举例讲解Java中的Stream流概念

1、基本的输入流和输出流
流是 Java 中最重要的基本概念之一。文件读写、网络收发、进程通信，几乎所有需要输入输出的地方，都要用到流。

流是做什么用的呢？就是做输入输出用的。为什么输入输出要用“流”这种方式呢？因为程序输入输出的基本单位是字节，输入就是获取一串字节，输出就是发送一串字节。但是很多情况下，程序不可能接收所有的字节之后再进行处理，而是接收一点处理一点。比方你下载魔兽世界，不可能全部下载到内存里再保存到硬盘上，而是下载一点就保存一点。这时，流这种方式就非常适合。

在 Java 中，每个流都是一个对象。流分为两种：输入流(InputStream)和输出流(OutputStream)。对于输入流，你只要从流当中不停地把字节取出来就是了；而对于输出流，你只要把准备好的字节串传给它就行。

流对象是怎么获得的呢？不同的外部系统，获取流的方式也不同。例如，文件读写就要创建 FileInputStream/FileOutputStream 对象，而网络通信是通过 Socket 对象来获取输入输出流的。一般来说，如果一个类有 getInputStream() 或 getOutputStream() 这样的方法，就表明它是通过流对象来进行输入输出的。
 
InputStream 是输入流，下面是一个通过 InputStream 读取文件的例子：

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.util.Arrays;

/**
 * 通过流读取文件
 */
public class ReadFileDemo {

 // 程序入口
 public static void main(String[] args) {
  String path = "c:/boot.ini";
  File file = new File(path);

  // 创建输入流
  InputStream is;
  try {
   is = new FileInputStream(file);
  } catch (FileNotFoundException e) {
   System.err.println("文件 " + path + " 不存在。");
   return;
  }

  // 开始读取
  byte[] content = new byte[0];  // 保存读取出来的文件内容
  byte[] buffer = new byte[10240]; // 定义缓存

  try {
   int eachTime = is.read(buffer); // 第一次读取。如果返回值为 -1 就表示没有内容可读了。
   while (eachTime != -1) {
    // 读取出来的内容放在 buffer 中，现在将其合并到 content。
    content = concatByteArrays(content, buffer, eachTime);
    eachTime = is.read(buffer); // 继续读取
   }
  } catch (IOException e) {
   System.err.println("读取文件内容失败。");
   e.printStackTrace();
  } finally {
   try {
    is.close();
   } catch (IOException e) {
    // 这里的异常可以忽略不处理
   }
  }

  // 输出文件内容
  String contentStr = new String(content);
  System.out.println(contentStr);
 }

 /**
  * 合并两个字节串
  *
  * @param bytes1  字节串1
  * @param bytes2  字节串2
  * @param sizeOfBytes2 需要从 bytes2 中取出的长度
  *
  * @return bytes1 和 bytes2 中的前 sizeOfBytes2 个字节合并后的结果
  */
 private static byte[] concatByteArrays(byte[] bytes1, byte[] bytes2, int sizeOfBytes2) {
  byte[] result = Arrays.copyOf(bytes1, (bytes1.length + sizeOfBytes2));
  System.arraycopy(bytes2, 0, result, bytes1.length, sizeOfBytes2);
  return result;
 }
}

虽然写得很啰嗦，但这确实是 InputStream 的基本用法。注意，这只是一个例子，说明如何从输入流中读取字节串。实际上，Java 提供更简单的方式来读取文本文件。以后将会介绍。

相比从流中读取，使用 OutputStream 输出则是非常简单的事情。下面是一个例子：

import java.io.OutputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.util.Date;

/**
 * 将当前日期保存到文件
 */
public class SaveFileDemo {

 public static void main(String[] args) throws IOException {
  String path = "c:/now.txt";

  File file = new File(path);
  if (!file.exists() && !file.createNewFile()) {
   System.err.println("无法创建文件。");
   return;
  }

  OutputStream os = new FileOutputStream(file); // 创建输出流（前提是文件存在）
  os.write(new Date().toString().getBytes());  // 将当前时间写入文件
  os.close();          // 必须关闭流，内容才会写入文件。
  System.out.println("文件写入完成。");
 }
}

