Java字节流的使用
在本章的第一节《
Java流的概念》中就提到
InputStream 是 Java 所有字节输入流类的父类，OutputStream 是 Java 所有字节输出流类的父类，它们都是一个抽象类，因此继承它们的子类要重新定义父类中的抽象方法。
下面首先介绍上述两个父类提供的常用方法，然后介绍如何使用它们的子类输入和输出字节流，包括 ByteArrayInputStream 类、ByteArrayOutputStream 类、FileInputStream 类和 FileOutputStream 类。
使用 InputStream 类的方法可以从流中读取一个或一批字节。表 1 列出了 InputStream 类的常用方法。
注意：在使用 mark() 方法和 reset() 方法之前，需要判断该文件系统是否支持这两个方法，以避免对程序造成影响。
利用 OutputStream 类的方法可以从流中写入一个或一批字节。表 2 列出了 OutputStream 类的常用方法。
提示：上述示例中除了打印 i 的值外，还打印出了 (byte)i 的值，由于 i 的值是从 byte 类型的数据转换过来的，所以使用 (byte)i 可以获取原来的 byte 数据。
该程序的运行结果如下：
可见，从字节类型的数转换成 int 类型的数时，如果是正数，则数值不变；如果是负数，则由于转换后，二进制形式前面直接补了 24 个 0，这样就改变了原来表示负数的二进制补码形式，所以数值发生了变化，即变成了正数。
提示： 负数的二进制形式以补码形式存在，例如 -1，其二进制形式是这样得来的：首先获取 1 的原码 00000001，然后进行反码操作，1 变成 0，0 变成 1，这样就得到 11111110，最后进行补码操作，就是在反码的末尾位加 1，这样就变成了 11111111。
ByteArrayOutputStream 类中除了有前面介绍的字节输出流中的常用方法以外，还有如下两个方法。
在创建 FileInputStream 类的对象时，如果找不到指定的文件将拋出 FileNotFoundException 异常，该异常必须捕获或声明拋出。
FileInputStream 常用的构造方法主要有如下两种重载形式。
下面的示例演示了 FileInputStream() 两个构造方法的使用。
图 1 所示为 HelloJava.java 文件的原始内容，如下所示的是运行程序后的输出内容。
图 1 HelloJava.java文件内容
注意：FileInputStream 类重写了父类 InputStream 中的 read() 方法、skip() 方法、available() 方法和 close() 方法，不支持 mark() 方法和 reset() 方法。
FileOutputStream 类的构造方法主要有如下 4 种重载形式。
注意：使用构造方法 FileOutputStream(String name,boolean append) 创建一个文件输出流对象，它将数据附加在现有文件的末尾。该字符串 name 指明了原文件，如果只是为了附加数据而不是重写任何已有的数据，布尔类型参数 append 的值应为 true。
对文件输出流有如下四点说明：
运行程序，成功后会在控制台输出“写入结束！”。此时，打开 D:\myJava\HelloJava.txt 文件会发现，其内容与 HelloJava.java 文件的内容相同，如图 2 所示。
图 2
技巧：在创建 FileOutputStream 对象时，如果将 append 参数设置为 true，则可以在目标文件的内容末尾添加数据，此时目标文件仍然可以暂不存在。
下面首先介绍上述两个父类提供的常用方法，然后介绍如何使用它们的子类输入和输出字节流，包括 ByteArrayInputStream 类、ByteArrayOutputStream 类、FileInputStream 类和 FileOutputStream 类。
字节输入流
InputStream 类及其子类的对象表示字节输入流，InputStream 类的常用子类如下。- ByteArrayInputStream 类：将字节数组转换为字节输入流，从中读取字节。
- FileInputStream 类：从文件中读取数据。
- PipedInputStream 类：连接到一个 PipedOutputStream（管道输出流）。
- SequenceInputStream 类：将多个字节输入流串联成一个字节输入流。
- ObjectInputStream 类：将对象反序列化。
使用 InputStream 类的方法可以从流中读取一个或一批字节。表 1 列出了 InputStream 类的常用方法。
| 方法名及返回值类型 | 说明 |
|---|---|
| int read() | 从输入流中读取一个 8 位的字节，并把它转换为 0~255 的整数，最后返回整数。 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 read() 方法的另外两种形式 |
| int read(byte[] b) | 从输入流中读取若干字节，并把它们保存到参数 b 指定的字节数组中。 该方法返回 读取的字节数。如果返回 -1，则表示已经到了输入流的末尾 |
| int read(byte[] b, int off, int len) | 从输入流中读取若干字节，并把它们保存到参数 b 指定的字节数组中。其中，off 指 定在字节数组中开始保存数据的起始下标；len 指定读取的字节数。该方法返回实际 读取的字节数。如果返回 -1，则表示已经到了输入流的末尾 |
| void close() | 关闭输入流。在读操作完成后，应该关闭输入流，系统将会释放与这个输入流相关 的资源。注意，InputStream 类本身的 close() 方法不执行任何操作，但是它的许多 子类重写了 close() 方法 |
| int available() | 返回可以从输入流中读取的字节数 |
