《Java语言程序设计实验指导》电子教案第10章课件

1、Java语言程序设计实验指导电子教案第10章Return第第10章输入与输出章输入与输出 10.1 Java10.1 Java输入输入/ /输出基础输出基础10.2 10.2 读取控制台输入读取控制台输入 10.3 10.3 向控制台写输出向控制台写输出 10.4 10.4 流类流类10.5 10.5 文件的读写文件的读写 在Java语言中，输入与输出完全基于“流”这个概念。Java输入输出的流式接口为复杂而繁重的I/O编程任务提供了一个简洁的抽象。本章将对这方面的内容作详细介绍。 Java语言程序设计实验指导电子教案第10章Return10.1 Java10.1 Java输入输入/ /输出基

2、础输出基础10.1.1 流的概念 10.1.2 字节流和字符流 10.1.3 预定义流 10.1.4 Java输入/输出类和接口 关于Java的输入/输出问题我们在前面的程序代码中一般都接触过，只是没有系统地进行讨论。本节将对Java的输入/输出问题作一个概述。 Java语言程序设计实验指导电子教案第10章10.1.1流的概念 我们知道，多数程序在不获取外部数据的情况下不能顺利完成目标。数据从一个输入源获得，程序的结果被送到输出目的地。在Java中，这些源和目的地被广泛地定义。例如一个网络连接器，内存缓冲区或磁盘文件可以被Java输入/输出类熟练地操作。尽管从物理意义上很难说明，这些外设都由相

3、同的抽象体流（stream）来处理。流是一个生产或消费信息的逻辑实体，它通过Java输入/输出系统与物理设备相连。尽管与之相连的实际物理设备各不相同，但是所有的流都以同样的方式运转。 Java程序通过流来完成输入/输出，它是生产或消费信息的抽象。流通过Java的输入/输出系统与物理设备链接。尽管与它们链接的物理设备不尽相同，但是所有流的行为具有同样的方式。这样，相同的输入/输出类和方法适用于所有类型的外部设备。这意味着一个输入流能够抽象多种不同类型的输入：从磁盘文件，从键盘或从网络套接字。同样，一个输出流可以输出到控制台，磁盘文件或相连的网络。流是处理输入/输出的一个洁净的方法，例如它不需要代

4、码理解键盘和网络的不同。Java中流的实现是基于java.io包定义的类层次结构的。 ReturnJava语言程序设计实验指导电子教案第10章10.1.2字节流和字符流 在Java 2中，定义了两种类型的流：字节类和字符类。字节流（byte stream）为处理字节的输入和输出提供了方便的方法。例如，使用字节流读取或书写二进制数据。字符流（character stream）为字符的输入和输出处理提供了方便。这两种流采用了统一的编码标准，因而可以国际化。当然，在某些场合字符流比字节流更为有效。 在Java的早期版本（Java 1.0）中不包括字符流，因此所有的输入和输出都是以字节为单位的。后来，

5、Java 1.1中加入了字符流，某些字节形式的类和方法不被推荐使用。这也是为什么没用字符流的老代码在适当的地方需要更新的原因。 需要说明的是，在最底层，所有的输入/输出都是字节形式的。基于字符的流只是为处理字符提供方便有效的方法。 下面对字节流和字符流分别作简要介绍。Java语言程序设计实验指导电子教案第10章 字节流由两个类层次结构定义。在顶层有两个抽象类：InputStream 和 OutputStream。每个抽象类都有多个具体的子类，这些子类对不同的外设进行处理，例如磁盘文件、网络连接、甚至是内存缓冲区。各种字节流类及其相关说明见教材P235页。1字节流类字节流类 字符流类由两个类层次

6、结构定义。顶层有两个抽象类：Reader和Writer。这些抽象类处理统一编码的字符流。在Java中这些类含有多个具体的子类详见教材P235236页。2字符流类字符流类ReturnJava语言程序设计实验指导电子教案第10章10.1.3预定义流 我们已经知道，所有的Java程序运行时自动导入java.lang包，这个包定义了一个名为System的类，该类封装了运行时环境的多个方面。例如，使用它的某些方法，能获得当前时间和与系统有关的不同属性。System同时还包含有3个预定义的流变量：in、out和err。这些成员在System中是被定义成public和static型的，即意味着它们可以不引用

