Java程序员面试宝典——第7章 输入输出流.pdf

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1、 第 7 章 输入/输出流 125 第 7 章 输入/输出流 输入与输出是任何计算机程序都需要涉及的问题，Java 程序也不例外。Java 是伴随着网络的发展而发展的，而 I/O（输入与输出）正是网络通信的基础，Java 的 I/O 设计是很合理的，使用起来也非常方便。关于 IO 的 API 是相当的多，不可能全部都记住，也不可能全都会用，关键在于理解 java.io 包下的 API 的几个核心概念。例如，流、字节流、字符流、缓存等，大多数的类或接口都是围着这些概念来进行的。本章将讲解包含关于 Java 的 I/O的一些常见面试题，并且分析这些题目和知识点，帮助读者梳理这些方面的知识。7.1

2、File 类 磁盘是数据的主要存储目的地。磁盘存储数据最基本的单位就是一个文件（File）。Java提供了关于文件的各种 API，包括：File、FileInputStream、FileOutputString、RandomAccessFile等，对这些接口和类的熟练使用是许多开发所必须的。面试题 071 目录和文件操作 目录和文件是磁盘树形结构中最基本的组成单元，Java 用 File 类来统一表示它们，也是通过它来完成目录和文件的创建、删除、查询等操作。本例在回答该问题的同时，详细地讲解关于 File 类的使用方法。【出现频率】【关键考点】File 类的概念；如何用 File 类来操作目录

3、和文件。【考题分析】Java 对待目录和文件都统一使用 File 来表示，并且在创建 File 对象的时候，并不检查该目录或文件是否存在，只作为一种代表，开发者在需要时使用 isDirectory()或 isFile()方法进行判断。以下代码为一个操作目录和文件示例程序。import java.io.File;import java.io.IOException;public class FileDirTest public static void main(String args)File file1=new File(D:/test/a.txt);/创建文件对象 file1 if(!fil

4、e1.exists()/判断它是否已经存在 try file1.createNewFile();/创建新文件 第 3 篇 Java 高级特性 126 catch(IOException e)e.printStackTrace();File dir=new File(D:/test);/创建 dir 目录对象 if(dir.isDirectory()/判断它是否为目录 String files=dir.list();/调用 list()方法获取它的所有文件 for(String fileName:files)/遍历文件 /用目录和文件名生成 File 对象 File f=new File(dir

5、.getPath()+File.separator+fileName);/进行分类打印 if(f.isFile()System.out.println(file:+f.getName();else if(f.isDirectory()System.out.println(dir:+f.getName();本示例程序的功能很简单，首先检查“d:/test”文件夹是否存在文件 a.txt，若不存在则创建一个新文件。然后，将该文件夹下的所有文件和目录遍历以后，分类打印出来。其中，以下是一些 File 类经常会使用的方法。构造方法：一般可以通过传递字符串形式的文件路径的方式来创建 File 对象，其中

6、 File 并不会检查该目录或文件是否已经存在；isDirectory()和 isFile()方法：用于检查该 File 对象所代表的是目录还是普通文件；createNewFile()方法：创建新文件，采用 File 对象所存储的路径和文件名进行创建；list()方法：用于目录，得到目录下所有的文件名，类型为字符串数组；getName()方法：得到文件名，不包含它的路径；delete()方法：删除文件。说明：Java 的 I/O 操作一般都需要进行异常检查，大多数时候均是 IOException。【答案】Java 提供了 java.io.File 类对目录和文件进行操作。主要的操作方法包括：路

7、径字符串构造方法、isDirectory、isFile、createNewFile、list、getName、delete。面试题 072 写一个复制文件的程序 本题目主要考察的是面试者对 FileInputStream 和 OutputStream 的使用，本质上也就是先从一个文件读出数据，然后再往另外一个文件写入数据。本例在回答该问题的同时，详细地讲解关于 File 输入/输出流的使用方法。【出现频率】【关键考点】InputStream 的使用方法；OutputStream 的使用方法。第 7 章 输入/输出流 127【考题分析】Java 的所有数据读/写，都是通过流进行的，因此要完成一个