| long skip(long n) | 从输入流中跳过参数 n 指定数目的字节。该方法返回跳过的字节数 |
| void mark(int readLimit) | 在输入流的当前位置开始设置标记，参数 readLimit 则指定了最多被设置标记的字 节数 |
| boolean markSupported() | 判断当前输入流是否允许设置标记，是则返回 true，否则返回 false |
| void reset() | 将输入流的指针返回到设置标记的起始处 |
注意：在使用 mark() 方法和 reset() 方法之前，需要判断该文件系统是否支持这两个方法，以避免对程序造成影响。
字节输出流
OutputStream 类及其子类的对象表示一个字节输出流。OutputStream 类的常用子类如下。- ByteArrayOutputStream 类：向内存缓冲区的字节数组中写数据。
- FileOutputStream 类：向文件中写数据。
- PipedOutputStream 类：连接到一个 PipedlntputStream（管道输入流）。
- ObjectOutputStream 类：将对象序列化。
利用 OutputStream 类的方法可以从流中写入一个或一批字节。表 2 列出了 OutputStream 类的常用方法。
| 方法名及返回值类型 | 说明 |
|---|---|
| void write(int b) | 向输出流写入一个字节。这里的参数是 int 类型，但是它允许使用表达式， 而不用强制转换成 byte 类型。为了提高 I/O 操作的效率，建议尽量使用 write() 方法的另外两种形式 |
| void write(byte[] b) | 把参数 b 指定的字节数组中的所有字节写到输出流中 |
| void write(byte[] b,int off,int len) | 把参数 b 指定的字节数组中的若干字节写到输出流中。其中，off 指定字节 数组中的起始下标，len 表示元素个数 |
| void close() | 关闭输出流。写操作完成后，应该关闭输出流。系统将会释放与这个输出 流相关的资源。注意，OutputStream 类本身的 close() 方法不执行任何操 作，但是它的许多子类重写了 close() 方法 |
| void flush() | 为了提高效率，在向输出流中写入数据时，数据一般会先保存到内存缓冲 区中，只有当缓冲区中的数据达到一定程度时，缓冲区中的数据才会被写 入输出流中。使用 flush() 方法则可以强制将缓冲区中的数据写入输出流， 并清空缓冲区 |
字节数组输入流
ByteArrayInputStream 类可以从内存的字节数组中读取数据，该类有如下两种构造方法重载形式。- ByteArrayInputStream(byte[] buf)：创建一个字节数组输入流，字节数组类型的数据源由参数 buf 指定。
- ByteArrayInputStream(byte[] buf,int offse,int length)：创建一个字节数组输入流，其中，参数 buf 指定字节数组类型的数据源，offset 指定在数组中开始读取数据的起始下标位置，length 指定读取的元素个数。
例 1
使用 ByteArrayInputStream 类编写一个案例，实现从一个字节数组中读取数据，再转换为 int 型进行输出。代码如下：
public class test08 {
public static void main(String[] args) {
byte[] b = new byte[] { 1, -1, 25, -22, -5, 23 }; // 创建数组
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(b, 0, 6); // 创建字节数组输入流
int i = bais.read(); // 从输入流中读取下一个字节，并转换成int型数据
while (i != -1) { // 如果不返回-1，则表示没有到输入流的末尾
System.out.println("原值=" + (byte) i + "\t\t\t转换为int类型=" + i);
i = bais.read(); // 读取下一个
}
}
} 在该示例中，字节输入流 bais 从字节数组 b 的第一个元素开始读取 4 字节元素，并将这 4 字节转换为 int 类型数据，最后返回。
提示：上述示例中除了打印 i 的值外，还打印出了 (byte)i 的值，由于 i 的值是从 byte 类型的数据转换过来的，所以使用 (byte)i 可以获取原来的 byte 数据。
该程序的运行结果如下：
原值=1 转换为int类型=1 原值=-1 转换为int类型=255 原值=25 转换为int类型=25 原值=-22 转换为int类型=234 原值=-5 转换为int类型=251 原值=23 转换为int类型=23从上述的运行结果可以看出，字节类型的数据 -1 和 -22 转换成 int 类型的数据后变成了 255 和 234，对这种结果的解释如下：
- 字节类型的 1，二进制形式为 00000001，转换为 int 类型后的二进制形式为 00000000 00000000 0000000000000001，对应的十进制数为 1。
- 字节类型的 -1，二进制形式为 11111111，转换为 int 类型后的二进制形式为 00000000 00000000 0000000011111111，对应的十进制数为 255。
可见，从字节类型的数转换成 int 类型的数时，如果是正数，则数值不变；如果是负数，则由于转换后，二进制形式前面直接补了 24 个 0，这样就改变了原来表示负数的二进制补码形式，所以数值发生了变化，即变成了正数。
提示： 负数的二进制形式以补码形式存在，例如 -1，其二进制形式是这样得来的：首先获取 1 的原码 00000001，然后进行反码操作，1 变成 0，0 变成 1，这样就得到 11111110，最后进行补码操作，就是在反码的末尾位加 1，这样就变成了 11111111。
