笔记：第四讲　Java的例外处理和I/O流

【课前思考】
　　1． 什么是例外？Java中有哪两种例外处理机制？
　　2． 字节流和字符流的基类各是什么？
　　3． 什么是对象的串行化？对象串行化的作用是什么？

难点：
　　1．如何使用Java中两种例外处理机制，抛弃例外和声明抛弃例外的区别与联系。
　　2．处理字符流时，其构造方法的参数是一个字节流。
　　3．对象串行化的概念。

4．1 什么是例外

4．1．2 例外处理机制

抛弃（throw）例外：
　　在Java程序的执行过程中，如果出现了异常事件，就会生成一个例外对象。生成的例外对象将传递给Java运行时系统，这一例外的产生和提交过程称为抛弃(throw)例外。

两种处理例外的机制：
　　◇ 捕获例外：
　　当Java运行时系统得到一个例外对象时，它将会沿着方法的调用栈逐层回溯，寻找处理这一例外的代码。找到能够处理这种类型的例外的方法后，运行时系统把当前例外对象交给这个方法进行处理，这一过程称为捕获(catch)例外。这是积极的例外处理机制。如果Java运行时系统找不到可以捕获例外的方法，则运行时系统将终止，相应的Java程序也将退出。
　　◇ 声明抛弃例外：
　　如果一个方法并不知道如何处理所出现的例外，则可在方法声明时，声明抛弃（throws）例外。这是一种消极的例外处理机制。

4．1．3 例外类的层次
　　在jdk中，每个包中都定义了例外类，而所有的例外类都直接或间接地继承于Throwable类。图4-1为jdk中例外类的继承关系。

java中的例外类可分为两大类：
Error
　　动态链接失败，虚拟机错误等，通常Java程序不应该捕获这类例外，也不会抛弃这种例外。
Exception
　1）运行时例外：
　　继承于RuntimeException的类都属于运行时例外，例如算术例外（除零错）、数组下标越界例外等等。由于这些例外产生的位置是未知的，Java 编译器允许程序员在程序中不对它们做出处理。
　2）非运行时例外：
　　除了运行时例外之外的其他由Exception 继承来的例外类都是非运行时的例外，例如FileNotFoundException（文件未找到例外）。Java编译器要求在程序中必须处理这种例外，捕获例外或者声明抛弃例外。

4．2 例外的处理
4．2．1 捕获例外
　　捕获例外是通过try-catch-finally语句实现的：

4．2．2 声明抛弃例外

4．3 自定义例外类的使用

自定义例外类必须是Throwable的直接或间接子类。
　　注意：一个方法所声明抛弃的例外是作为这个方法与外界交互的一部分而存在的。所以，方法的调用者必须了解这些例外，并确定如何正确的处理他们。

4．4 I/O 流概述
输入/输出处理是程序设计中非常重要的一部分，比如从键盘读取数据、从文件中读取数据或向文件中写数据等等。Java把这些不同类型的输入、输出源抽象为流（stream），用统一接口来表示，从而使程序简单明了。Jdk 提供了包java.io，其中包括一系列的类来实现输入/输出处理。下面我们对java.io包的内容进行概要的介绍。

4．4．1 I/O流的层次
1．字节流：
　　从InputStream和OutputStream派生出来的一系列类。这类流以字节(byte)为基本处理单位。
　　◇ InputStream、OutputStream
　　◇ FileInputStream、FileOutputStream
　　◇ PipedInputStream、PipedOutputStream
　　◇ ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream
　　◇ FilterInputStream、FilterOutputStream
　　◇ DataInputStream、DataOutputStream
　　◇ BufferedInputStream、BufferedOutputStream
　2．字符流：
　　从Reader和Writer派生出的一系列类，这类流以16位的Unicode码表示的字符为基本处理单位。
　　◇ Reader、Writer
　　◇ InputStreamReader、OutputStreamWriter
　　◇ FileReader、FileWriter
　　◇ CharArrayReader、CharArrayWriter
　　◇ PipedReader、PipedWriter
　　◇ FilterReader、FilterWriter
　　◇ BufferedReader、BufferedWriter
　　◇ StringReader、StringWriter
　3．对象流
　　◇ ObjectInputStream、ObjectOutputStream
　4．其它
　　◇ 文件处理：
　　File、RandomAccessFile；
　　◇ 接口
　　DataInput、DataOutput、ObjectInput、ObjectOutput；
4．4．2 InputStream 和OutputStream