7、特定的System对象而被用于程序的其他部分。 System.out是标准的输出流，在默认情况下它是一个控制台；System.in是标准输入，默认情况下指的是键盘；System.err指的是标准错误流，它默认是控制台。需要指出的是，这些流可以重定向到任何兼容的输入/输出设备。 System.in是InputStream的对象；System.out和System.err是PrintStream的对象。尽管它们是用来读写外设字符的，它们都是字节流。如果编程人员愿意，可以用基于字符的流来包装它们。在前面章节中多次用到过System.out，我们可以同样的方式使用System.err。System.i

8、n的使用则稍微复杂一些。ReturnJava语言程序设计实验指导电子教案第10章10.1.4 Java输入/输出类和接口 在Java 2中，java.io包定义的输入/输出类见教材P236237页。不难发现，其中包含了前面所介绍的字节流和字 符 流 。 其 中 ， O b j e c t I n p u t S t r e a m . G e t F i e l d 和ObjectOutputStream.PutField是Java 2中新添的内部类。对于Java 2不推荐使用的两个类LineNumber InputStream和StringBufferInputStream，上面没有列出。虽

9、然java.io中予以保留，但一般情况下不应使用。 由java.io定义的接口见教材237页。其中，接口是Java 2中新增的。 从以上介绍不难发现，java.io包中有很多的类和接口，包括各种字节流、字符流、对象序列化（对象的存储和释放）。后面我们将介绍其中一些最常用的I/O成员。 ReturnJava语言程序设计实验指导电子教案第10章Return10.2 读取控制台输入 10.2.1如何读取控制台输入 10.2.2读取字符 10.2.3读取字符串 在本节中，我们将介绍Java如何读取控制台输入的有关问题。Java语言程序设计实验指导电子教案第10章10.2.1如何读取控制台输入 在Jav

10、a 1.0中，完成控制台输入的唯一途径是字节流，这种方法现在依旧可用。但是，这种做法不值得推荐。在Java 2中，读取控制台输入的首选方法应该是字符流，它使程序容易符合国际标准，并且易于维护。 在Java中，控制台输入由从System.in读取数据来完成。为获得属于控制台的字符流，在BufferedReader对象中包装了System.in。BufferedReader支持缓冲输入流，它最常见的构造函数如下： BufferedReader(Reader inputReader) 其中，inputReader是链接被创建的BufferedReader实例的流。Reader是一个抽象类，它的一个具

11、体的子类是InputStreamReader，该子类将字节转换成字符。为获得链接System.in的一个InputStreamReader的对象，使用下面的构造函数： InputStreamReader(InputStream inputStream)由于System.in引用了InputStream 类型的对象，它可以用于inputStream。综上所述，下面的代码创建了与键盘相连的BufferedReader对象。 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in);当该语句执行后，br是通过Sys

12、tem.in生成的链接控制台的字符流。ReturnJava语言程序设计实验指导电子教案第10章10.2.2读取字符 要从BufferedReader读取字符，用read()。例如： int read( ) throws IOException 该方法每次执行都从输入流读取一个字符，然后以整型形式返回。当遇到流的末尾时，它 返 回 - 1 。 可 以 看 到 ， 它 要 引 发 一 个IOException异常。 分析教材P238页的例子。ReturnJava语言程序设计实验指导电子教案第10章10.2.3读取字符串 从键盘读取字符串，使用readLine()方法，它是BufferedReade

13、r 类的成员。这个方法的一般使用形式如下。 String readLine() throws IOException 该方法返回一个String对象。 例如，教材P239页的程序可生成一个小文本编辑器。它创建了一个String对象的数组，然后依行读取文本，将文本的每一行存入到数组中。当它读到100行或输入“stop”时才停止。该例程使用一个BufferedReader类来从控制台读取数据。 ReturnJava语言程序设计实验指导电子教案第10章Return10.3 向控制台写输出 10.3.1 如何向控制台写输出 10.3.2 PrintWriter类 在前面章节中我们接触过的控制台输出方式

