面試官：字節(jié)流可以處理一切文件為什么還需要字符流呢？

一、寫在開頭

在計算機(jī)領(lǐng)域中百分之九十以上的程序擁有著和外部設(shè)備交互的功能，這就是我們常說的IO(Input/Output：輸入/輸出)，所謂輸入就是外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機(jī)內(nèi)存中的過程，輸出則是將內(nèi)存或者說程序中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到外部存儲中，如數(shù)據(jù)庫、文件以及其他本地磁盤等。

二、什么是IO流

這種輸入輸出往往遵循著先入先出，順序存取的特點，像水流一般，因此我們稱這樣的操作為流（Stream），如下我們根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，將IO流分為幾個門類：

根據(jù)數(shù)據(jù)流向：

1. 輸入流：數(shù)據(jù)流向程序
2. 輸出流：數(shù)據(jù)從程序流出。

根據(jù)處理單位：

1. 字節(jié)流：一次讀入或讀出是8位二進(jìn)制；
2. 字符流：一次讀入或讀出是16位二進(jìn)制
3. JDK 中后綴是 Stream 是字節(jié)流；后綴是 Reader，Writer 是字符流。

根據(jù)功能點：

1. 節(jié)點流：直接與數(shù)據(jù)源相連，讀入或?qū)懗觯?
2. 處理流：與節(jié)點流一塊使用，在節(jié)點流的基礎(chǔ)上，再套接一層。

三、輸入與輸出

在java.io包中多達(dá)40多個類，它們的基類來源于InputStream、OutputStream、Reader、Writer這四個，我們一一看過。

3.1 InputStream（字節(jié)輸入流）

InputStream作為所有字節(jié)輸入流的父類，主要作用是將外部數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)存中，主要方法如下（JDK8）：

1. read()：返回輸入流中下一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。返回的值介于 0 到 255 之間。如果未讀取任何字節(jié)，則代碼返回 -1 ，表示文件結(jié)束。
2. read(byte b[ ]) : 從輸入流中讀取一些字節(jié)存儲到數(shù)組 b 中。如果數(shù)組 b 的長度為零，則不讀取。如果沒有可用字節(jié)讀取，返回 -1。如果有可用字節(jié)讀取，則最多讀取的字節(jié)數(shù)最多等于 b.length ， 返回讀取的字節(jié)數(shù)。這個方法等價于 read(b, 0, b.length)。
3. read(byte b[], int off, int len)：在read(byte b[ ]) 方法的基礎(chǔ)上增加了 off 參數(shù)（偏移量）和 len 參數(shù)（要讀取的最大字節(jié)數(shù)）。
4. skip(long n)：忽略輸入流中的 n 個字節(jié) ,返回實際忽略的字節(jié)數(shù)。
5. available()：返回輸入流中可以讀取的字節(jié)數(shù)。
6. close()：關(guān)閉輸入流釋放相關(guān)的系統(tǒng)資源。
7. markSupported() ：該輸入流是否支持mark()和reset()方法。
8. mark(int readlimit) ：標(biāo)志輸入流的當(dāng)前位置，隨后調(diào)用reset()方法將該流重新定位到最近標(biāo)記的位置；參數(shù)readlimit表示：在標(biāo)記位置失效前可以讀取字節(jié)的最大限制。
9. reset() ：將此流重新定位到最后一次對此輸入流調(diào)用 mark 方法時的位置。

我們使用FileInputStream(文件字節(jié)輸入流)進(jìn)行如上方法的使用測試：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try (InputStream fis = new FileInputStream("E:\\input.txt")) {
            System.out.println("可讀取字節(jié)數(shù):"
                    + fis.available());
            int content;
            long skip = fis.skip(3);
            System.out.println("忽略字節(jié)數(shù):" + skip);
            System.out.print("剩余全量字節(jié):");
            while ((content = fis.read()) != -1) {
                System.out.print((char) content);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

輸出：

可讀取字節(jié)數(shù):20
忽略字節(jié)數(shù):3
剩余全量字節(jié):name is JavaBuild

3.2 OutputStream（字節(jié)輸出流）

outputstream作為所有字節(jié)輸出流的父類，主要則是將內(nèi)存或者說程序中的數(shù)據(jù)以字節(jié)流的方式導(dǎo)入到外部存儲中，如數(shù)據(jù)庫、文件以及其他本地磁盤等。它的使用方法相比較字節(jié)輸入流要少：

1. write(int b)：將特定字節(jié)寫入輸出流。
2. write(byte b[ ]) : 將數(shù)組b 寫入到輸出流，等價于 write(b, 0, b.length) 。
3. write(byte[] b, int off, int len) : 在write(byte b[ ]) 方法的基礎(chǔ)上增加了 off 參數(shù)（偏移量）和 len 參數(shù)（要讀取的最大字節(jié)數(shù)）。
4. flush()：刷新此輸出流并強(qiáng)制寫出所有緩沖的輸出字節(jié)。
5. close()：關(guān)閉輸出流釋放相關(guān)的系統(tǒng)資源。

我們同樣以FileOutputStream為例進(jìn)行上述方法的測試：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try (FileOutputStream output = new FileOutputStream("E://output.txt")) {
            byte[] array = "JavaBuild".getBytes();
            //將一個字節(jié)數(shù)組寫入本地E盤的外部文件output.txt中
            output.write(array);