 
Java 还提供其它的流操作方式，但它们都是对 InputStream 和 OutputStream 进行扩展或包装。所以这两个类是基础，必须要理解它们的使用。

2、Reader 和 Writer
介绍了 InputStream 和 OutputStream，接下来介绍 Reader 和 Writer。这两个类其实就是将 InputStream 和 OutputStream 包装了一下。不过它们处理的不是字节(byte)，而是字符(char)。如果一个流当中的内容都是文本，那么用 Reader/Writer 处理起来会简单些。下面是一个用 Reader 读取文本文件的例子：

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.io.Reader;

/**
 * 读取文本文件
 */
public class ReadTextFileDemo {

 // 程序入口
 public static void main(String[] args) {
  String path = "c:/boot.ini";
  String content = "";

  try {
   Reader reader = new FileReader(path);
   char[] buffer = new char[10240];
   int count;

   while ((count = reader.read(buffer)) != -1) {
    content += new String(buffer, 0, count);
   }
  } catch (IOException e) {
   System.err.println("读取文件失败。");
   e.printStackTrace();
  }

  System.out.println(content);
 }

}

至于如何用 Writer 将文本内容写入文件，这里就不给出例子了，看官自己试着写一下吧。

上面这个例子，仍然不是读取文本文件最常用的方式。Java 提供 BufferedReader，我们通常用它来读取文本文件。下面是一个例子：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

/**
 * 用 BufferedReader 读取文本文件
 */
public class ReadTextDemo2 {

 public static void main(String[] args) {
  String path = "c:/boot.ini";
  String content = "";

  try {
   BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(path));
   String line;
   while ((line = reader.readLine()) != null) {
    content += line + "/n";
   }
  } catch (IOException e) {
   System.err.println("读取文件失败。");
   e.printStackTrace();
  }

  System.out.println(content);
 }
}

3、对象序列化
对象序列化也是流应用的一个重要方面。序列化就是把一个对象转换成一串字节，既可以保存起来，也可以传给另外的 Java 程序使用。ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 就是专门用来进行序列化和反序列化的。下面就是一个简单的例子：

import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.Serializable;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.EOFException;

/**
 * ObjectOutputStream/ObjectInputStream 示例。
 * 这两个类分别用于序列化和反序列化。
 */
public class SerializationDemo {

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    String path = "c:/persons.data";
    File f = new File(path);
    if (!f.exists()) {
      f.createNewFile();
    }

    writePersons(path);
    readPersons(path);
  }

  // 从指定的文件中读取 Person 对象
  private static void readPersons(String path) throws IOException, ClassNotFoundException {
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(path));

    Person p;
    while (true) {
      try {
        p = (Person) ois.readObject();
        System.out.println(p);
      } catch (EOFException e) {
        break;
      }
    }
  }

  // 将 Person 对象保存到指定的文件中
  private static void writePersons(String path) throws IOException {
    Person[] persons = new Person[]{
        new Person("张三", 23),
        new Person("李四", 24)
    };

    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(path));
    for (Person person : persons) {
      oos.writeObject(person);
    }
    oos.close();
  }

  ///////////////////////////////////////////////////////////

  private static class Person implements Serializable {

    private String name;

    private int age;

    public Person() {
    }

    public Person(String name, int age) {
      this.name = name;
      this.age = age;
    }

    public String getName() {
      return name;
    }

    public void setName(String name) {
      this.name = name;
    }

    public int getAge() {
      return age;
    }

    public void setAge(int age) {
      this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
      return "Person{" +
          "name='" + name + '/'' +
          ", age=" + age +
          '}';
    }
  }
}

这个例子里面看不到字节和字符的读写，因为这两个类都包装好了。上面只是一个简单的例子，序列化要写好的话还是有不少讲究的。想深入了解序列化，可以看看这里。本文只关注跟流有关的部分。其实序列化用的很少，因为序列化降低了灵活性，所以可以不用的话一般都不会用。