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java基础知识之FileInputStream流的使用

Java开发
2023-08-11

java基础知识之FileInputStream流的使用 目录 一.File流概念 二.FileInputStream 1)FileInputStream概念 2)构造方法 3)FileInputStream常用API 三.三种read方法效率比较 一.File流概念 JAVA中针对文件的读写操作设置了一系列的流,其中主要有FileInputStream,FileOutputStream,FileR

目录
  • 一、File流概念
  • 二、FileInputStream
    • 1）FileInputStream概念
    • 2）构造方法
    • 3）FileInputStream常用API
  • 三、三种read方法效率比较

一、File流概念

JAVA中针对文件的读写操作设置了一系列的流，其中主要有FileInputStream,FileOutputStream,FileReader,FileWriter四种最为常用的流

二、FileInputStream

1）FileInputStream概念

FileInputStream流被称为文件字节输入流，意思指对文件数据以字节的形式进行读取操作如读取图片视频等

2）构造方法

2.1）通过打开与File类对象代表的实际文件的链接来创建FileInputStream流对象


public FileInputStream(File file) throws FileNotFoundException{}

若File类对象的所代表的文件不存在;不是文件是目录;或者其他原因不能打开的话，则会抛出FileNotFoundException


    /**
     *
     * 运行会产生异常并被扑捉--因为不存在xxxxxxxx这样的文件
     */
public static void main(String[] args)
    {
        File file=new File("xxxxxxxx"); //根据路径创建File类对象--这里路径即使错误也不会报错，因为只是产生File对象，还并未与计算机文件读写有关联

        try
        {
            FileInputStream fileInputStream=new FileInputStream(file);//与根据File类对象的所代表的实际文件建立链接创建fileInputStream对象
        }
        catch (FileNotFoundException e)
        {

           System.out.println("文件不存在或者文件不可读或者文件是目录");
        }
    }

2.2）通过指定的字符串参数来创建File类对象，而后再与File对象所代表的实际路径建立链接创建FileInputStream流对象


public FileInputStream(String name) throws FileNotFoundException

通过查看源码，发现该构造方法等于是在第一个构造方法的基础上进行延伸的，因此规则也和第一个构造方法一致


    public FileInputStream(String name) throws FileNotFoundException {
        this(name != null ? new File(name) : null);
    }

2.3）该构造方法没有理解---查看api是指使用的fdObj文件描述符来作为参数，文件描述符是指与计算机系统中的文件的连接，前面两个方法的源码中最后都是利用文件描述符来建立连接的


public FileInputStream(FileDescriptor fdObj)

3）FileInputStream常用API

3.1）从输入流中读取一个字节返回int型变量，若到达文件末尾，则返回-1


public int read() throws IOException

理解读取的字节为什么返回int型变量

1、方法解释中的-1相当于是数据字典告诉调用者文件已到底，可以结束读取了，这里的-1是Int型

2、那么当文件未到底时，我们读取的是字节，若返回byte类型，那么势必造成同一方法返回类型不同的情况这是不允许的

3、我们读取的字节实际是由8位二进制组成，二进制文件不利于直观查看，可以转成常用的十进制进行展示，因此需要把读取的字节从二进制转成十进制整数，故返回int型

4、 因此结合以上3点，保证返回类型一致以及直观查看的情况，因此该方法虽然读取的是字节但返回int型

read方法读取实例--最后输出内容和字符内容一致是123


package com.test;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
public class FileStream
{
    /**
     *
     *
     */
    public static void main(String[] args)
    {
        //建立文件对象
        File file=new File("C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\1.txt");
        try
        {
            //建立链接
            FileInputStream fileInputStream=new FileInputStream(file);
            int  n=0;
            StringBuffer sBuffer=new StringBuffer();
            while (n!=-1)  //当n不等于-1,则代表未到末尾
            {
               n=fileInputStream.read();//读取文件的一个字节(8个二进制位),并将其由二进制转成十进制的整数返回
               char by=(char) n; //转成字符
               sBuffer.append(by);
            }
           System.out.println(sBuffer.toString());
        }
        catch (FileNotFoundException e)
        {
           System.out.println("文件不存在或者文件不可读或者文件是目录");
        }
        catch (IOException e)
        {
           System.out.println("读取过程存在异常");
        }
    }
}

3.2）从输入流中读取b.length个字节到字节数组中，返回读入缓冲区的总字节数，若到达文件末尾，则返回-1


public int read(byte[] b) throws IOException

1. 我们先设定一个缓冲区即字节数组用于存储从流中读取的字节数据，该数组的长度为N

2. 那么就是从流中读取N个字节到字节数组中。但是注意返回的是读入的总字节数而并不是N，说明有的时候实际读入的总字节数不一定等于数组的长度

3. 文件的内容是12345.那么流中一共有5个字节，但是我们设定的字节数组长度为2.那么会读取几次？每次情况是怎么样的？


public class FileStream
{
    public static void main(String[] args)
    {
        //建立文件对象
        File file=new File("C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\1.txt");
        try
        {
            //建立链接
            FileInputStream fileInputStream=new FileInputStream(file);

            int  n=0;
            byte[] b=new byte[2];
            int i=0;
            while (n!=-1)  //当n不等于-1,则代表未到末尾
            {
               n=fileInputStream.read(b);//返回实际读取到字节数组中的字节数
               System.out.println(n);
               System.out.println(Arrays.toString(b)); //读取后的字节数组内容
               i++;
               System.out.println("执行次数："+i);
            }
            System.out.println(new String(b));
        }
        catch (FileNotFoundException e)
        {
           System.out.println("文件不存在或者文件不可读或者文件是目录");
        }
        catch (IOException e)
        {
           System.out.println("读取过程存在异常");
        }
    }
}

