小帅最近在学Java的IO类库,这么多类看得小帅人头昏眼花,常常是学了这个类,忘了那个类,再过一阵子就全忘了。。。
每次用到的时候,小帅都要重新读文档,看代码,如此循环,身心疲惫。
小帅没办法只好向好朋友小会求助:IO类库太复杂了,我毫无头绪,能不能帮我梳理一下?
小会想了一下,说道:总体来说IO类库分为两大类:字节流和字符流,字节流是按字节读取数据,字符流是按字符读取数据。
小帅不解:所有的数据在计算机中都是二进制表示的,都用字节来读取不就行了吗?
为什么还要加个字符流,我用字节读出来,再转成字符不行吗?
小会说:Java中的字符都是用Unicode表示的,即对应一个数字,也就是码点。
如果我们用二进制的字节流读出来是无法看懂的,我们需要用对应的编码格式(比如:UTF-8,UFT-16等)转换成我们可读的字符。
字符流就是专门用来读写人们可读的字符的,这样会方便很多,一步到位,不用再手工转换成字符了。
我把IO类都放在一张图里,这样看上去就清爽了:
小帅:还是好多类啊。。。 小会:别急,我们往下看。
我们看一下用字节流,把int数据1到9,写进txt文件的例子:
FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("text.txt");DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(outputStream);
for(int i = 0; i < 10; i++) {
dataOutputStream.writeInt(i);
}
dataOutputStream.close();
text.txt文件内容:
里面保存的都是二进制数据,但是我们是用int的数据类型写进去的(dataOutputStream.writeInt(i);),而不是以二进制的格式写进去的。
小帅疑惑:为什么要用 DataOutputStream写入int数据呢?
我直接用 FileOutputStream 不能写吗?
DataOutputStream有什么作用呢?
小会微微一笑:如果不用DataOutputStream也可以,不过要自己拼成int数据类型的格式,一个int类型占四个字节。
比如1用二进制表示就是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001,用十六进制表示就是 00 00 00 01。
我们试一下用 FileOutputStream 写入int数字 0,1,2:
FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("text.txt");
// int 0
outputStream.write(0);
outputStream.write(0);
outputStream.write(0);
outputStream.write(0);
// int 1
outputStream.write(0);
outputStream.write(0);
outputStream.write(0);
outputStream.write(1);
// int 2
outputStream.write(0);
outputStream.write(0);
outputStream.write(0);
outputStream.write(2);
outputStream.close();
写入结果:
如果用DataOutputStream 写就是:dataOutputStream.writeInt(0),dataOutputStream.writeInt(1),dataOutputStream.writeInt(2),这样是不简单很多呢?
小帅似乎有点懂了:我知道了,DataOutputStream 是对 FileOutputStream 类功能的增强,让FileOutputStream 类更加强大,起到了装饰的作用。
小会开心道:你说到重点了,IO类看似凌乱,其实有一个精巧的设计模式,贯穿其中,把这么多类有序的组织起来了。
这个设计模式是理解IO类的钥匙,你知道是哪一个设计模式吗?
装饰者模式?小帅疑惑道。
是的,就是装饰者模式,我以前写过一篇介绍装饰者模式的文章,可以点开看看:装饰模式--小美的生日蛋糕。
装饰者模式的类图:
这里的FilterOutputStream类就是装饰模式中的抽象装饰类。
它的子类BufferedOutputStream,DataOutputStream,PrintStream就是具体的装饰类,起到了功能增强的作用。
它们本身并没有实现写数据的功能。
看下FilterOutputStream的代码:
写数据的功能是靠被修饰的类实现的,这里的OutputStream out 是要从外面传进来的:
DataOutputStream的writeInt方法实现了功能的增强,可以直接写int类型的数据:
BufferedOutputStream类实现了缓存的功能增强:
也就是说装饰类是给主类锦上添花,主类是锦,装饰类是花,花不能代替锦,主要的功能还得靠“锦”实现的。
同理我们来看看其他流:
小帅一眼看出了问题:奇怪,FilterWriter装饰类怎么没有子类呢?是不是Writer家族没有用装饰模式呢?
小会微微一笑:不是的,其实还是用了装饰模式,只是实现的方式有点不一样,例如OutputStreamWriter类:
其实是对OutputStream类的装饰,换句话说字符流的底层其实是调用了字节流。
这也很容易理解,因为计算机只能处理二进制数据,本质上还是通过字节流实现的。
FilterReader充当了抽象装饰类,PushbackReader是具体的装饰类。
同样的InputStreamReader类其实也实现了装饰模式:
public static void main(String[] args) throws IOException {
try(BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("把酒问月·故人贾淳令予问之.txt")))) {
writer.write("青天有月来几时?我今停杯一问之。");
writer.newLine();
writer.write("人攀明月不可得,月行却与人相随。");
writer.newLine();
writer.write("皎如飞镜临丹阙,绿烟灭尽清辉发。");
writer.newLine();
writer.write("但见宵从海上来,宁知晓向云间没。");
writer.newLine();
writer.write("白兔捣药秋复春,嫦娥孤栖与谁邻。");
writer.newLine();
writer.write("今人不见古时月,今月曾经照古人。");
writer.newLine();
writer.write("古人今人若流水,共看明月皆如此。");
writer.newLine();
writer.write("唯愿当歌对酒时,月光长照金樽里。");
}
try(BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream("把酒问月·故人贾淳令予问之.txt")))) {
String line;
while((line = reader.readLine()) != null) {
System.out.println(line);
}
}}
输出:
青天有月来几时?我今停杯一问之。
人攀明月不可得,月行却与人相随。
皎如飞镜临丹阙,绿烟灭尽清辉发。
但见宵从海上来,宁知晓向云间没。
白兔捣药秋复春,嫦娥孤栖与谁邻。
今人不见古时月,今月曾经照古人。
古人今人若流水,共看明月皆如此。
唯愿当歌对酒时,月光长照金樽里。
OutputStreamWriter增强了FileOutputStream,让它拥有了直接写字符的能力,BufferedWriter增强了OutputStreamWriter,让它拥有了缓存的能力。
同样的,InputStreamReader增强了FileInputStream,让它拥有了直接读字符的能力,BufferedReader增强InputStreamReader,让它拥有了缓存的能力。
Java的IO类库以前我也看得一脸懵逼,总是觉得太繁琐,太难记了。后来学了装饰者模式才知道,要搞懂Java的IO类库,其实重点是要搞懂装饰者模式。
如果不懂装饰者模式,看多少次也不会理解为什么要这么设计。
当一把锁被锁上的时候,你一直盯着锁看是没有用的,因为钥匙肯定不是插在锁上,一定要去别的地方找钥匙啊。