java IO流(二) 字符流 缓冲流 原始流与缓冲流性能分析

字符流

前面学习的字节流虽然可以读取文件中的字节数据，但是如果文件中有中文，使用字节流来读取，就有可能读到半个汉字的情况，这样会导致乱码。虽然使用读取全部字节的方法不会出现乱码，但是如果文件过大又不太合适。
所以Java专门提供了另外一种流，叫字符流，字符流是专门为读取文本数据而生的。

FileReader类 读取字符
FileReader读取文件的步骤如下：

第一步：创建FileReader对象与要读取的源文件接通
第二步：调用read()方法读取文件中的字符
第三步：调用close()方法关闭流

public class FileReaderTest1 {public static void main(String[] args)  {try (// 1、创建一个文件字符输入流管道与源文件接通Reader fr = new FileReader("io-app2\\src\\01.txt");){// 2、一个字符一个字符的读（性能较差）
//            int c; // 记住每次读取的字符编号。
//            while ((c = fr.read()) != -1){
//                System.out.print((char) c);
//            }// 每次读取一个字符的形式，性能肯定是比较差的。// 3、每次读取多个字符。（性能是比较不错的！）char[] buffer = new char[3];int len; // 记住每次读取了多少个字符。while ((len = fr.read(buffer)) != -1){// 读取多少倒出多少System.out.print(new String(buffer, 0, len));}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

FileWriter类 写字符
FileWriter往文件中写字符数据的步骤如下：

第一步：创建FileWirter对象与要读取的目标文件接通
第二步：调用write(字符数据/字符数组/字符串)方法读取文件中的字符
第三步：调用close()方法关闭流

public class FileWriterTest2 {public static void main(String[] args) {try (// 0、创建一个文件字符输出流管道与目标文件接通。// 覆盖管道// Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/02out.txt");// 追加数据的管道Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/02out.txt", true);){// 1、public void write(int c):写一个字符出去fw.write('a');fw.write(97);//写了个a//fw.write('磊'); // 写一个字符出去fw.write("\r\n"); // 换行符 win平台是\n 但是\r\n能兼容更多平台// 2、public void write(String c)写一个字符串出去fw.write("我爱你中国abc");fw.write("\r\n");// 3、public void write(String c ,int pos ,int len):写字符串的一部分出去fw.write("我爱你中国abc", 0, 5);fw.write("\r\n");// 4、public void write(char[] buffer):写一个字符数组出去char[] buffer = {'黑', '马', 'a', 'b', 'c'};fw.write(buffer);fw.write("\r\n");// 5、public void write(char[] buffer ,int pos ,int len):写字符数组的一部分出去fw.write(buffer, 0, 2);fw.write("\r\n");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

这里有一个小问题,FileWriter写完数据之后，必须刷新或者关闭，写出去的数据才能生效。
比如：下面的代码只调用了写数据的方法，没有关流的方法。当你打开目标文件时，是看不到任何数据的。

//1.创建FileWriter对象
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/03out.txt");//2.写字符数据出去
fw.write('a');
fw.write('b');
fw.write('c');

而下面的代码，加上了flush()方法之后，数据就会立即到目标文件中去。

//1.创建FileWriter对象
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/03out.txt");//2.写字符数据出去
fw.write('a');
fw.write('b');
fw.write('c');//3.刷新
fw.flush(); 

下面的代码，调用了close()方法，数据也会立即到文件中去。因为close()方法在关闭流之前，会将内存中缓存的数据先刷新到文件，再关流。

//1.创建FileWriter对象
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/03out.txt");//2.写字符数据出去
fw.write('a');
fw.write('b');
fw.write('c');//3.关闭流
fw.close(); //会先刷新，再关流

但是需要注意的是，关闭流之后，就不能在对流进行操作了。否则会出异常

缓冲流

缓冲流有四种，如上图所示.缓冲流的作用：可以对原始流进行包装，提高原始流读写数据的性能。

字节缓冲流
其是在缓冲流的底层自己封装了一个长度为8KB（8129byte）的字节数组，但是缓冲流不能单独使用，它需要依赖于原始流。
读数据时它先用原始字节输入流一次性读取8KB的数据存入缓冲流内部的数组中，再从8KB的字节数组中读取一个字节或者多个字节。
写数据时 它是先把数据写到缓冲流内部的8BK的数组中，等数组存满了，再通过原始的字节输出流，一次性写到目标文件中去。