实际执行结果如下：

可以看出，数组长度为2，因此第一次读取2个字节到数组中，数组已经被填满。流中还剩余3个字节继续读取

第二次读取，仍然读取2个字节到数组中，数组内容被替换。此时流中只剩余1个字节，根据API说明，读取数组长度（2）个字节到数组中，但接下来已经无法继续读取2个字节了， 是否就应该停止了？

实际过程中并未停止，而是进行了第三次读取，只读取了剩余1个字节，并顶替到了数组的0下标位置中。

接下来第4次读取，才发现移到末尾，而后返回-1.停止读取

所以此处存疑-----为什么当剩余只有1个字节，而要求是读取2个字节时，还可以继续读取？

那么我们查看此方法源码，发现其本质是调用的其它方法readBytes(b, 0, b.length);


public int read(byte b[]) throws IOException {
        return readBytes(b, 0, b.length);
    }

继续查看readBytes(b, 0, b.length)方法是native方法代表该方法是有实现体的但不是在JAVA语言中实现的导致没办法看具体实现

但是可以理解参数b是我们设置的数组，0是int型，最后一个参数是数组的长度


 private native int readBytes(byte b[], int off, int len) throws IOException;

那么我们查看FileInputStream的父类InputStream，发现有关于这个方法的实现，

我们现在考虑第三次读取的时候方法执行情况，此时b是[51,52].off 是0，len是2。数据流中就只有一个字节存在了

if else if的这个条件判断发现都不符合，继续往下执行。

read()--该方法代表从流中读取一个字节，而流中此时刚好还有一个字节存在，该方法执行没有问题。返回值为53

继续往下执行发现b[0]=(byte)53.也就是将读取到的int型转为字节并存储在数组中的第一个位置，此时数组内容为[53,52]

继续执行进入for循环，此时流中已没有字节，那么read()方法返回未-1退出循环。返回变量i的值即是1.

也就是此次方法执行读取了1个字节到数组中。且读取到了文件的末尾，因此第4次执行的时候到int c=read()方法时就已经返回-1，并没有替换数组中的值了


  public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
        if (b == null) {
            throw new NullPointerException();
        } else if (off < 0 || len < 0 || len > b.length - off) {
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        } else if (len == 0) {
            return 0;
        }

        int c = read();
        if (c == -1) {
            return -1;
        }
        b[off] = (byte)c;

        int i = 1;
        try {
            for (; i < len ; i++) {
                c = read();
                if (c == -1) {
                    break;
                }
                b[off + i] = (byte)c;
            }
        } catch (IOException ee) {
        }
        return i;
    }

读取过程图解：

4. 假设流中一共有5个字节，但是我们设定的字节数组长度为10,那么读取几次？每次情况是怎么样的？


public class FileStream
{
    public static void main(String[] args)
    {
        //建立文件对象
        File file=new File("C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\1.txt");
        try
        {
            //建立链接
            FileInputStream fileInputStream=new FileInputStream(file);
            int  n=0;
            byte[] b=new byte[10];
            int i=0;
            while (n!=-1)  //当n不等于-1,则代表未到末尾
            {
               n=fileInputStream.read(b);//返回实际读取到字节数组中的字节数
               System.out.println(n);
               System.out.println(Arrays.toString(b)); //读取后的字节数组内容
               i++;
               System.out.println("执行次数："+i);
            }
            System.out.println(new String(b));
        }
        catch (FileNotFoundException e)
        {
           System.out.println("文件不存在或者文件不可读或者文件是目录");
        }
        catch (IOException e)
        {
           System.out.println("读取过程存在异常");
        }
    }
}

执行结果如下：

结合上面提到的源码我们可以发现，源码中的for循环，尽管len是10（数组长度），但是当i=5时，流中的字节已经读取完毕，指针移到文件的末尾，因此不会继续执行for循环。并且返回5，刚好符合结果中第一次实际读取5个字节到数组中。第二次读取时指针已到末尾。因此int c = read()这里返回-1。就已经结束了方法，并没有改变数组也没有再次for循环

但是这种情况存在一个问题：即数组中有5个位置被浪费了，并没有任何数据在里面

具体读取图解：

结合以上两种情况，那么发现在使用read(byte b[])方法时的数组长度至关重要，若长度小于流的字节长度，那么最后得出的内容会出现丢失。若大于流的字节长度，那么最后数组的内存就浪费了，那么就需要根据文件的字节长度来设置数组的长度


byte[] b=new byte[(int) file.length()];

3.3）从输入流中读取最多len个字节到字节数组中(从数组的off位置开始存储字节)，当len为0时则返回0，如果len不为零，则该方法将阻塞，直到某些输入可用为止--此处存疑


public int read(byte[] b,int off,int len) throws IOException

源码如下


  public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
        if (b == null) {
            throw new NullPointerException();
        } else if (off < 0 || len < 0 || len > b.length - off) {
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        } else if (len == 0) {
            return 0;
        }

        int c = read();
        if (c == -1) {
            return -1;
        }
        b[off] = (byte)c;

        int i = 1;
        try {
            for (; i < len ; i++) {
                c = read();
                if (c == -1) {
                    break;
                }
                b[off + i] = (byte)c;
            }
        } catch (IOException ee) {
        }
        return i;
    }

3.4）关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源---即释放与实际文件的连接（查看源码可发现有同步锁锁住资源，因此关闭流释放锁）


public void close() throws IOException

三、三种read方法效率比较

1、查看三种read方法源码，其本质都是利用for循环对内容进行单字节的读取

2、从代码形式看，使用read(byte[] b)较为直观和简便，因此项目中可以此方法为主进行数据读取

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持我们。

本文标题为：java基础知识之FileInputStream流的使用

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