day09-字符集、IO流（一）

YangeIT大约 18 分钟JavaSe字符流

day09-字符集、IO流（一）

相关信息

各位同学，前面我们已经学习了File类，通过File类的对象可以对文件进行操作，但是不能操作文件中的内容。要想操作文件中的内容，我们还得学习IO流。但是在正式学习IO流之前，我们还需要学习一个前置知识叫做字符集，只有我们把字符集搞明白了，再学习IO流才会更加丝滑。

1.字符集

1.1 字符集概述

字符集的来历

1.1 字符集的来历

所以，接下来我们正式学习一下字符集 。先来带着同学们，了解一下字符集的来历。

我们知道计算机是美国人发明的，由于计算机能够处理的数据只能是0和1组成的二进制 数据，为了让计算机能够处理字符，于是美国人就把他们会用到的每一个字符进行了编码 （所谓编码，就是为一个字符编一个二进制数据），如下图所示：

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美国人常用的字符有英文字母、标点符号、数字以及一些特殊字符，这些字符一共也不到128个，所以他们用1个字节来存储1字符就够了。 美国人把他们用到的字符和字符对应的编码总结成了一张码表，这张码表叫做ASCII码表（也叫ASCII字符集）。

其实计算机只在美国用是没有问题的，但是计算机慢慢的普及到全世界，当普及到中国的时候，在计算机中想要存储中文，那ASCII字符集就不够用了 ，因为中文太多了，随便数一数也有几万个字符。

于是中国人为了在计算机中存储中文，也编了一个中国人用的字符集叫做GBK字符集 ，这里面包含2万多个汉字字符，GBK中一个汉字采用两个字节来存储，为了能够显示英文字母，GBK字符集也兼容了ASCII字符集，在GBK字符集中一个字母还是采用一个字节来存储。

字符集小结

ASCII字符集：《美国信息交换标准代码》，包含英文字母、数字、标点符号、控制字符 特点：1个字符占1个字节

GBK字符集：中国人自己的字符集，兼容ASCII字符集，还包含2万多个汉字 特点：1个字母占用1个字节；1个汉字占用2个字节

Unicode字符集：包含世界上所有国家的文字，有三种编码方案，最常用的是UTF-8 UTF-8编码方案：英文字母、数字占1个字节兼容(ASCII编码)、汉字字符占3个字节

编码和解码

搞清楚字符集的知识之后，我们接下来再带着同学们使用Java代码完成编码和解码的操作。

其实String类类中就提供了相应的方法，可以完成编码和解码的操作。

  • 编码 ：把字符串按照指定的字符集转换为字节数组
  • 解码 ：把字节数组按照指定的字符集转换为字符串
/**
 * 目标：掌握如何使用Java代码完成对字符的编码和解码。
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、编码
        String data = "a我b";
        byte[] bytes = data.getBytes(); // 默认是按照平台字符集（UTF-8）进行编码的。
        System.out.println(Arrays.toString(bytes));

        // 按照指定字符集进行编码。
        byte[] bytes1 = data.getBytes("GBK");
        System.out.println(Arrays.toString(bytes1));

        // 2、解码
        String s1 = new String(bytes); // 按照平台默认编码（UTF-8）解码
        System.out.println(s1);

        String s2 = new String(bytes1, "GBK");
        System.out.println(s2);
    }
}
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总结

课堂作业

  1. 编码是什么？🎤
  2. GBK中一个汉字几个字节？ 一个字母几个字节？
  3. UTF-8中汉字占几个字节？ 英文字母占几个字节？
  4. 解码和编码是什么意思？

2.IO流（字节流）

2.1 IO流概述

IO流概述

各位小伙伴，在前面我们已经学习过File类。但是我们知道File只能操作文件，但是不能操作文件中的内容。我们也学习了字符集，不同的字符集存字符数据的原理是不一样的。有了前面两个知识的基础，接下来我们再学习IO流 ，就可以对文件中的数据进行操作了。

IO流的作用： 就是可以对文件或者网络中的数据进行读、写的操作 。如下图所示 👇

  • 把数据从磁盘、网络中读取到程序中来，用到的是输入流。
  • 把程序中的数据写入磁盘、网络中，用到的是输出流。
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  • 简单记：输入流（读数据）、输出流（写数据）

IO流在Java中有很多种，不同的流来干不同的事情。Java把各种流用不同的类来表示，这些流的继承体系如下图所示：

IO流分为两大派系：
	1.字节流：字节流又分为字节输入流、字节输出流
	2.字符流：字符流由分为字符输入流、字符输出流
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代码操作

FileInputStream读取一个字节

同学们，在上节课认识了什么是IO流，接下来我们学习字节流中的字节输入流，用InputStream来表示。但是InputStream是抽象类，我们用的是它的子类，叫FileInputStream。

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需要用到的方法如下图所示：有构造方法、成员方法

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使用FileInputStream读取文件中的字节数据，步骤如下