8、复制文件的程序，就得有两个流对象，一个是输入流，另一个是输出流。其中，FileInputStream 类中最主要是 read()方法，通过它把数据从流中读到内存里来。read()方法的参数为一个 byte 数组，有一点像缓存，也就是把数据线读到内存中暂存，然后再进行相关操作。而 FileOutputStream 是用于打开一个输出流的，这里就需要把 byte 数组中的数据写入到输入流中。如果每次读出的数据等于 byte 数组的大小，就可以直接把数据写出；如果数据不足 byte 数组那么大，则需要控制写出数据的长度，也就是 read()方法的返回值。根据以上的思路，该程序具体如下所示：impor

9、t java.io.FileInputStream;import java.io.FileOutputStream;import java.io.IOException;public class FileCopy public static void main(String args)throws IOException /生成输入文件的输入流对象 FileInputStream fin=new FileInputStream(d:/test/a.txt);/生成输出文件的输出流对象 FileOutputStream fout=new FileOutputStream(d:/test/b.tx

10、t);byte buff=new byte256;/定义一个永固暂存数据的 byte 数组 int len=0;/每次读取数据的长度 /循环读取到 buff 中，如果文件到底，则读取数据的长度小于 0 while(len=fin.read(buff)0)fout.write(buff,0,len);/把数据一次写进输出文件中 fin.close();/关闭输入流 fout.close();/关闭输出流 以上的文件路径是用硬代码写的，而实际的程序应该是从命令提示窗口中接收文件路径参数，也就是命令行参数。读者可以把以上的示例代码进行修改，用 main()方法的 args参数来获取输入和输出文件名。

11、注意：程序的最后两行代码是关闭输入和输出流。其实，关闭流是一种非常重要的编程习惯。如果不关闭流，就会造成资源的浪费，从而影响程序的性能，还有可能会让文件锁住，其他程序无法操作它。【答案】本题目的设计思路可以有以下几个步骤。（1）用被复制文件的路径创建一个 InputStream 对象。（2）用复制文件的新路径创建一个 OutputStream 对象。（3）用 read()方法循环把数据读出到一个 byte 数组中，直到读出数据的长度小于 0。（4）用 write()方法把 byte 数组中的字节写入输出流。（5）最后关闭输入流和输出流。第 3 篇 Java 高级特性 128 面试题 073 如

12、何使用随机存取文件 RandomAccessFile 类 InputStream 和 OutputStream 都只能单方面的读和写文件的内容，如果有随机的读取和写入文件内容的需要那又该怎么办呢？Java 为开发者提供了一个 RandomAccessFile 类，它就是专门用来随机存取文件内容的。通过回答本例问题，可以了解到 RandomAccessFile 类的常见用法。【出现频率】【关键考点】RandomAccessFile 的用法【考题分析】RandomAccessFile 操作文件内容的时候，就好像操作一块内存区域一样。把字节用下标数字来进行定位，通过调用 RandomAccessFi

13、le 的 API 方法，把指针的指向进行移动，达到随机存取数据的目的，主要的方法如下：length()。得到文件内容的字节长度。seek()。设置到此文件开头测量到的文件指针偏移量，在该位置发生下一个读取或写入操作。read()和 write()。读取和写入字节数据。以下是将文件中所有字母 a 都换成字母的 c 的示例程序。public class RanAccFileTest public static void main(String args)throws IOException /创建随机读取文件对象 RandomAccessFile file=new RandomAccessFile

14、(d:/test/a.txt,rw);/遍历 file 的字节数据 for(int i=0;i 0)fout.write(buff,0,len);/把数据一次写进输出文件中 fin.close();/关闭输入流 fout.close();/关闭输出流 第 3 篇 Java 高级特性 130 read()和 write()方法，是字节流的主要使用方法，它们的处理目标通常是一个 byte 数组，也就是把这些 byte 写入或读出。byte 是计算机的基本单位，所以字节流可以应付几乎所有的流的处理。只不过，在处理具体数据格式的时候，效率没有具体的实现类高，如字符格式、对象格式等。但是，字节流式一切流

15、的基础，其他的高级流类型都是基于字节流模型的。【答案】字节流处理的是计算机最基本的单位 byte，它可以处理任何数据格式的数据。主要的操作对象就是 byte 数组，通过 read()和 write()方法把 byte 数组中的数据写入或读出。面试题 075 字符流的处理方式 针对文本文件，Java 提出了字符流的概念，使用字符流来写入和读出字符数据。无需再使用字节流进行包装，Java 已经为开发者提供了现成的字符流处理的接口和类。在现 实的开发中，字符数据是最常用的数据格式，如何针对不同的字符需要进行类型的选择 也是开发中需要具备的技能。通过回答本例问题，可以了解到字符流的相关概念和使用 方法