14、有print()和println()等简单途径，这两种方法由PrintStream（System.out引用的对象类型）定义。本节介绍如何进行控制台写输出。Java语言程序设计实验指导电子教案第10章10.3.1如何向控制台写输出 因为PrintStream是从OutputStream派生的输出流，它同样实现低级方法write()。write()可用来向控制台写数据，PrintStream定义的write()的最简单形式是：void write(int byteval) 该方法按照byteval指定的数向文件写字节。尽管byteval定义成整数，但只有低位的8个字节被写入。下面的例程用writ

15、e()向屏幕输出字符“A”，然后是新的行：/ Demonstrate System.out.write().class WriteDemo public static void main(String args) int b; b = A; System.out.write(b); System.out.write(n); 一般情况下，我们不用write()来完成向控制台的输出，尽管在某些场合很有效。相比来说print()和println()方法更容易使用。ReturnJava语言程序设计实验指导电子教案第10章10.3.2 PrintWriter 类 尽管Java允许使用System.out

16、向控制台写数据，但建议仅用于调试程序时。对于实际的程序，Java推荐的向控制台写数据的方法是用PrintWriter流。PrintWriter是基于字符的类，用基于字符的类向控制台写数据使程序更为国际化。 PrintWriter定义了多个构造函数，我们所用到的一个如下。PrintWriter(OutputStream outputStream, boolean flushOnNewline) 这里，outputStream是OutputStream类的对象，flushOnNewline控制Java是否在println( )方法被调用时刷新输出流。如果flushOnNewline为true，刷新

17、自动发生，若为false，则不发生。 PrintWriter支持所有类型（包括Object）的print()和println()方法，这样，我们就可以像用System.out那样用这些方法。如果遇到不同类型的情况，PrintWriter方法调用对象的toString()方法并打印结果。 用PrintWriter向外设写数据，指定输出流为System.out，并在每一新行后刷新流。教材P241页的代码创建了与控制台输出相连的PrintWriter类。ReturnJava语言程序设计实验指导电子教案第10章Return10.4 流类流类10.4.1字节流 10.4.2字符流 前面我们简单介绍了控制

18、台的输入/输出，下面我们具体介绍各种流类。Java 的流式输入/输出建立在4个抽象类的基础上：InputStream、OutputStream、Reader和Writer。这些类在前面已经提到过，它们用来创建具体流式子类。尽管程序通过具体子类执行输入/输出操作，顶层的类定义了所有流类的基础通用功能。 我们已经知道，InputStream和OutputStream设计成字节流类，而Reader和Writer为字符流设计。字节流类和字符流类形成分离的层次结构。一般说来，处理字符或字符串时应使用字符流类，处理字节或二进制对象时应使用字节流类。下面分别介绍字节流和字符流类。Java语言程序设计实验指导

19、电子教案第10章10.4.1字节流 字节流类为处理字节式输入/输出提供了丰富的环境，一个字节流可以和其他任何类型的对象并用，包括二进制数据。这样的多功能性使得字节流对很多类型的程序都很重要。由于字节流类以InputStream 和OutputStream为顶层，我们就从讨论这两个类开始。 InputStream是一个定义了Java流式字节输入模式的抽象类，该类的所有方法在出错条件下引发一个IOException 异常。InputStream的各种方法见教材P242页。1InputStream（输入流）（输入流） OutputStream是定义了流式字节输出模式的抽象类，该类的所有方法返回一个v

20、oid 值并且在出错情况下引发一个IOException异常。OutputStream的各种方法见教材P242页。2OutputStream（输出流）（输出流） 类创建一个能从文件读取字节的InputStream 类，它的两个常用的构造函数如下： (String ) (File ) 它们都能引发异常。这里， 是文件的全称路径，是描述该文件的File对象。 分析教材P243页的例子。3（文件输入流）（文件输入流）Java语言程序设计实验指导电子教案第10章 创建了一个可以向文件写入字节的类OutputStream，它常用的构造函数如下： (String ) (File ) (String , b

21、oolean append) 它们可以引发IOException或SecurityException异常。这里，是文件的全称路径，是描述该文件的File对象。如果append为true，文件以设置搜索路径模式打开。 的创建不依赖于文件是否存在。在创建对象时在打开输出文件之前创建它。这种情况下，如果试图打开一个只读文件，将会引发一个 IOException异常。教材P244245页的例子用于创建一个样本字节缓冲器。4（文件输出流）（文件输出流） RandomAccessFile包装了一个随机访问的文件，注意它不是派生于InputStream和OutputStream，而是实现了基本输入/输出方法

