理解Java中字符流与字节流的区别-IT家园

摘要

Java中的流是对字节序列的抽象，我们可以想象有一个水管，只不过现在流动在水管中的不再是水，而是字节序列。和水流一样，Java中的流也具有一个“流动的方向”，通常可以从中读入一个字节序列的对象被称为

原文出处： absfree

1. 什么是流

Java中的流是对字节序列的抽象，我们可以想象有一个水管，只不过现在流动在水管中的不再是水，而是字节序列。和水流一样，Java中的流也具有一个“流动的方向”，通常可以从中读入一个字节序列的对象被称为输入流；能够向其写入一个字节序列的对象被称为输出流。

2. 字节流

Java中的字节流处理的最基本单位为单个字节，它通常用来处理二进制数据。Java中最基本的两个字节流类是InputStream和OutputStream，它们分别代表了一组基本的输入字节流和输出字节流。InputStream类与OutputStream类均为抽象类，我们在实际使用中通常使用Java类库中提供的它们的一系列子类。下面我们以InputStream类为例，来介绍下Java中的字节流。

InputStream类中定义了一个基本的用于从字节流中读取字节的方法read，这个方法的定义如下：

public abstract int read() throws IOException;

这是一个抽象方法，也就是说任何派生自InputStream的输入字节流类都需要实现这一方法，这一方法的功能是从字节流中读取一个字节，若到了末尾则返回-1，否则返回读入的字节。关于这个方法我们需要注意的是，它会一直阻塞直到返回一个读取到的字节或是-1。另外，字节流在默认情况下是不支持缓存的，这意味着每调用一次read方法都会请求操作系统来读取一个字节，这往往会伴随着一次磁盘IO，因此效率会比较低。有的小伙伴可能认为InputStream类中read的以字节数组为参数的重载方法，能够一次读入多个字节而不用频繁的进行磁盘IO。那么究竟是不是这样呢？我们来看一下这个方法的源码：

public int read(byte b[]) throws IOException {
    return read(b, 0, b.length);
}

它调用了另一个版本的read重载方法，那我们就接着往下追：

public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
        if (b == null) {
            throw new NullPointerException();
        } else if (off < 0 || len < 0 || len > b.length - off) {
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        } else if (len == 0) {
            return 0;
        }

        int c = read();
        if (c == -1) {
            return -1;
        }
        b[off] = (byte)c;

        int i = 1;
        try {
            for (; i < len ; i++) {
                c = read();
                if (c == -1) {
                    break;
                }
                b[off + i] = (byte)c;
            }
        } catch (IOException ee) {
        }
        return i;
    }

从以上的代码我们可以看到，实际上read(byte[])方法内部也是通过循环调用read()方法来实现“一次”读入一个字节数组的，因此本质来说这个方法也未使用内存缓冲区。要使用内存缓冲区以提高读取的效率，我们应该使用BufferedInputStream。

3. 字符流

Java中的字符流处理的最基本的单元是Unicode码元（大小2字节），它通常用来处理文本数据。所谓Unicode码元，也就是一个Unicode代码单元，范围是0×0000~0xFFFF。在以上范围内的每个数字都与一个字符相对应，Java中的String类型默认就把字符以Unicode规则编码而后存储在内存中。然而与存储在内存中不同，存储在磁盘上的数据通常有着各种各样的编码方式。使用不同的编码方式，相同的字符会有不同的二进制表示。实际上字符流是这样工作的：

输出字符流：把要写入文件的字符序列（实际上是Unicode码元序列）转为指定编码方式下的字节序列，然后再写入到文件中；
输入字符流：把要读取的字节序列按指定编码方式解码为相应字符序列（实际上是Unicode码元序列从）从而可以存在内存中。

我们通过一个demo来加深对这一过程的理解，示例代码如下：

import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class FileWriterDemo {
    public static void main(String[] args) {
        FileWriter fileWriter = null;
        try {
            try {
                fileWriter = new FileWriter("demo.txt");
                fileWriter.write("demo");
            } finally {
                fileWriter.close();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

以上代码中，我们使用FileWriter向demo.txt中写入了“demo”这四个字符，我们用十六进制编辑器WinHex查看下demo.txt的内容：