16、。【出现频率】【关键考点】字符流的概念；字符流的使用方法。【考题分析】字符流是由字节流包装而来，它的输入和输出流类型包括 StringReader 和 StringWriter、BufferedReader和BufferedWriter。对于前者，它们的使用方法与字节流类似，主要还是read()和 write()方法，而后者除了基本的 read()和 write()以外，有一个功能是在读取文章类型的文本文件时经常需要的，那就是 readLine()方法。字符流对象的创建的时候，一般是需要提供一个输入或输出流的。例如，在创建BufferedReader 或 BufferedWriter 对象的时

17、候，需要提供一个 InputStreamReader 或InputStreamWriter 对 象。另外，对于特 定字符 格式的文本 内容，还 需要在创建InputStreamReader 或 InputStreamWriter 对象的时候，提供字符格式类型作为构造方法的参数，以下是一段示例代码：import java.io.BufferedReader;import java.io.FileInputStream;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.InputStreamReader;pub

18、lic class ReaderTest public static void main(String args)throws IOException InputStream in=new FileInputStream(d:/test/a.txt);/获取输入流 /得到 InputStreamReader 对象 InputStreamReader isr=new InputStreamReader(in,GBK);BufferedReader br=new BufferedReader(isr);/创建 Reader 对象 /创建 StringBuffer 对象，临时保存字符内容 Strin

19、gBuffer sb=new StringBuffer();第 7 章 输入/输出流 131 String str=null;while(str=br.readLine()!=null)/循环读取一行数据 sb.append(str);/加入字符串 System.out.println(a.txt content:+sb);/打印内容 br.close();/关闭流 以上的代码中，用 GBK 的编码方式读取文本文件的内容，也就是说，开发者不用去关心字节是如何被组装成字符的，而只需要直接使用即可。另外，readLine()方法也是一个很有用的方法，它直接就得到一行的字符数据，并返回 String

20、 对象，开发者也就不用手动的去用 char 数组进行中转保存了。另外，对于字符输出流来说，还可以使用 PrintWriter 类，它提供了一个非常有用的println()方法，例如下面的代码：PrintWriter pw=new PrintWriter(new FileOutputStream(d:/test/b.txt);pw.println(a);pw.println(b);pw.println(c);pw.close();以上代码就是在文件中打印了 3 行文字，分别是：a、b 和 c。【答案】字符流是由字节流包装而来，它的输入和输出流类型包括 StringReader 和 StringW

21、riter、BufferedReader 和 BufferedWriter。字符流 API 的基本使用思路有以下步骤：（1）获取输入或输出流对象。可以从 File 得到，也可以从网络或其他地方得到。（2）根据特定的字符格式创建 InputStreamReader 或 InputStreamWriter 对象。（3）使用 read()或 readLine()方法，得到数据。或使用 write()或 print()方法进行字符 输出。（4）最后关闭 reader 或 writer。7.3 序 列 化 Java 对象可不可以被保存在文件中呢？答案是可以的，那就是使用 Java 的可序列化的功能。可序

22、列化是数据持久化的一种方案，它的应用非常广泛，例如 Tomcat 保存 session数据就会使用到它。本节将集中讨论有关 Java 序列化的常见面试题。面试题 076 什么是序列化 序列化，目前已经得到大多数计算机语言的支持，Java 也不例外。Java 的序列化功能是作为 I/O 功能的一个子项，它的使用也是比较方便的。本例在回答该问题的同时，将更详细地讲解 Java 的序列化的工作原理。【出现频率】第 3 篇 Java 高级特性 132【关键考点】序列化的概念【考题分析】序列化，又称为“串化”，可以形象的把它理解为把 Java 对象内存中的数据采编成一串二进制的数据，然后把这些数据存放在

23、可以持久的数据存储设备，如磁盘。当需要还原这些数据的时候，再通过反序列化的过程，把对象又重新还原到内存中。java.io.Serializable 接口是可以进行序列化的类的标志性接口，该接口本身没有任何需要实现的抽象方法。它仅仅是用来告诉 JVM 该类的对象的可以进行序列化的，并且它的序列化 ID 由静态的 serialVersionUID 变量提供。serialVersionUID 变量其实是一个静态的 long 型的常量，它的作用在序列化和反序列化的过程中，起到了辨别一个类的作用。在反序列化的时候，如果两个类的类名完全相同，就通过 serialVersionUID 来判断该类是否符合要求

