Java輸入輸出流

在Java程序處理文件和網路通信時，輸入輸出流是一個非常關鍵且基礎的概念。它是Java程序與外界交互的橋樑，它可以讀寫各種類型的數據，如文本、圖像、音頻和視頻等。本文將全面介紹Java輸入輸出流相關知識。

一、基礎認識

在Java中，輸入輸出流是通過java.io包提供的。輸入流從任何來源讀取數據，例如從文件、網路、鍵盤等獲取數據，而輸出流將數據寫迴文件、網路或者控制台等。Java中的輸入輸出流從位元組流開始，提供了InputStream和OutputStream抽象類，這兩個類提供了讀寫位元組流的相關操作。

InputStream和OutputStream類是Java輸入輸出流抽象類的基礎，它們分別提供了讀和寫位元組的方法，如：read()和write()。在Java中還提供了Reader和Writer類，用於讀寫字元流。這些類在讀寫文件和網路通信時都非常有效。

二、使用文件輸入輸出流

使用文件輸入輸出流時，需要導入java.io.File類，同時使用FileInputStream和FileOutputStream類開啟文件輸入輸出流。下面是Java代碼實現：

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class FileDemo {
   public static void main(String[] args) {

      File file = new File("InputFile.txt");
      FileInputStream inputStream = null;
      FileOutputStream outputStream = null;

      try {
         //使用文件輸入流讀取文件
         inputStream = new FileInputStream(file);
         byte[] bytesArray = new byte[(int) file.length()];
         inputStream.read(bytesArray);

         //使用文件輸出流寫入文件
         outputStream = new FileOutputStream("OutputFile.txt");
         outputStream.write(bytesArray);

         System.out.println("Operation done successfully");

      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      } finally {
        try {
            inputStream.close();
            outputStream.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
      }
   }
}

該代碼使用了FileInputStream讀取文件內容，使用FileOutputStream將其寫回到另一個文件中。在讀取文件時，先讀取文件的長度，然後在相應大小的位元組數組中讀取內容。在寫入文件時，將讀取的位元組數組作為write()方法的參數傳遞，從而將內容寫入文件。其中的try-catch快和finally快用於關閉兩個流。

三、使用位元組數組輸入輸出流

位元組數組輸入輸出流是一種特殊的流，它用於從數據源（如位元組數組）中讀取數據或者向目標（如位元組數組）中寫入數據。下面是Java代碼實現：

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Arrays;

public class ByteArrayDemo {
   public static void main(String[] args) {

      byte[] bytes = { 10, 20, 30, 40, 50 };
      ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = null;
      ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = null;

      try {
         //使用ByteArrayInputStream讀取位元組數據
         byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(bytes);
         
         //使用ByteArrayOutputStream輸出位元組數據
         byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
         int data;
         
         while ((data = byteArrayInputStream.read()) != -1) {
            byteArrayOutputStream.write(Character.toUpperCase(data));
         }

         System.out.println(Arrays.toString(byteArrayOutputStream.toByteArray()));
         
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      } finally {
         try {
            byteArrayInputStream.close();
            byteArrayOutputStream.close();
         } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
         }
      }
   }
}

該代碼使用ByteArrayInputStream讀取位元組數組，使用ByteArrayOutputStream將其轉為大寫字母，再將其轉為位元組數組並列印輸出。這裡使用了字元函數Character.toUpperCase()將小寫字母轉換為大寫字母，然後使用write()方法寫入ByteArrayOutputStream流中。

四、使用字元輸入輸出流

Java字元輸入輸出流分別由Reader和Writer抽象類構成，用於讀取或寫入字元流。下面是Java代碼實現：

import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.Writer;

public class FileWriterDemo {
   public static void main(String[] args) {

      String str = "Java I/O stream is really powerful";
      char[] chars = new char[str.length()];

      try {
         //使用FileWriter將字元寫入文件
         Writer writer = new FileWriter("output.txt");
         writer.write(str);
         writer.close();

         //使用字元讀取流讀取文件內容
         Reader reader = new FileReader("output.txt");
         reader.read(chars);
         reader.close();

         System.out.println(chars);

      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

該代碼使用FileWriter將字元流寫入文件中並關閉FileWriter實例，然後使用FileReader讀取寫入的文件內容並存儲在字元數組chars中，並且列印輸出內容。這裡需要注意，如果使用FileWriter時沒有指定第二個參數：true，那麼將覆蓋原先的內容。

五、使用數據輸入輸出流

數據輸入輸出流是一種輸入輸出流，用於讀寫Java基本類型數據，如int、double、long等，以及字元串、字元數組、位元組數組等數據類型。下面是Java代碼實現：

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;

public class DataInputStreamDemo {
   public static void main(String[] args) {

      ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
      DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(byteArrayOutputStream);

      try {
         //使用數據輸出流寫入基本數據類型
         dataOutputStream.writeDouble(Math.random());
         dataOutputStream.writeBoolean(true);
         dataOutputStream.writeByte(100);
         dataOutputStream.writeChar('A');

         byte[] bytes = byteArrayOutputStream.toByteArray();
         
         //使用數據輸入流讀取基本數據類型
         DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(new ByteArrayInputStream(bytes));

         System.out.println(dataInputStream.readDouble());
         System.out.println(dataInputStream.readBoolean());
         System.out.println(dataInputStream.readByte());
         System.out.println(dataInputStream.readChar());

         dataOutputStream.close();
         dataInputStream.close();
         
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

該代碼使用ByteArrayOutputStream將寫入的基本數據類型數據轉換為位元組數組，然後使用DataInputStream讀取並列印輸出讀取的數據。這裡首先通過writeDouble()、writeBoolean()、writeByte()和writeChar()等方法向數據輸出流寫入數據類型，然後將其轉換為位元組數組。這裡需要注意的是寫入和讀取應該是對應的，在讀取時也應該按寫入的類型按順序讀取。

六、總結

在Java輸入輸出流中，我們通過講解文件輸入輸出流、位元組數組輸入輸出流、字元輸入輸出流和數據輸入輸出流等方式，詳細介紹了Java輸入輸出相關知識。輸入輸出流是Java程序與外界交互的橋樑，可以讀寫各種類型的數據。涉及到輸入輸出流操作時，需要注意流的關閉，以免導致資源泄漏。