2015-09-13

流与文件 <二> 流

1、简介

在面向字节的流中，可以从其中读入一个字节序列的对象称为输入流，向其中写入一个字节序列的对象称为输入流。字节序列的来源和目的地可以是文件，也可以是网络连接，甚至是内存块。
但面向字节的流不便于处理以字符形式（每个字符均由多个字节表示）存储信息，所以我们需要有面向字符的流。

如上图所示，按照传输数据的数据格式的不同分为两种，分别为字符流、字节流。

简单版类图中仅展示了接口与继承关系，未对依赖关系进行描述。从类图中可以看出顶层接口有 Flushable（刷新数据的目标地，调用 flush 方法将所有已缓冲输出写入底层流。）、Closeable（关闭的数据源或目标，调用 close 方法可释放对象保存的资源。）、serializable（启用其序列化功能。序列化接口没有方法或字段，仅用于标识可序列化的语义。）。

2、字节流 ： InputStream 、OutputStream

InputStream相关类图如上图所示，其中主要包含有 FileInputStream（从文件系统中的某个文件中获得输入字节）、FilterInputStream（数据流的过滤）、ObjectInputStream（恢复序列化的对象）、PipedInputStream（管道输入流，多线程通过管道进行线程间通信）、SequenceInputStream、StringBufferInputStream、ByteArrayInputStream(包含一个内部缓冲区，缓冲区中有从流中读取的字节。)。

OutputStream相关类图如上图所示，其中包含有FileOutputStream、FilterOutputStream、ObjectOutputStream、ByteArrayOutputStream等

3、字符流 ： Reader、Writer

Reader相关类图如上图所示，BufferedReader（从字符输入流中读取文本，缓冲各个字符，从而实现字符、数组和行的高效读取。）、FilterReader（读取已过滤的字符流）、CharArrayReader（实现用作字符输入流的字符缓冲区）、PipedReader、InputStreamReader（字节转字符，使用指定的 charset 读取字节并将其解码为字符。）、StringReader。

Writer相关类图如上图所示，BufferedWriter（从字符输入流中读取文本，缓冲各个字符，从而实现字符、数组和行的高效读取。）、FilterWriter（读取已过滤的字符流）、CharArrayWriter（实现用作字符输入流的字符缓冲区）、PipedWriter、OutputStreamWriter（字符转字节，使用指定的 charset 将要写入流中的字符编码成字节。）、StringReader。

4、字节字符转化：InputStreamReader、 OutputStreamWriter

4.1 转化过程

数据持久化或网络传输都是以字节进行的，所以必须要进行字符到字节或字节到字符的转化。以操作文件为例，内存中的字符数据需要通过OutputStreamWriter变为字节流才能保存在文件中，读取时需要将读入的字节流通过InputStreamReader变为字符流。

4.2 适配器模式

如上图所示，适配器能够不改变原有代码，将现有系统的请求转换成厂商能够理解的请求。

如图所示，适配器对象将实现目标接口，并持有被适配对象。

我们拿火鸡对象来冒充缺少的鸭子对象时：TurkeyAdapter实现鸭子接口（以火鸡的行为替代鸭子的行为），持有火鸡对象。

package headfirst.adapter.ducks;

public interface Duck {
	public void quack();
	public void fly();
}

package headfirst.adapter.ducks;

public interface Turkey {
	public void gobble();
	public void fly();
}

package headfirst.adapter.ducks;

public class TurkeyAdapter implements Duck {
	Turkey turkey;
 
	public TurkeyAdapter(Turkey turkey) {
		this.turkey = turkey;
	}
    
	public void quack() {
		turkey.gobble();
	}
  
	public void fly() {
		for(int i=0; i < 5; i++) {
			turkey.fly();
		}
	}
}

package headfirst.adapter.ducks;

public class WildTurkey implements Turkey {
	public void gobble() {
		System.out.println("Gobble gobble");
	}
 
	public void fly() {
		System.out.println("I'm flying a short distance");
	}
}

4.3 字符转字节 | 写入 | 编码 | OutputStreamWriter

OutputStreamWriter将使用选定的字符编码方式，将字符流转化为字节流

OutputStreamWriter实现了Writer接口，同时通过StreamEncoder间接持有了InputStream的引用，OutputStreamWriter使用OutputStream的行为来替代了Writer的行为。（当然没有那么简单，中间有涉及到StreamEncoder进行char到byte的编码）

StreamEncoder中流程间较多，可以调试查看。。。好吧，我承认我没看懂。。。

4.4 字节转字符 | 读取 | 解码 | InputStreamReader

InputStreamReader将使用选定的字符编码方式，将字节流转化为字符流

InputStreamReader实现了Reader接口，同时通过StreamDecoder间接持有了InputStream的引用，InputStreamReader使用InputStream的行为来替代了Reader的行为。（当然中间也涉及到StreamDecoder进行byte到char的解码）

参考文献：
[1] Java IO 详解
[2] JAVA字符串与字符编码处理的终极解决
[3] JAVA核心技术卷2
[4] 深入分析java web技术内幕
[5] Head First 设计模式
[6] Java_io体系之OutputStreamWriter、InputStreamReader简介、走进源码及示例——17

整理

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