【Java 基础篇】Java字节流详解

繁依Fanyi

发布于 2023-10-12 10:15:56

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发布于 2023-10-12 10:15:56

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导言

在Java中，字节流是一种用于读取和写入字节数据的流。它提供了一种逐字节操作的方式，适用于处理二进制数据，如图像、音频、视频等。本文将详细介绍Java字节流的原理、使用场景和常用类，并提供一些示例代码。

一、字节流原理

Java字节流是以字节为单位进行读取和写入操作的。它们通过底层的输入和输出设备，如文件、网络连接等，来进行字节数据的读取和写入。

Java提供了两个基本的字节流类：InputStream和OutputStream。InputStream用于从输入源读取字节数据，而OutputStream用于向输出目标写入字节数据。这些类提供了一些方法来读取和写入字节数据。

具体而言，InputStream提供了以下常用方法：

int read(): 从输入流中读取下一个字节的数据，并返回读取的字节（0~255的整数），如果到达流的末尾则返回-1。
int read(byte[] buffer): 从输入流中读取字节数据到指定的缓冲区buffer中，并返回读取的字节数，如果到达流的末尾则返回-1。
int read(byte[] buffer, int offset, int length): 从输入流中读取字节数据到指定的缓冲区buffer中的指定位置，并返回读取的字节数，如果到达流的末尾则返回-1。

OutputStream提供了以下常用方法：

void write(int data): 将指定的字节data写入输出流。
void write(byte[] buffer): 将指定的字节数组buffer中的数据写入输出流。
void write(byte[] buffer, int offset, int length): 将指定的字节数组buffer中的指定范围数据写入输出流。

二、字节流的使用场景

字节流主要用于处理二进制数据，适用于以下场景：

文件读写：通过字节流可以读取和写入二进制文件，如图像、音频、视频等。
网络通信：通过字节流可以进行网络数据的传输和接收，如Socket通信、HTTP请求等。
数据加密：通过字节流可以对二进制数据进行加密和解密操作。
图像处理：通过字节流可以读取和写入图像文件，对图像进行处理和操作。

在以上场景中，字节流提供了一种逐字节读写的方式，可以直接处理二进制数据，灵活性较高。

三、常用的字节流类

Java提供了许多字节流类来满足不同的需求，下面介绍一些常用的字节流类：

1、FileInputStream和FileOutputStream

FileInputStream用于从文件中读取字节数据，而FileOutputStream用于向文件中写入字节数据。它们是处理文件的常用字节流类。

使用示例：

try (FileInputStream fis = new FileInputStream("source.bin");
     FileOutputStream fos = new FileOutputStream("target.bin")) {

    // 读取字节数据并写入目标文件
    int byteData;
    while ((byteData = fis.read()) != -1) {
        fos.write(byteData);
    }
    
    System.out.println("File copied successfully.");
} catch (IOException e) {
    System.out.println("An error occurred: " + e.getMessage());
}

2、ByteArrayInputStream和ByteArrayOutputStream

ByteArrayInputStream用于从字节数组中读取字节数据，而ByteArrayOutputStream用于将字节数据写入到字节数组中。它们适用于在内存中进行字节数据的读写操作。

使用示例：

byte[] data = { 65, 66, 67, 68, 69 };
try (ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(data);
     ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream()) {

    // 读取字节数据并写入到字节数组输出流
    int byteData;
    while ((byteData = bais.read()) != -1) {
        baos.write(byteData);
    }

    // 获取写入的字节数组
    byte[] result = baos.toByteArray();
    System.out.println("Result: " + Arrays.toString(result));
} catch (IOException e) {
    System.out.println("An error occurred: " + e.getMessage());
}

3、BufferedInputStream和BufferedOutputStream

BufferedInputStream用于提供缓冲功能的字节输入流，而BufferedOutputStream用于提供缓冲功能的字节输出流。它们可以提高读写的效率。

使用示例：

try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("source.bin"));
     BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("target.bin"))) {

    // 读取字节数据并写入目标文件
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int bytesRead;
    while ((bytesRead = bis.read(buffer)) != -1) {
        bos.write(buffer, 0, bytesRead);
    }

    System.out.println("File copied successfully.");
} catch (IOException e) {
    System.out.println("An error occurred: " + e.getMessage());
}

在以上示例中，我们使用BufferedInputStream包装了FileInputStream，使用BufferedOutputStream包装了FileOutputStream。然后，通过缓冲流进行文件的读取和写入操作。与直接使用字节流相比，使用字节缓冲流可以提高读写的效率。

需要注意的是，在使用字节流时，同样需要注意异常处理和流的关闭，以确保资源能够正确释放。