:在创建 FileWriter 对象时可能会引发 IOException 或 SecurityException 异常,因此需要使用 try catch 语句捕获该异常。

例 2

编写一个程序,将用户输入的 4 个字符串保存到 D:\myJava\book.txt 文件中。在这里使用 FileWriter 类中的 write() 方法循环向指定文件中写入数据,实现代码如下:

public class Test13 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        FileWriter fw = null;
        try {
            fw = new FileWriter("D:\\myJava\\book.txt"); // 创建FileWriter对象
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                System.out.println("请输入第" + (i + 1) + "个字符串:");
                String name = input.next(); // 读取输入的名称
                fw.write(name + "\r\n"); // 循环写入文件
            }
            System.out.println("录入完成!");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        } finally {
            try {
                fw.close(); // 关闭对象
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

如上述代码,首先创建了一个指向 D:\myJava\book.txt 文件的字符文件输出流对象 fw,然后使用 for 循环录入 4 个字符串,并调用 write() 方法将字符串写入到指定的文件中。最后在 finally 语句中关闭字符文件输出流。

运行该程序,根据提示输入 4 个字符串,如下所示。接着打开 D:\myJava\book.txt 文件,将看到写入的内容,如图 1 所示。

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图 1  book.txt 文件内容

字符缓冲区输入流

BufferedReader 类主要用于辅助其他字符输入流,它带有缓冲区,可以先将一批数据读到内存缓冲区。接下来的读操作就可以直接从缓冲区中获取数据,而不需要每次都从数据源读取数据并进行字符编码转换,这样就可以提高数据的读取效率。

BufferedReader 类的构造方法有如下两种重载形式。

  1. BufferedReader(Reader in):创建一个 BufferedReader 来修饰参数 in 指定的字符输入流。
  2. BufferedReader(Reader in,int size):创建一个 BufferedReader 来修饰参数 in 指定的字符输入流,参数 size 则用于指定缓冲区的大小,单位为字符。

除了可以为字符输入流提供缓冲区以外,BufferedReader 还提供了 readLine() 方法,该方法返回包含该行内容的字符串,但该字符串中不包含任何终止符,如果已到达流末尾,则返回 null。readLine() 方法表示每次读取一行文本内容,当遇到换行(\n)、回车(\r)或回车后直接跟着换行标记符即可认为某行已终止。

例 3

使用 BufferedReader 类中的 readLine() 方法逐行读取 D:\myJava\Book.txt 文件中的内容,并将读取的内容在控制台中打印输出,代码如下:

public class Test13 {
    public static void main(String[] args) {
        FileReader fr = null;
        BufferedReader br = null;
        try {
            fr = new FileReader("D:\\myJava\\book.txt"); // 创建 FileReader 对象
            br = new BufferedReader(fr); // 创建 BufferedReader 对象
            System.out.println("D:\\myJava\\book.txt 文件中的内容如下:");
            String strLine = "";
            while ((strLine = br.readLine()) != null) { // 循环读取每行数据
                System.out.println(strLine);
            }
        } catch (FileNotFoundException e1) {
            e1.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                fr.close(); // 关闭 FileReader 对象
                br.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

如上述代码,首先分别创建了名称为 fr 的 FileReader 对象和名称为 br 的 BufferedReader 对象,然后调用 BufferedReader 对象的 readLine() 方法逐行读取文件中的内容。如果读取的文件内容为 Null,即表明已经读取到文件尾部,此时退出循环不再进行读取操作。最后将字符文件输入流和带缓冲的字符输入流关闭。

运行该程序,输出结果如下所示:

D:\myJava\book.txt 文件中的内容如下:
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字符缓冲区输出流

BufferedWriter 类主要用于辅助其他字符输出流,它同样带有缓冲区,可以先将一批数据写入缓冲区,当缓冲区满了以后,再将缓冲区的数据一次性写到字符输出流,其目的是为了提高数据的写效率。

BufferedWriter 类的构造方法有如下两种重载形式。

  1. BufferedWriter(Writer out):创建一个 BufferedWriter 来修饰参数 out 指定的字符输出流。
  2. BufferedWriter(Writer out,int size):创建一个 BufferedWriter 来修饰参数 out 指定的字符输出流,参数 size 则用于指定缓冲区的大小,单位为字符。

该类除了可以给字符输出流提供缓冲区之外,还提供了一个新的方法 newLine(),该方法用于写入一个行分隔符。行分隔符字符串由系统属性 line.separator 定义,并且不一定是单个新行(\n)符。

提示:BufferedWriter 类的使用与 FileWriter 类相同,这里不再重述。

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