24、，如果不行，则抛出异常。Java 的 I/O 提供了一对类用作对象的序列化和反序列化，主要包括 ObjectOutputStream和 ObjectInputStream。它们的用法与字节流相似，只不过此时处理的是对象，而不仅仅是字节数据了。【答案】序列化本质上就是把对象内存中的数据按照一定的规则，变成一系列的字节数据，然后再把这些字节数据写入到流中。而反序列化的过程相反，先读取字节数据，然后再重新组装成 Java 对象。所有需要进行序列化的类，都必须实现 Serializable 接口，必要时还需要提供静态的常量 serialVersionUID。面试题 077 如何序列化和反序列化一个 J

25、ava 对象 Java 既然对序列化和反序列化提供了支持，那肯定就会提供相应的接口或类，以方便开发者使用，其中主要就体现为：ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream。本例在回答该问题的同时，全面地讲解 Java 的序列化相关的 I/O 的 API 的使用方法。【出现频率】【关键考点】序列化的概念和用法；ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 的使用方法。【考题分析】Java 的 I/O 提供了一对类用作对象的序列化和反序列化，它们是 ObjectOutputStream和 ObjectInputStream。它们的用法与

26、基本的字节流比较类似，只不过写入和读出方法为：readObject()和 writeObject()。以下是一个序列化和反序列化一个学生对象的示例：import java.io.FileInputStream;import java.io.FileOutputStream;import java.io.IOException;import java.io.ObjectInputStream;import java.io.ObjectOutputStream;import java.io.Serializable;第 7 章 输入/输出流 133/学会类，实现 Serializable 接口 c

27、lass Student implements Serializable /序列化 ID private static final long serialVersionUID=1L;private String name;/学生姓名 private int age;/年龄 /setters and getters public String getName()return name;public void setName(String name)this.name=name;public int getAge()return age;public void setAge(int age)thi

28、s.age=age;public class SerialTest public static void main(String args)throws IOException,ClassNotFoundException Student stu=new Student();/创建一个学生对象 stu.setAge(20);/设置年龄为 20 stu.setName(zhangsan);/设置姓名为 zhangsan /创建一个对象输出流 ObjectOutputStream oos =new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(d:/test/ob

29、j.dat);oos.writeObject(stu);/把对象写入输出流 oos.close();/关闭流 /创建一个对象输入流 ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(new FileInputStream (d:/test/obj.dat);Object obj=ois.readObject();/读出已经序列化的对象 Student stuBak=(Student)obj;/进行类型的转换 /打印数据在控制台，检查序列化和反序列化是否成功 System.out.println(stu name is +stuBak.getName();S

30、ystem.out.println(stu age is +stuBak.getAge();注意：以上的示例中，Student 类只有两个成员变量，分别是 int 和 String 类型。如果，需要序列化的类包含其他的引用类型的成员变量，则它所包含的这些类也是需要实现 Serializable 接口的，并且这样的关系是循环嵌套一直到底的。【答案】对于对象的输出和输入，Java 的 I/O 体系中主要提供了 ObjectOutputStream和 ObjectIn-putStream 两个类以供开发者使用，它们的基本使用思路有以下步骤。（1）让需要序列化的类实现 java.io.Serializ

31、able 接口。（2）提供静态的 long 型的常量 serialVersionUID。（3）如果是序列化对象，则用一个输出流创建一个 ObjectOutputStream 对象，然后调用 writeObject()方法。第 3 篇 Java 高级特性 134（4）如果是反序列化，首先使用一个输入流创建一个 ObjectInputStream 对象。然后调用 readObject()方法，得到一个 Object 类型的对象。最后再做类型的强制转换。（5）最后关闭流。7.4 小 结 本章讲解了一些 Java 的 I/O 的面试题，包含了目录和文件的操作、字节流、字符流和对象存储（序列化和反序列化）等方面的问题。I/O 是 Java 的一个很重要的知识点，也是一个比较难以理解的知识点，它是网络编程的基础，网络数据的传输是基于 Java 基本的 I/O知识。理解 Java 的 I/O，关键在于理解流的概念，所有的数据的输入与输出都是根据流而建立的模型。读者在多加练习的同时，应该认真思考每一种 I/O 情况使用哪种原理，这样才能把 I/O 的知识掌握透彻。