day11-IO流

day11【IO流】

今日内容

  • File类
  • 递归
  • 文件过滤器
  • 字节流
  • 文件复制
  • 字节缓冲流

目标

  • 能够说出File对象的创建方式
  • 能够使用File类常用方法
  • 能够辨别相对路径和绝对路径
  • 能够遍历文件夹
  • 能够解释递归的含义
  • 能够使用递归的方式计算5的阶乘
  • 能够说出使用递归会内存溢出隐患的原因
  • 能够说出IO流的分类和功能
  • 能够使用字节流复制文件
  • 能够使用字节流缓冲流复制文件

第一章 File类

1.1 概述

java.io.File 类是文件和目录路径名的抽象表示,主要用于文件和目录的创建、查找和删除等操作。File类将文件,文件夹和路径封装成了对象,提供大量的方法来操作这些对象。

1.2 File类的静态成员变量

  • static String pathSeparator 与系统有关的路径分隔符。
    • Window操作系统,分隔符是分号。
    • Linux操作系统,分隔符是冒号。
  • static String separator 与系统有关的默认名称分隔符。
    • Window操作系统,名称分割符号为 \。
    • Linux操作系统,名称分隔符号为 /。

1.3 File类构造方法

  • public File(String pathname) :通过将给定的路径名字符串转换为抽象路径名来创建新的 File实例。
  • public File(String parent, String child) :从父路径名字符串和子路径名字符串创建新的 File实例。
  • public File(File parent, String child) :从父抽象路径名和子路径名字符串创建新的 File实例。
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public static void main(String[] args){
// 文件路径名
String pathname = "D:\\aaa.txt";
File file1 = new File(pathname);
System.out.println(file1);

// 通过父路径和子路径字符串
String parent = "d:\\aaa";
String child = "bbb.txt";
File file2 = new File(parent, child);
System.out.println(file2);

// 通过父级File对象和子路径字符串
File parentDir = new File("d:\\aaa");
String child = "bbb.txt";
File file3 = new File(parentDir, child);
System.out.println(file3);
}

注意:

  1. 一个File对象代表硬盘中实际存在的一个文件或者目录。
  2. 无论该路径下是否存在文件或者目录,都不影响File对象的创建。

1.4 File类的获取方法

  • public String getAbsolutePath() :返回此File的绝对路径名字符串。
  • public String getPath() :将此File转换为路径名字符串。
  • public String getName() :返回由此File表示的文件或目录的名称。
  • public long length() :返回由此File表示的文件的长度。
  • public File getParentFile()返回由此File表示的文件或目录的父目录,如果没有父目录,返回null。
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public static void main(String[] args) {
File f = new File("d:/aaa/bbb.java");
System.out.println("文件绝对路径:"+f.getAbsolutePath());
System.out.println("文件构造路径:"+f.getPath());
System.out.println("文件名称:"+f.getName());
System.out.println("文件长度:"+f.length()+"字节");
System.out.ptintln("文件路径的父路径"+f.getParentFile());

File f2 = new File("d:/aaa");
System.out.println("目录绝对路径:"+f2.getAbsolutePath());
System.out.println("目录构造路径:"+f2.getPath());
System.out.println("目录名称:"+f2.getName());
System.out.println("目录长度:"+f2.length());
System.out.ptintln("目录父路径"+f2.getParentFile());
}

1.5 绝对路径和相对路径

  • 绝对路径:从盘符开始的路径,这是一个完整的路径,绝对路径具有唯一性。
  • 相对路径:相对于项目目录的路径,这是一个便捷的路径,开发中经常使用。
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public static void main(String[] args) {
// D盘下的bbb.java文件
File f = new File("D:\\bbb.java");
System.out.println(f.getAbsolutePath());

// 项目下的bbb.java文件
File f2 = new File("bbb.java");
System.out.println(f2.getAbsolutePath());
}

1.6 File类判断方法

  • public boolean exists() :此File表示的文件或目录是否实际存在。
  • public boolean isDirectory() :此File表示的是否为目录。
  • public boolean isFile() :此File表示的是否为文件。
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public static void main(String[] args) {
File f = new File("d:\\aaa\\bbb.java");
File f2 = new File("d:\\aaa");
// 判断是否存在
System.out.println("d:\\aaa\\bbb.java 是否存在:"+f.exists());
System.out.println("d:\\aaa 是否存在:"+f2.exists());
// 判断是文件还是目录
System.out.println("d:\\aaa 文件?:"+f2.isFile());
System.out.println("d:\\aaa 目录?:"+f2.isDirectory());
}