在创建缓冲字节流对象时，需要封装一个原始流对象进来。构造方法如下

PS：构造函数第二个参数可以指定底层封装的字节数组大小，默认为8k。

如果我们用缓冲流复制文件，代码写法如下:

public class BufferedInputStreamTest1 {public static void main(String[] args) {try (InputStream is = new FileInputStream("io-app2/src/01.txt");// 1、定义一个字节缓冲输入流包装原始的字节输入流InputStream bis = new BufferedInputStream(is);OutputStream os = new FileOutputStream("io-app2/src/01_bak.txt");// 2、定义一个字节缓冲输出流包装原始的字节输出流OutputStream bos = new BufferedOutputStream(os);){byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = bis.read(buffer)) != -1){bos.write(buffer, 0, len);}System.out.println("复制完成！！");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

字符缓冲流
它的原理和字节缓冲流是类似的，它底层也会有一个8KB的数组，但是这里是字符数组。字符缓冲流也不能单独使用，它需要依赖于原始字符流一起使用。构造方法如下

BufferedReader还有新增的方法，一次可以读取文本文件中的一行:

BufferedWriter还有新增的方法，可以用来写一个换行符:

使用BufferedReader读取数据的代码如下

public class BufferedReaderTest2 {public static void main(String[] args)  {try (Reader fr = new FileReader("io-app2\\src\\04.txt");// 创建一个字符缓冲输入流包装原始的字符输入流BufferedReader br = new BufferedReader(fr);){
//            char[] buffer = new char[3];
//            int len;
//            while ((len = br.read(buffer)) != -1){
//                System.out.print(new String(buffer, 0, len));
//            }
//            System.out.println(br.readLine());
//            System.out.println(br.readLine());
//            System.out.println(br.readLine());
//            System.out.println(br.readLine());String line; // 记住每次读取的一行数据while ((line = br.readLine()) != null){System.out.println(line);}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

使用BufferedWriter往文件中写入字符数据

public class BufferedWriterTest3 {public static void main(String[] args) {try (Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/05out.txt", true);// 创建一个字符缓冲输出流管道包装原始的字符输出流BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);){bw.write('a');bw.write(97);bw.write('磊');bw.newLine();bw.write("我爱你中国abc");bw.newLine();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

缓冲流性能分析
我们说缓冲流内部多了一个数组，可以提高原始流的读写性能。它和我们使用原始流，自己加一个8BK数组不是一样的吗？ 缓冲流就一定能提高性能吗？结论：缓冲流不一定能提高性能。缓冲流的性能不一定比低级流高，其实低级流自己加一个数组，性能其实是不差，只不过缓冲流帮你加了一个相对而言大小比较合理的数组 。

下面我们用一个比较大的文件（889MB）进行复制，做性能测试，分别使用下面四种方式来完成文件复制，并记录文件复制的时间。

1使用低级流一个字节一个字节的复制2使用低级流按照字节数组的形式复制3使用缓冲流一个字节一个字节的复制4使用缓冲流按照字节数组的形式复制低级流一个字节复制: 慢得简直让人无法忍受
低级流按照字节数组复制(数组长度1024): 12.117s
缓冲流一个字节复制: 11.058s
缓冲流按照字节数组复制(数组长度1024): 2.163s

经过上面的测试，我们可以得出一个结论：默认情况下，采用一次复制1024个字节，缓冲流完胜。
但是，缓冲流就一定性能高吗？我们采用一次复制8192个字节试试

低级流按照字节数组复制(数组长度8192): 2.535s
缓冲流按照字节数组复制(数组长度8192): 2.088s

经过上面的测试，我们可以得出一个结论：一次读取8192个字节时，低级流和缓冲流性能相当。相差的那几毫秒可以忽略不计。
继续把数组变大，看一看缓冲流就一定性能高吗？现在采用一次读取1024*32个字节数据试试(缓冲流底层的字节数组也设成32k)

低级流按照字节数组复制(数组长度32k): 1.128s
缓冲流按照字节数组复制(数组长度32k): 1.133s

继续把数组变大，看一看缓冲流就一定性能高吗？现在采用一次读取1024*46个字节数据试试

低级流按照字节数组复制(数组长度64k): 1.039s
缓冲流按照字节数组复制(数组长度64l): 1.151s

此时你会发现，当数组大到一定程度，性能已经提高不了多少了，甚至缓冲流的性能还没有低级流高。
在实际开发中，想提升读写性能就扩大数组大小，大小取决于经验，并且缓冲流的性能不一定就比低级流好。