字节数组输出流
ByteArrayOutputStream 类可以向内存的字节数组中写入数据，该类的构造方法有如下两种重载形式。- ByteArrayOutputStream()：创建一个字节数组输出流，输出流缓冲区的初始容量大小为 32 字节。
- ByteArrayOutputStream(int size)：创建一个字节数组输出流，输出流缓冲区的初始容量大小由参数 size 指定。
ByteArrayOutputStream 类中除了有前面介绍的字节输出流中的常用方法以外，还有如下两个方法。
- intsize()：返回缓冲区中的当前字节数。
- byte[] toByteArray()：以字节数组的形式返回输出流中的当前内容。
例 2
使用 ByteArrayOutputStream 类编写一个案例，实现将字节数组中的数据输出，代码如下所示。
public class Test09 {
public static void main(String[] args) {
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
byte[] b = new byte[] { 1, -1, 25, -22, -5, 23 }; // 创建数组
baos.write(b, 0, 6); // 将字节数组b中的前4个字节元素写到输出流中
System.out.println("数组中一共包含：" + baos.size() + "字节"); // 输出缓冲区中的字节数
byte[] newByteArray = baos.toByteArray(); // 将输出流中的当前内容转换成字节数组
System.out.println(Arrays.toString(newByteArray)); // 输出数组中的内容
}
} 该程序的输出结果如下：
数组中一共包含：6字节 [1, -1, 25, -22, -5, 23]
文件输入流
FileInputStream 是 Java 流中比较常用的一种，它表示从文件系统的某个文件中获取输入字节。通过使用 FileInputStream 可以访问文件中的一个字节、一批字节或整个文件。在创建 FileInputStream 类的对象时，如果找不到指定的文件将拋出 FileNotFoundException 异常，该异常必须捕获或声明拋出。
FileInputStream 常用的构造方法主要有如下两种重载形式。
- FileInputStream(File file)：通过打开一个到实际文件的连接来创建一个 FileInputStream，该文件通过文件系统中的 File 对象 file 指定。
- FileInputStream(String name)：通过打开一个到实际文件的链接来创建一个 FileInputStream，该文件通过文件系统中的路径名 name 指定。
下面的示例演示了 FileInputStream() 两个构造方法的使用。
try {
// 以File对象作为参数创建FileInputStream对象
FileInputStream fis1 = new FileInputStream(new File("F:/mxl.txt"));
// 以字符串值作为参数创建FilelnputStream对象
FileInputStream fis2 = new FileInputStream("F:/mxl.txt");
} catch(FileNotFoundException e) {
System.out.println("指定的文件找不到!");
}
例 3
假设有一个D:\myJava\HelloJava.java 文件，下面使用 FileInputStream 类读取并输出该文件的内容。具体代码如下：
public class Test10 {
public static void main(String[] args) {
File f = new File("D:/myJava/HelloJava.java");
FileInputStream fis = null;
try {
// 因为File没有读写的能力,所以需要有个InputStream
fis = new FileInputStream(f);
// 定义一个字节数组
byte[] bytes = new byte[1024];
int n = 0; // 得到实际读取到的字节数
System.out.println("D:\\myJava\\HelloJava.java文件内容如下：");
// 循环读取
while ((n = fis.read(bytes)) != -1) {
String s = new String(bytes, 0, n); // 将数组中从下标0到n的内容给s
System.out.println(s);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
fis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
} 如上述代码，在 FileInputDemo 类的 main() 方法中首先创建了一个 File 对象 f，该对象指向 D:\myJava\HelloJava.java 文件。接着使用 FileInputStream 类的构造方法创建了一个 FileInputStream 对象 fis，并声明一个长度为 1024 的 byte 类型的数组，然后使用 FileInputStream 类中的 read() 方法将 HelloJava.java 文件中的数据读取到字节数组 bytes 中，并输出该数据。最后在 finally 语句中关闭 FileInputStream 输入流。
图 1 所示为 HelloJava.java 文件的原始内容，如下所示的是运行程序后的输出内容。