22、的DataInput和DataOutput接口。它同样支持定位请求，也就是说可以在文件内部放置文件指针。它有两个构造函数：RandomAccessFile(File , String access) throws RandomAccessFile(String , String access)throws Exception 第一种形式，指定了作为File 对象打开的文件的名称；第二种形式，文件名是由参数传入的。两种情况下，access 都决定允许访问何种文件类型。如果是“r”，那么文件可读不可写，如果是“rw”，文件以读写模式打开。5RandomAccessFile（随机访问文件类）（随机访

23、问文件类）Java语言程序设计实验指导电子教案第10章 ByteArrayInputStream是把字节数组当成源的输入流。该类有两个构造函数，每个构造函数需要一个字节数组提供数据源。 ByteArrayInputStream(byte array ) ByteArrayInputStream(byte array , int start, int numBytes) 这里，array是输入源。第二个构造函数创建了一个InputStream类，该类从字节数组的子集生成，以start指定索引的字符为起点，长度由numBytes决定。教材P246页的例子创建了两个ByteArrayInputStr

24、eam对象，并用字母表的字节初始化它们。6ByteArrayInputStream（字节数组输入流）（字节数组输入流） B y t e A r r a y O u t p u t S t r e a m 是 一 个 把 字 节 数 组 当 作 输 出 流 的 实 现 。ByteArrayOutputStream 有两个构造函数，分别如下： ByteArrayOutputStream( ) ByteArrayOutputStream(int numBytes) 在第一种形式里，一个32位字节的缓冲器被生成。第二个构造函数生成一个跟指定numBytes相同位数的缓冲器。缓冲器保存在ByteArra

25、yOutputStream的受保护的buf 成员里。 缓 冲 器 的 大 小 在 需 要 的 情 况 下 会 自 动 增 加 。 缓 冲 器 保 存 的 字 节 数 是 由ByteArrayOutput Stream的受保护的count域保存的。教材P247页的例程演示了ByteArrayOutputStream的使用。7ByteArrayOutputStream（字节数组输出流）（字节数组输出流） 过滤流（filtered stream）仅仅是底层透明地提供扩展功能的输入流（输出流）的包装。这些流一般由普通类的方法访问。典型的扩展是缓冲，字符转换和原始数据转换。这些过滤字节流是FilterI

26、nputStream 和FilterOutputStream。它们的构造函数分别如下。 FilterOutputStream(OutputStream os) FilterInputStream(InputStream is) 这些类提供的方法和InputStream 及OutputStream类的方法相同。 8过滤字节流过滤字节流Java语言程序设计实验指导电子教案第10章 对于字节流，缓冲流（buffered stream）是一种字节流，通过把内存缓冲器连到输入/输出流而扩展一个过滤流类。该缓冲器允许Java对多个字节同时进行输入/输出操作，提高了程序性能。因为缓冲器可用，所以可以跳过、标

27、记和重新设置流。缓冲字节流类是BufferedInputStream 和BufferedOutputStream。PushbackInputStream 也可实现缓冲流。详细情况见教材P248251页的介绍。9缓冲字节流缓冲字节流10SequenceInputStream（顺序输入流）（顺序输入流） SequenceInputStream类允许连接多个InputStream流，这个类的构造不同于任何其他的InputStream。SequenceInputStream构造函数要么使用一对InputStream，要么用InputStream的一个Enumeration，一般形式如下： Sequen

28、ceInputStream(InputStream first, InputStream second)SequenceInputStream(Enumeration streamEnum) 从操作上来讲，该类满足读取完第一个InputStream后转去读取第二个流的读取要求。使用Enumeration的情况下，它将继续读取所有InputStream流直到最后一个被读完。分析教材P251252页的示例。 PrintStream具有我们在System文件句柄使用过的System.out所有的格式化性能。PrintStream有两个构造函数： PrintStream(OutputStream ou