1.7 File类创建删除功能的方法

  • public boolean createNewFile() :当且仅当具有该名称的文件尚不存在时,创建一个新的空文件。
  • public boolean delete() :删除由此File表示的文件或目录。 不进回收站,直接删除。
  • public boolean mkdirs() :创建由此File表示的目录,包括任何必需但不存在的父目录。
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public static void main(String[] args) throws IOException {
// 文件的创建
File f = new File("aaa.txt");
System.out.println("是否存在:"+f.exists()); // false
System.out.println("是否创建:"+f.createNewFile()); // true
System.out.println("是否存在:"+f.exists()); // true

// 目录的创建
File f2= new File("newDir");
System.out.println("是否存在:"+f2.exists());// false
System.out.println("是否创建:"+f2.mkdirs());// true
System.out.println("是否存在:"+f2.exists());// true

// 文件的删除
System.out.println(f.delete());// true

// 目录的删除
System.out.println(f2.delete());// true
}

1.8 File类目录遍历方法

  • public File[] listFiles()返回一个File数组,表示该File目录中的所有的子文件或目录、
  • public File[] listFiles(FileFilter filter)返回一个File数组,表示该File目录中的所有的子文件或目录,filter是文件过滤器,可以过滤不需要的文件。
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public static void main(String[] args) {
File dir = new File("d:\\java_code");
//获取当前目录下的文件以及文件夹对象,只要拿到了文件对象,那么就可以获取更多信息
File[] files = dir.listFiles();
for (File file : files) {
System.out.println(file);
}
}

FileFilter接口

文件过滤器接口,此接口的实现类可以传递给方法listFiles(),实现文件的过滤功能

FileFilter接口方法:

public boolean accept(File path):方法参数就是listFiles()方法获取到的文件或者目录的路径。如果方法返回true,表示需要此路径,否则此路径将被忽略。

遍历目录,获取所有的Java文件

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public static void main(String[] args){
File dir = new File("d:\\demo");
File[] files = dir.listFiles(new FileFilter() {
@Override
public boolean accept(File pathname) {
//判断如果获取到的是目录,直接放行
if(pathname.isDirectory())
return true;
//获取路径中的文件名,判断是否java结尾,是就返回true
return pathname.getName().toLowerCase().endsWith("java");
}
});
for(File file : files){
System.out.println(file);
}
}

第二章 方法递归

2.1 概述

  • 递归:指在当前方法内调用自己的这种现象。
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public static void a(){
a();
}

2.2 递归求和

计算1 ~ n的和

分析:num的累和 = num + (num-1)的累和,所以可以把累和的操作定义成一个方法,递归调用。

实现代码:

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public static void main(String[] args) {
//计算1~num的和,使用递归完成
int num = 5;
// 调用求和的方法
int sum = getSum(num);
// 输出结果
System.out.println(sum);

}
/*
通过递归算法实现.
参数列表:int
返回值类型: int
*/
public static int getSum(int num) {
/*
num为1时,方法返回1,
相当于是方法的出口,num总有是1的情况
*/
if(num == 1){
return 1;
}
/*
num不为1时,方法返回 num +(num-1)的累和
递归调用getSum方法
*/
return num + getSum(num-1);
}

代码执行图解:

注意:递归一定要有条件限定,保证递归能够停止下来,否则就是四递归。递归次数不要太多,否则会发生栈内存溢出,会抛出StackOverflowError错误。

2.3 递归求阶乘

阶乘:所有小于及等于该数的正整数的积。

分析:n的阶乘:n! = n * (n-1) … 3 * 2 * 1

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//计算n的阶乘,使用递归完成
public static void main(String[] args) {
int n = 3;
// 调用求阶乘的方法
int value = getValue(n);
// 输出结果
System.out.println("阶乘为:"+ value);
}
/*
通过递归算法实现.
参数列表:int
返回值类型: int
*/
public static int getValue(int n) {
// 1的阶乘为1
if (n == 1) {
return 1;
}
/*
n不为1时,方法返回 n! = n*(n-1)!
递归调用getValue方法
*/
return n * getValue(n - 1);
}

2.4 目录遍历

遍历D:\aaa 目录下的所有文件和所有的子目录。

分析:目录遍历,无法判断多少级目录,所以在遍历需要进行判断,如果遍历到的还是目录,就要使用递归,遍历所有目录。

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public static void main(String[] args){
// 创建File对象
File dir = new File("D:\\aaa");
// 调用打印目录方法
printDir(dir);
}

public static void printDir(File dir) {
System.out.println(dir);
// 获取子文件和目录
File[] files = dir.listFiles();
// 循环打印
for (File file : files) {
//判断是文件,直接输出
if (file.isFile()) {
System.out.println(file);
} else {
// 是目录,继续遍历,形成递归
printDir(file);
}
}
}