            //換行方式1：Windows下的換行符為"\r\n"
            output.write("\r\n".getBytes());
            //換行方式2：推薦使用，具有良好的跨平臺性
            String newLine = System.getProperty("line.separator");
            output.write(newLine.getBytes());

            //輸出字節(jié),這里的數(shù)字會被轉(zhuǎn)為asicc碼中對應(yīng)的字符
            output.write(64);
            output.write(56);
            output.write(56);
            output.write(56);
            //關(guān)閉輸出流
            output.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

效果：

這里可以直接輸出單字節(jié)數(shù)據(jù)，也可以輸出指定的字節(jié)數(shù)組。輸出字節(jié)時以int類型輸出，最終根據(jù)ASCII表轉(zhuǎn)為字符。如十進(jìn)制64的轉(zhuǎn)為@符號。

3.3 Reader（字符輸入流）

在講解字符流之前，我們來解釋一個面試問題： “為什么有了字節(jié)流了還需要使用更耗時的字符流”

確實，字節(jié)作為信息存儲的最小單元，我們可以通過字節(jié)流實現(xiàn)所有信息的輸入與輸出，但有時候會存在一些問題，比如中文輸入時的編碼問題，將上述3.1中的測試代碼稍微改一下，執(zhí)行結(jié)果如下，中文在控制臺輸出時亂碼了。當(dāng)然我們可以通過設(shè)置編碼來規(guī)避這個問題，但有時候不曉得編碼時，亂碼真的會帶來潛在風(fēng)險！

字符流與字節(jié)流的區(qū)別：

• 字節(jié)流一般用來處理圖像、視頻、音頻、PPT、Word等類型的文件。字符流一般用于處理純文本類型的文件，如TXT文件等，但不能處理圖像視頻等非文本文件。
• 字節(jié)流本身沒有緩沖區(qū)，緩沖字節(jié)流相對于字節(jié)流，效率提升非常高。而字符流本身就帶有緩沖區(qū)，緩沖字符流相對于效率提升不明顯。

說了這么多，我們現(xiàn)在來看一下Reader這個字符輸入流提供的主要方法吧，其實和InputStream差不多，只不過一個是以字節(jié)為單位的讀取，一個是以字符為單位。

1. read() : 從輸入流讀取一個字符。
2. read(char[] cbuf) : 從輸入流中讀取一些字符，并將它們存儲到字符數(shù)組 cbuf中，等價于 read(cbuf, 0, cbuf.length) 。
3. read(char[] cbuf, int off, int len)：在read(char[] cbuf) 方法的基礎(chǔ)上增加了 off 參數(shù)（偏移量）和 len 參數(shù)（要讀取的最大字符數(shù)）。
4. skip(long n)：忽略輸入流中的 n 個字符 ,返回實際忽略的字符數(shù)。
5. close() : 關(guān)閉輸入流并釋放相關(guān)的系統(tǒng)資源。

我們將上述3.1中的測試代碼稍作加工，采用FileReader流進(jìn)行輸入，打印結(jié)果：

可以看到即便有中文，輸出在控制臺也沒有亂碼，因為字符流默認(rèn)采用的是 Unicode 編碼。

那么字符流是如何實現(xiàn)txt文件讀取的呢？通過FileReader類的繼承關(guān)系我們可以看到它繼承了InputStreamReader，這是一個字節(jié)轉(zhuǎn)字符輸入流，所以說從根本上，字符流底層依賴的還是字節(jié)流！

// 字節(jié)流轉(zhuǎn)換為字符流的橋梁
public class InputStreamReader extends Reader {
}
// 用于讀取字符文件
public class FileReader extends InputStreamReader {
}

3.4 Writer（字符輸出流）

writer是將內(nèi)存或者說程序中的數(shù)據(jù)以字符流的方式導(dǎo)入到外部存儲中，如數(shù)據(jù)庫、文件以及其他本地磁盤等。
常用方法也和OutputStream相似：

1. write(int c) : 寫入單個字符。
2. write(char[] cbuf)：寫入字符數(shù)組 cbuf，等價于write(cbuf, 0, cbuf.length)。
3. write(char[] cbuf, int off, int len)：在write(char[] cbuf) 方法的基礎(chǔ)上增加了 off 參數(shù)（偏移量）和 len 參數(shù)（要讀取的最大字符數(shù)）。
4. write(String str)：寫入字符串，等價于 write(str, 0, str.length()) 。
5. write(String str, int off, int len)：在write(String str) 方法的基礎(chǔ)上增加了 off 參數(shù)（偏移量）和 len 參數(shù)（要讀取的最大字符數(shù)）。
6. append(CharSequence csq)：將指定的字符序列附加到指定的 Writer 對象并返回該 Writer 對象。
7. append(char c)：將指定的字符附加到指定的 Writer 對象并返回該 Writer 對象。
8. flush()：刷新此輸出流并強(qiáng)制寫出所有緩沖的輸出字符。
9. close():關(guān)閉輸出流釋放相關(guān)的系統(tǒng)資源。

我們同樣以FileWriter為例，去測試一下：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try (FileWriter fw = new FileWriter("E:\\outwriter.txt")) {
           fw.write("大家好�。�！");
           fw.append("我是JavaBuild");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

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