D:\myJava\HelloJava.java文件内容如下：
/*
*第一个java程序
*/
public class HelloJava {
// 这里是程序入口
public static void main(String[] args) {
// 输出字符串
System.out.println("你好 Java");
}
}
图 1 HelloJava.java文件内容
注意：FileInputStream 类重写了父类 InputStream 中的 read() 方法、skip() 方法、available() 方法和 close() 方法，不支持 mark() 方法和 reset() 方法。
文件输出流
FileOutputStream 类继承自 OutputStream 类，重写和实现了父类中的所有方法。FileOutputStream 类的对象表示一个文件字节输出流，可以向流中写入一个字节或一批字节。 在创建 FileOutputStream 类的对象时，如果指定的文件不存在，则创建一个新文件；如果文件已存在，则清除原文件的内容重新写入。FileOutputStream 类的构造方法主要有如下 4 种重载形式。
- FileOutputStream(File file)：创建一个文件输出流，参数 file 指定目标文件。
- FileOutputStream(File file,boolean append)：创建一个文件输出流，参数 file 指定目标文件，append 指定是否将数据添加到目标文件的内容末尾，如果为 true，则在末尾添加；如果为 false，则覆盖原有内容；其默认值为 false。
- FileOutputStream(String name)：创建一个文件输出流，参数 name 指定目标文件的文件路径信息。
- FileOutputStream(String name,boolean append)：创建一个文件输出流，参数 name 和 append 的含义同上。
注意：使用构造方法 FileOutputStream(String name,boolean append) 创建一个文件输出流对象，它将数据附加在现有文件的末尾。该字符串 name 指明了原文件，如果只是为了附加数据而不是重写任何已有的数据，布尔类型参数 append 的值应为 true。
对文件输出流有如下四点说明：
- 在 FileOutputStream 类的构造方法中指定目标文件时，目标文件可以不存在。
- 目标文件的名称可以是任意的，例如 D:\\abc、D:\\abc.de 和 D:\\abc.de.fg 等都可以，可以使用记事本等工具打开并浏览这些文件中的内容。
- 目标文件所在目录必须存在，否则会拋出 java.io.FileNotFoundException 异常。
- 目标文件的名称不能是已存在的目录。例如 D 盘下已存在 Java 文件夹，那么就不能使用 Java 作为文件名，即不能使用 D:\\Java，否则抛出 java.io.FileNotFoundException 异常。
例 4
同样是读取 D:\myJava\HelloJava.java 文件的内容，在这里使用 FileInputStream 类实现，然后再将内容写入新的文件 D:\myJava\HelloJava.txt 中。具体的代码如下：
public class Test11 {
public static void main(String[] args) {
FileInputStream fis = null; // 声明FileInputStream对象fis
FileOutputStream fos = null; // 声明FileOutputStream对象fos
try {
File srcFile = new File("D:/myJava/HelloJava.java");
fis = new FileInputStream(srcFile); // 实例化FileInputStream对象
File targetFile = new File("D:/myJava/HelloJava.txt"); // 创建目标文件对象，该文件不存在
fos = new FileOutputStream(targetFile); // 实例化FileOutputStream对象
byte[] bytes = new byte[1024]; // 每次读取1024字节
int i = fis.read(bytes);
while (i != -1) {
fos.write(bytes, 0, i); // 向D:\HelloJava.txt文件中写入内容
i = fis.read(bytes);
}
System.out.println("写入结束！");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
fis.close(); // 关闭FileInputStream对象
fos.close(); // 关闭FileOutputStream对象
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
} 如上述代码，将 D:\myJava\HelloJava.java 文件中的内容通过文件输入/输出流写入到了 D:\myJava\HelloJava.txt 文件中。由于 HelloJava.txt 文件并不存在，所以在执行程序时将新建此文件，并写入相应内容。
运行程序，成功后会在控制台输出“写入结束！”。此时，打开 D:\myJava\HelloJava.txt 文件会发现，其内容与 HelloJava.java 文件的内容相同，如图 2 所示。
图 2
技巧：在创建 FileOutputStream 对象时，如果将 append 参数设置为 true，则可以在目标文件的内容末尾添加数据，此时目标文件仍然可以暂不存在。