Java编程那些事儿84——IO简介

Java编程那些事儿84——IO简介

陈跃峰

出自：http://blog.csdn.net/mailbomb

第十一章 I/O处理

I/O(Input/Output)是输入和输出的简称，在Java语言中所有和输入输出有关的都属于IO处理技术，例如包含文件的读写和网络数据的发送等。

其实整个计算机实现功能时最主要的就是IO，用户使用鼠标、键盘等输入设备向程序输入数据，程序进行一定的逻辑处理，然后再将处理结果以一定的形式显示到显示器等输出设备上。

I/O处理技术是Java语言中实现文件操作、内存操作、控制台输入以及网络编程的基础，但是由于I/O技术本身的设计原因，也使得I/O处理技术的难度比较大，需要花费比较大的精力进行学习。

11.1 I/O简介

IO是输入和输出的简称，在实际的使用时，输入和输出是有方向的。就像现实中两个人之间借钱一样，例如A借钱给B，相对于A来说是借出，而相对于B来说则是借入。所以在程序中提到输入和输出时，也需要区分清楚是相对的内容。

在程序中，输入和输出都是相对于当前程序而言的，例如从硬盘上读取一个配置文件的内容到程序中，则相当于将文件的内容输入到程序内部，因此输入和“读”对应，而将程序中的内容保存到硬盘上，则相当于将文件的内容输出到程序外部，因此输出和“写”对应。熟悉输入和输出的对应关系，将有助于后续内容的学习。

在Java语言中，输入和输出的概念要比其它语言的输入和输出的概念涵盖的内容广泛得多，不仅包含文件的读写，也包含网络数据的发送，甚至内存数据的读写以及控制台数据的接收等都由IO来完成。

为了使输入和输出的结构保持统一，从而方便程序员使用IO相关的类，在Java语言的IO类设计中引入了一个新的概念——Stream(流)。

由于在进行IO操作时，需要操作的种类很多，例如文件、内存和网络连接等，这些都被称作数据源(data source)，对于不同的数据源处理的方式是不一样的，如果直接交给程序员进行处理，对于程序员来说则显得比较复杂。

所以在所有的IO类设计时，在读数据时，JDK API将数据源的数据转换为一种固定的数据序列，在写数据时，将需要写的数据以一定的格式写入到数据序列，由JDK API完成将数据序列中的数据写入到对应的数据源中。这样由系统完成复杂的数据转换以及不同数据源之间的不同的变换，从而简化程序员的编码。

IO的这种设计就和城市中的供水和排水系统设计是一样的，在供水的时候，水源有江河水、湖水和地下水等不同类型，由自来水公司完成把水源转换为对应的水流。而在排水系统设计时，只需要将污水排入污水管道即可，至于这些污水是怎么被处理的，则不需要关心，这样也简化了家庭用水的处理。

IO设计中这种数据序列被形象的称作流(Stream)。通过使用流的概念，使程序员面对不同的数据源时只需要建立不同的流即可，而底层流实现的复杂性则由系统完成，从而使程序员不必深入的了解每种数据源的读写方式，从而降低了IO编程的复杂度。

在整个IO处理中，读数据的过程分为两个步骤：1、将数据源的内容转换为流结构，该步骤由JDK API完成，程序员只需要选择合适的流类型即可。2、从流中读取数据，该步骤由程序员完成，流中数据的顺序和数据源中数据的存储顺序保持一致。

写数据的过程也分为两个步骤：1、为连接指定的数据源而建立的专门的流结构，该步骤由JDK API完成，程序员只需要选择合适的流类型捷克。2、将数据以一定的格式写入到流中，该步骤由程序员完成，写入流中的数据的顺序就是数据在数据源中的存储顺序。最后，当数据写入流中以后，可以通过一定的方式把流中的数据写入数据源，或者当流被关闭时，系统会自动将流中的数据写入数据源中。

这样，在整个IO类设计时，将最复杂的和数据源操作的部分由JDK API进行完成，而程序员进行编程时，只需要选择合适的流类型，然后进行读写即可。

和现实的结构一样，IO中的流也是有方向的，用于读的流被称作输入流(Input Stream)，用于写的流被称作输出流(Output Stream)。则进行读写的时候需要选择合适的流对象进行操作。

流结构的示意图如下所示：

读数据流示意图

写数据流示意图

而由于Java语言使用面向对象技术，所以在实现时，每个流类型都使用专门的类进行代表，而把读或写该类型数据源的逻辑封装在类的内部，在程序员实际使用时创建对应的对象就完成了流的构造，后续的IO操作则只需要读或写流对象内部的数据即可。这样IO操作对于Java程序员来说，就显得比较简单，而且比较容易操作了。