2.5 目录遍历搜索java文件

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public static void main(String[] args){
// 创建File对象
File dir = new File("D:\\aaa");
// 调用打印目录方法
printDir(dir);
}

public static void printDir(File dir) {
// 获取子文件和目录
File[] files = dir.listFiles(new FileFilter() {
@Override
public boolean accept(File pathname) {
if(pathname.isDirectory())
return true;
return pathname.getName().toLowerCase().endsWith("java");
}
});
// 循环打印
for (File file : files) {
if (file.isFile()) {
System.out.println(file);
} else {
// 是目录,继续遍历,形成递归
printDir(file);
}
}
}

第三章 IO流

3.1 什么是IO

生活中,你肯定经历过这样的场景。当你编辑一个文本文件,忘记了ctrl+s ,可能文件就白白编辑了。当你电脑上插入一个U盘,可以把一个视频,拷贝到你的电脑硬盘里。那么数据都是在哪些设备上的呢?键盘、内存、硬盘、外接设备等等。

我们把这种数据的传输,可以看做是一种数据的流动,按照流动的方向,以内存为基准,分为输入input 和输出output ,即流向内存是输入流,流出内存的输出流。

Java中I/O操作主要是指使用java.io包下的内容,进行输入、输出操作。输入也叫做读取数据,输出也叫做作写出数据。

3.2 IO的分类

根据数据的流向分为:输入流和输出流。

  • 输入流 :把数据从其他设备上读取到内存中的流。
  • 输出流 :把数据从内存 中写出到其他设备上的流。

格局数据的类型分为:字节流和字符流。

  • 字节流 :以字节为单位,读写数据的流。
  • 字符流 :以字符为单位,读写数据的流。

3.3 IO的流向说明图解

3.4 IO流顶层父类

类 含义
java.io.OutputStream 字节输出流顶层父类,抽象类,定义了写出数据方法write()。
java.io.InputStream 字节输入流顶层父类,抽象类,定义了读取数据方法read()。
java.io.Writer 字符输出流顶层父类,抽象类,定义了写出数据方法write()。
java.io.Reader 字符输入流顶层父类,抽象类,定义了读取数据方法read()。

第四章 字节流

4.1 一切都是字节

一切文件数据(文本、图片、视频等)在存储时,都是以二进制数字的形式保存,都一个一个的字节,那么传输时一样如此。所以,字节流可以传输任意文件数据。在操作流的时候,我们要时刻明确,无论使用什么样的流对象,底层传输的始终为二进制数据。

提示:8个二进制位为1个字节,0000-0000 是1个字节。

4.2 字节输出流OutputStream

java.io.OutputStream 抽象类是表示字节输出流的所有类的超类,将指定的字节信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

  • public void close() :关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
  • public void write(byte[] b):将 b.length字节从指定的字节数组写入此输出流。
  • public void write(byte[] b, int off, int len) :从指定的字节数组写入 len字节,从偏移量 off开始输出到此输出流。
  • public abstract void write(int b) :将指定的字节输出流。

注意:close方法,当完成流的操作时,必须调用此方法,释放系统资源。

4.3 FileOutputStream类

OutputStream有很多子类,我们从最简单的一个子类开始。

java.io.FileOutputStream 类是文件输出流,用于将数据写出到文件。

构造方法

  • public FileOutputStream(File file):创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。
  • public FileOutputStream(String name): 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

当你创建一个流对象时,必须传入一个文件路径。该路径下,如果没有这个文件,会创建该文件。如果有这个文件,会清空这个文件的数据。

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public class FileOutputStreamConstructor  {
public static void main(String[] args) throws IOException{
// 使用File对象创建流对象
File file = new File("a.txt");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);

// 使用文件名称创建流对象
//FileOutputStream fos = new FileOutputStream("b.txt");
}
}

写出字节数据

  • 写出字节:write(int b) 方法,每次可以写出一个字节数据,代码使用演示:
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public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
// 写出数据
fos.write(97); // 写出第1个字节
fos.write(98); // 写出第2个字节
fos.write(99); // 写出第3个字节
// 关闭资源
fos.close();
}

注意:

  1. 虽然参数为int类型四个字节,但是只会保留一个字节的信息写出。
  2. 写出的整数被直接写在目的文件中。
  3. 流操作完毕后,必须释放系统资源,调用close方法,千万记得。
  • 写出字节数组:write(byte[] b),每次可以写出数组中的数据,代码使用演示:
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public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
// 字符串转换为字节数组
byte[] b = "abcdef".getBytes();
// 写出字节数组数据
fos.write(b);
// 关闭资源
fos.close();
}
  • 写出指定长度字节数组:write(byte[] b, int off, int len) ,每次写出从off索引开始,len表示写出的个字节个数。
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public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
// 字符串转换为字节数组
byte[] b = "abcde".getBytes();
// 写出从索引2开始,2个字节。索引2是c,两个字节,也就是cd。
fos.write(b,2,2);
// 关闭资源
fos.close();
}

数据追加续写

经过以上的演示,每次程序运行,创建输出流对象,都会清空目标文件中的数据。如何保留目标文件中数据,还能继续添加新数据呢?

  • public FileOutputStream(File file, boolean append): 创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。
  • public FileOutputStream(String name, boolean append): 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

这两个构造方法,参数中都需要传入一个boolean类型的值,true 表示追加数据,false 表示清空原有数据。这样创建的输出流对象,就可以指定是否追加续写了,代码使用演示:

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public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt",true);
// 字符串转换为字节数组
byte[] b = "abcde".getBytes();
// 写出从索引2开始,2个字节。索引2是c,两个字节,也就是cd。
fos.write(b);
// 关闭资源
fos.close();
}

4.4 IO中write方法的源码解析

  • 我调用write方法写出数据的时候,JDK源代码中最终调用的方法是writeBytes()方法。
  • private native void writeBytes(byte b[], int off, int len, boolean append)throws IOException
    • 方法是本地方法是和操作系统交互的方法。
    • 操作系统本身就具有IO功能,因此JVM是调用操作系统中的功能实现数据的读写!

4.5 字节输入流InputStream

java.io.InputStream 抽象类是表示字节输入流的所有类的超类,可以读取字节信息到内存中。它定义了字节输入流的基本共性功能方法。

  • public void close() :关闭此输入流并释放与此流相关联的任何系统资源。
  • public abstract int read(): 从输入流读取数据的下一个字节。
  • public int read(byte[] b): 从输入流中读取一些字节数,并将它们存储到字节数组 b中 。

4.6 FileInputStream类

java.io.FileInputStream 类是文件输入流,从文件中读取字节。

构造方法

  • FileInputStream(File file): 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ,该文件由文件系统中的 File对象 file命名。
  • FileInputStream(String name): 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ,该文件由文件系统中的路径名 name命名。

当你创建一个流对象时,必须传入一个文件路径。该路径下,如果没有该文件,会抛出FileNotFoundException

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public class FileInputStreamConstructor {
public static void main(String[] args) throws IOException{
// 使用File对象创建流对象
File file = new File("a.txt");
FileInputStream fos = new FileInputStream(file);

// 使用文件名称创建流对象
FileInputStream fos = new FileInputStream("b.txt");
}
}

读取字节数据

  • 读取字节:read方法,每次可以读取一个字节的数据,提升为int类型,读取到文件末尾,返回-1,代码使用演示:
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public static void main(String[] args) throws IOException{
// 使用文件名称创建流对象
FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
// 读取数据,返回一个字节
int read = fis.read();
System.out.println((char) read);
read = fis.read();
System.out.println((char) read);
read = fis.read();
System.out.println((char) read);
read = fis.read();
System.out.println((char) read);
read = fis.read();
System.out.println((char) read);
// 读取到末尾,返回-1
read = fis.read();
System.out.println( read);
// 关闭资源
fis.close();
}

注意:如果文件中存在-1,我们在读取文件时也不会直接读取到-1,因为-1是两个字节,即-和1。每个文件都会被操作系统赋予一个结束的标识,JVM调用操作系统功能实现文件读取的,因此操作系统读取到文件结束标识后,会将表示返回到JVM中,而JVM接收到文件结束标识后,返回read()方法-1。

使用循环改进:

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public static void main(String[] args) throws IOException{
// 使用文件名称创建流对象
FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
// 定义变量,保存数据
int b = 0 ;
// 循环读取
while ((b = fis.read())!=-1) {
System.out.println((char)b);
}
// 关闭资源
fis.close();
}

使用字节数组读取

read(byte[] b),每次读取b的长度个字节到数组中,返回读取到的有效字节个数,读取到末尾时,返回-1 ,代码使用演示:

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public static void main(String[] args) throws IOException{
// 使用文件名称创建流对象.
FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
// 定义变量,作为有效个数
int len ;
// 定义字节数组,作为装字节数据的容器
byte[] b = new byte[2];
// 循环读取
while (( len= fis.read(b))!=-1) {
// 每次读取后,把数组变成字符串打印
System.out.println(new String(b));
}
// 关闭资源
fis.close();
}