第一步：创建FileInputStream文件字节输入流管道，与源文件接通。
第二步：调用read()方法开始读取文件的字节数据。
第三步：调用close()方法释放资源

代码如下：


/**
 * 目标：掌握文件字节输入流，每次读取一个字节。
 */
public class FileInputStreamTest1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、创建文件字节输入流管道，与源文件接通。
        InputStream is = new FileInputStream("D:\\java168\\a.txt");

        // 2、开始读取文件的字节数据。
        // public int read():每次读取一个字节返回，如果没有数据了，返回-1.
        int b; // 用于记住读取的字节。
        while ((b = is.read()) != -1){
            System.out.print((char) b);
        }
        
        //3、流使用完毕之后，必须关闭！释放系统资源！
        is.close();
    }
}
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这里需要注意一个问题： 由于一个中文在UTF-8编码方案中是占3个字节，采用一次读取一个字节的方式，读一个字节就相当于读了1/3个汉字，此时将这个字节转换为字符，是会有 乱码的。

2.2 FileOutputStream写字节

FileOutputStream写字节

各位同学，前面我们学习了使用FIleInputStream读取文件中的字节数据。然后有同学就迫不及待的想学习往文件中写入数据了。

往文件中写数据需要用到OutputStream下面的一个子类FileOutputStream。写输入的流程如下图所示

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使用FileOutputStream往文件中写数据的步骤如下：

第一步：创建FileOutputStream文件字节输出流管道，与目标文件接通。
第二步：调用wirte()方法往文件中写数据
第三步：调用close()方法释放资源

代码如下：

/**
 * 目标：掌握文件字节输出流FileOutputStream的使用。
 */
public class FileOutputStreamTest4 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、创建一个字节输出流管道与目标文件接通。
        // 覆盖管道：覆盖之前的数据
//        OutputStream os =
//                new FileOutputStream("D:\\java168\\a.txt");

        // 追加数据的管道
        OutputStream os =
                new FileOutputStream("D:\\java168\\a.txt", true);

        // 2、开始写字节数据出去了
        os.write(97); // 97就是一个字节，代表a
        os.write('b'); // 'b'也是一个字节
        //os.write('磊'); // [ooo] 默认只能写出去一个字节，导致中文乱码

        byte[] bytes = "我爱你中国abc".getBytes();
        os.write(bytes);

        os.write(bytes, 0, 15);

        // 换行符
        os.write("\r\n".getBytes());

        os.close(); // 关闭流
    }
}

总结

课堂作业

  1. wirte()是什么意思？close()是什么意思？🎤
  2. 完成文件复制案例（自己找资源，图片，文本都可以）

3.IO流资源释放

IO流资源释放

各位同学，前面我们已经学习了字节流，也给同学们强调过，流使用完之后一定要释放资源。但是我们之前的代码并不是很专业。

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我们现在知道这个问题了，那这个问题怎么解决呢？ 在JDK7以前，和JDK7以后分别给出了不同的处理方案。

代码操作

JDK7以前的资源释放

在JDK7版本以前，我们可以使用try...catch...finally语句来处理。格式如下

try{
    //有可能产生异常的代码
}catch(异常类 e){
    //处理异常的代码
}finally{
    //释放资源的代码
    //finally里面的代码有一个特点，不管异常是否发生，finally里面的代码都会执行。
}

改造上面的低吗：


public class CopyTest6 {
    public static void main(String[] args)  {
        InputStream is = null;
        OutputStream os = null;
        try {
//            System.out.println(10 / 0);
            // 1、创建一个字节输入流管道与源文件接通
            // 1、创建一个字节输入流管道与源文件接通
             is = new FileInputStream("D:\\java168\\1.jpg");
            // 2、创建一个字节输出流管道与目标文件接通。
            os = new FileOutputStream("D:\\java168\\4.jpg");

            System.out.println(10 / 0);

            // 3、创建一个字节数组，负责转移字节数据。
            byte[] buffer = new byte[1024]; // 1KB.
            // 4、从字节输入流中读取字节数据，写出去到字节输出流中。读多少写出去多少。
            int len; // 记住每次读取了多少个字节。
            while ((len = is.read(buffer)) != -1){
                os.write(buffer, 0, len);
            }
            System.out.println("复制完成！！");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("报错了");
        } finally {
            // 释放资源的操作
            try {
                if(os != null) os.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if(is != null) is.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("释放了");
        }
    }
}
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代码写到这里，有很多同学就已经看不下去了。是的，我也看不下去，本来几行代码就写完了的，加上try...catch...finally之后代码多了十几行，而且阅读性并不高。难受....

作业

来做点作业巩固一下吧！！！✏️ 💪

  • 建议也是要求：
    1. 做题之前先审题，标注可能用到的技术
    2. 做题要写注释，然后写代码
    3. 先问自己，再看笔记，实在不知道再问他人
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