29、tputStream) PrintStream(OutputStream outputStream, boolean flushOnNewline) 当flushOnNewline控制Java每次刷新输出流时，输出一个换行符（n）。如果flushOnNewline为true，自动刷新；若为false，刷新不能自动进行。第一个构造函数不支持自动刷新。Java的PrintStream对象支持包括Object在内的各种类型的print()和println()方法。如果参数不是一个简单类型，PrintStream方法将调用对象的toString()方法，然后打印结果。11PrintStream（打印流

30、）（打印流）ReturnJava语言程序设计实验指导电子教案第10章 尽管字节流提供了处理任何类型输入/输出操作的足够的功能，它们不能直接操作Unicode字符。既然Java的主要目标是支持“只写一次，到处运行”的信念，包括直接的字符输入输出支持是必要的。本节将讨论几个字符输入输出类。如前所述，字符流层次结构的顶层是Reader和Writer抽象类，下面从这两个类开始介绍。10.4.2 字符流字符流 Reader是定义Java的流式字符输入模式的抽象类，该类的所有方法在出错情况下都将引发IOException 异常。教材P253页给出了Reader类中的各种方法。1Reader类类 Write

31、r是定义流式字符输出的抽象类，所有该类的方法都返回一个void 值并在出错条件下引发IOException 异常。教材P253页给出了Writer类中的各种方法。2Writer类类 类创建了一个可以读取文件内容的Reader类，它最为常用的构造函数形式如下： (String ) (File ) 每一个都能引发一个异常。在这里，是一个文件的完整路径，是描述该文件的File 对象。教材P254页的例子演示了怎样从一个文件逐行读取并把它输出到标准输入流。3类类Java语言程序设计实验指导电子教案第10章 创建一个可以写文件的Writer 类，它最常用的构造函数形式如下 (String ) (Stri

32、ng , boolean append) (File ) 它们可以引发IOException或者SecurityException异常。在这里，是文件的完全路径，是描述该文件的File对象。如果append为true，输出是附加到文件尾的。 类的创建不依赖于文件存在与否。在创建文件之前，将在创建对象时打开它来作为输出。如果试图打开一个只读文件，将引发一个IOException异常。教材P254255页的例子是对前面讨论时用到例子的字符流形式的版本。它创建了一个样本字符缓冲器，开始生成一个String，然后用getChars( )方法提取字符数组。4类类 CharArrayReader是一个将字

33、符数组作为源的输入流的实现。该类有两个构造函数，每一个都需要一个字符数组提供数据源。 CharArrayReader(char array ) CharArrayReader(char array , int start, int numChars)这里，array是输入源。第二个构造函数从字符数组的子集创建了一个Reader，该子集以start指定的索引开始，长度为numChars。教材P255页的例子用到了上述CharArrayReader的两个构造函数。5CharArrayReader类类Java语言程序设计实验指导电子教案第10章 CharArrayWriter 实现了以数组作为目标的

34、输出流。CharArrayWriter 有两个构造函数。 CharArrayWriter() CharArrayWriter(int numChars) 第一种形式，创建了一个默认长度的缓冲器；第二种形式，缓冲器长度由numChars指定。缓冲器保存在CharArrayWriter的buf 成员中。缓冲器大小在需要的情况下可以自动增长。缓冲器保持的字符数包含在CharArrayWriter的count 成员中。buf 和count 都是受保护的域。教材P256页的例子演示了CharArrayWriter的使用。6CharArrayWriter类类 BufferedReader通过缓冲输入提高性

35、能，它有两个构造函数： BufferedReader(Reader inputStream) BufferedReader(Reader inputStream, int bufSize)第一种形式创建一个默认缓冲器长度的缓冲字符流；第二种形式，缓冲器长度由bufSize传入。和字节流的情况相同，缓冲一个输入字符流，Java同样支持并提供缓冲器中流内的反向移动机制。为支持这点，BufferedReader实现了mark( )和reset( )方法，并且Buffered Reader.mark Supported()返回true。教材P257页的例子改写了前面的BufferedInputStre

36、am例子，它用一个BufferedReader字符流而不是用一个缓冲字节流。7BufferedReader类类 BufferedWriter是一个增加了flush( )方法的Writer。flush( )方法可以用来确保数据缓冲器确实被写到实际的输出流。用BufferedWriter 可以通过减小数据被实际地写到输出流的次数而提高程序的性能。 BufferedWriter类有下面的两个构造函数： BufferedWriter(Writer outputStream) BufferedWriter(Writer outputStream, int bufSize) 第一种形式创建了使用默认大小缓