错误数据d,是由于最后一次读取时,只读取一个字节e,数组中,上次读取的数据没有被完全替换,所以要通过len ,获取有效的字节,代码使用演示:

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public static void main(String[] args) throws IOException{
// 使用文件名称创建流对象.
FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
// 定义变量,作为有效个数
int len ;
// 定义字节数组,作为装字节数据的容器
byte[] b = new byte[2];
// 循环读取
while (( len= fis.read(b))!=-1) {
// 每次读取后,把数组的有效字节部分,变成字符串打印
System.out.println(new String(b,0,len));// len 每次读取的有效字节个数
}
// 关闭资源
fis.close();
}

第五章 IO流中的异常处理

在字节流的案例中,我们一直使用的是throws抛出异常。如果出现异常的话,程序将不会执行close()方法,因此异常需要使用try catch进行处理。

  • try外声明变量,try内建立对象。
    • 目的是提升变量的作用域。
  • finally中进行资源释放。
    • 进行流对象非空判断。
    • 如果有多个流对象,单独进行释放
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public static void main(String[] args){
FileOutputStream fos = null;
try{
fos.write(100);
}catch(IOException ex){
ex.PrintStackTrace();
}finally{
if(fos!=null)
try{
fos.close();
}catch(IOException ex){
ex.PrintStackTrace();
}
}
}

第六章 文件复制

使用字节流可以进行任何文件的复制,因为字节流操作的是组成文件的最小单元-字节。

复制原理图解:

案例实现

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 public static void main(String[] args) throws IOException {
// 1.创建流对象
// 1.1 指定数据源
FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\test.jpg");
// 1.2 指定目的地
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test_copy.jpg");

// 2.读写数据
// 2.1 定义数组
byte[] b = new byte[1024];
// 2.2 定义长度
int len;
// 2.3 循环读取
while ((len = fis.read(b))!=-1) {
// 2.4 写出数据
fos.write(b, 0 , len);
}

// 3.关闭资源
fos.close();
fis.close();
}

第七章 字节缓冲流

7.1 缓冲流介绍

缓冲流:针对基础流对象进行高效处理的流对象。或者为基础流增加功能。

字节缓冲流:BufferedInputStream,BufferedOutputStream

缓冲流的基本原理,是在创建流对象时,会创建一个内置的默认大小的缓冲区数组,通过缓冲区读写,减少系统IO次数,从而提高读写的效率。

7.2 字节缓冲流

BufferedOutputStream继承OutputStream,write()方法不必从新学习。

BufferedInputStream继承InputStream,read()方法不必从新学习。

构造方法

  • public BufferedInputStream(InputStream in) :创建一个 新的缓冲输入流。
  • public BufferedOutputStream(OutputStream out): 创建一个新的缓冲输出流。
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// 创建字节缓冲输入流
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("bis.txt"));
// 创建字节缓冲输出流
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("bos.txt"));

注意:在使用缓冲流时,必须传递基础流。

效率测试

查询API,缓冲流读写方法与基本的流是一致的,我们通过复制大文件(375MB),测试它的效率。

  • 基础流:
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public static void main(String[] args) throws IOException {
// 记录开始时间
long start = System.currentTimeMillis();
// 创建流对象

FileInputStream fis = new FileInputStream("jdk8.exe");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("copy.exe")

// 读写数据
int b = 0;
while ((b = fis.read()) != -1) {
fos.write(b);
}

// 记录结束时间
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("普通流复制时间:"+(end - start)+" 毫秒");
}
  • 缓冲流:
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public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
// 记录开始时间
long start = System.currentTimeMillis();
// 创建流对象

BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk8.exe"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
// 读写数据
int len = 0;
byte[] bytes = new byte[8*1024];
while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {
bos.write(bytes, 0 , len);
}

// 记录结束时间
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("缓冲流使用数组复制时间:"+(end - start)+" 毫秒");
}
缓冲流复制时间:8016 毫秒
  • 缓冲流+数组方式:
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public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
// 记录开始时间
long start = System.currentTimeMillis();
// 创建流对象
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk8.exe"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));

// 读写数据
int len = 0;
byte[] bytes = new byte[8*1024];
while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {
bos.write(bytes, 0 , len);
}

// 记录结束时间
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("缓冲流使用数组复制时间:"+(end - start)+" 毫秒");
}
缓冲流使用数组复制时间:666 毫秒

day11-IO流
http://www.kju147.com/2021/07/15/day11-IO流/
作者
个人学习
发布于
2021年7月15日
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