37、冲器的缓冲流；第二种形式中，缓冲器大小是由bufSize参数传入的。 8BufferedWriter类类Java语言程序设计实验指导电子教案第10章 PushbackReader类允许一个或多个字符被送回输入流，这使你可以对输入流进行预测。下面是它的两个构造函数： PushbackReader(Reader inputStream) PushbackReader(Reader inputStream, int bufSize) 第一种形式创建了一个允许单个字节被推回的缓冲流；第二种形式，推回缓冲器的字符流大小由bufSize参数传入。 PushbackReader提供了unread()方法，该

38、方法返回一个或多个字符到调用的输入流。它有下面的三种形式： void unread(int ch) void unread(char buffer ) void unread(char buffer , int offset, int numChars) 第一种形式推回ch传入的字符。它是被并发调用的read()返回的下一个字符；第二种形式返回buffer中的字符；第三种形式推回buffer中从offset开始的numChars个字符。如果在推回缓冲器为满的条件下试图返回一个字符，一个IOException异常将被引发。分析教材P259页的例子。9PushbackReader类类 PrintW

39、riter本质上是PrintStream的字符形式的版本，它提供格式化的输出方法print()和println()。PrintWriter有下面的4个构造函数：PrintWriter(OutputStream outputStream)PrintWriter(OutputStream outputStream, boolean flushOnNewline)PrintWriter(Writer outputStream)PrintWriter(Writer outputStream, boolean flushOnNewline) flushOnNewline控制Java是否在每次输出换行符（

40、n）时刷新输出流。若flushOnNewline为true，刷新自动发生；若为false，不进行自动刷新。第一个和第三个构造函数不能进行自动刷新。10PrintWriter类类ReturnJava语言程序设计实验指导电子教案第10章Return10.5 文件的读写 10.5.1 如何进行文件读写10.5.2 File类 10.5.3 目录 前面我们在许多地方都已经接触到了文件的读写问题，但不是很系统。在本节里，将对文件的读写问题作一个集中的说明介绍。Java语言程序设计实验指导电子教案第10章10.5.1如何进行文件读写 Java为编程人员提供了一系列的读写文件的类和方法。在Java中，所有的

41、文件都是字节形式的。Java提供了从文件读写字节的方法，而且允许在字符形式的对象中使用字节文件流。这些在前面已作描述。两个最常用的流类是和，它们生成与文件链接的字节流。为打开文件，只需创建这些类中某一个类的一个对象，在构造函数中以参数形式指定文件的名称。这两个类都支持其他形式的重载构造函数。下面是我们将要用到的形式：(String ) throws (String ) throws 这里，指定需要打开的文件名。当你创建了一个输入流而文件不存在时，引发异常。对于输出流，如果文件不能生成，则引发 Exception异常。如果一个输出文件被打开，所有原先存在的同名的文件被破坏。当对文件的操作结束后，

42、需要调用close()来关闭文件。该方法在和中都有定义，具体形式如下。 void close() throws IOException为读文件，可以使用在中定义的read()方法，形式如下。 int read() throws IOException 该方法每次被调用，它仅从文件中读取一个字节并将该字节以整数形式返回。当读到文件尾时，read()返回-1。该方法可以引发IOException异常。 教材P260页的程序使用read()来输入和显示文本文件的内容。该文件名以命令行形式指定。教材P261页的例子用write()拷贝一个文本文件。 ReturnJava语言程序设计实验指导电子教案第10章10.5.2 File类 尽管java.io定义的大多数类是实行流式操作的，但File类不是，它直接处理文件和文件系统。也就是说，File类没有指定信息怎样从文件读取或向文件存储；它描述了文件本身的属性。File对象用来获取或处理与磁盘文件相关的信息，例如权限、时间、日期和目录路径。此外，File还浏览子目录层次结构。 很多程序中文件是数据的根源和目标。尽管它们在小应用程序中因为安全原因而受到严格限制，文件仍是存储固定和共享信息的主要资源。Java中的目录当成File 对待，它具有