　1．InputStream
　　◇ 从流中读取数据：
　　int read( ); //读取一个字节，返回值为所读的字节
　　int read( byte b[ ] ); //读取多个字节，放置到字节数组b中，通常
　　　　　　　　　　　　　 //读取的字节数量为b的长度，返回值为实际
　　　　　　　　　　　　　 //读取的字节的数量
　　int read( byte b[ ],int off,int len ); //读取len个字节，放置
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 //到以下标off开始字节
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 //数组b中，返回值为实
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 //际读取的字节的数量
　　int available( ); 　　//返回值为流中尚未读取的字节的数量
　　long skip( long n )； //读指针跳过n个字节不读，返回值为实际
　　　　　　　　　　　　　//跳过的字节数量
　　◇ 关闭流：
　　close( ); //流操作完毕后必须关闭
?　◇ 使用输入流中的标记：
　　void mark( int readlimit ); //记录当前读指针所在位置，readlimit
　 　　　　　　　　　　　　　　 //表示读指针读出readlimit个字节后
　　　　　　　　　　　　　　　　//所标记的指针位置才失效
　　void reset( ); 　　　 //把读指针重新指向用mark方法所记录的位置
　　boolean markSupported( );　//当前的流是否支持读指针的记录功能
　2．OutputStream
　　◇ 输出数据：
　　void write( int b ); 　　//往流中写一个字节b
　　void write( byte b[ ] ); //往流中写一个字节数组b
　　void write( byte b[ ],int len ); //把字节数组b中从
　　　　　　　　　　　　　　//下标off开始，长度为len的字节写入流中
　　◇ flush( ) 　　　　　　//刷空输出流，并输出所有被缓存的字节
　　由于某些流支持缓存功能，该方法将把缓存中所有内容强制输出到流中。
　　◇ 关闭流：
　　 close( ); 　　　　　　//流操作完毕后必须关闭

4．4．3 I/O中的例外

进行I/O操作时可能会产生I/O例外，属于非运行时例外，应该在程序中处理。如：FileNotFoundException,EOFException,IOException。

4．5 文件处理

I/O处理中，最常见的是对文件的操作，java.io包中有关文件处理的类有：File、FileInputStream、FileOutputStream、RamdomAccessFile和FileDescriptor；接口有：FilenameFilter。
4．5．1 文件描述
　　类File提供了一种与机器无关的方式来描述一个文件对象的属性。下面我们介绍类File中提供的各种方法。

4．5．2 文件的顺序处理
　　类FileInputStream和FileOutputStream用来进行文件I/O处理，由它们所提供的方法可以打开本地主机上的文件，并进行顺序的读/写。例如，下列的语句段是顺序读取文件名为text的文件里的内容，并显示在控制台上面，直到文件结束为止。

FileInputStream fis;
　　 try{
　　　　fis = new FileInputStream( "text" );
　　 System.out.print( "content of text is : ");
　　　　　int b;
　　　　　while( (b=fis.read())!=-1 ) //顺序读取文件text里的内容并赋值
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　给整型变量b,直到文件结束为止。
　　　　　{ 　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　System.out.print( (char)b );
　　　　　}
　　 }catch( FileNotFoundException e ){
　　 System.out.println( e );
　　 }catch( IOException e ){
　　 System.out.println( e );
　　 }
4．5．3 随机访问文件
　　对于InputStream 和OutputStream 来说，它们的实例都是顺序访问流，也就是说，只能对文件进行顺序地读/写。随机访问文件则允许对文件内容进行随机读/写。在java中，类RandomAccessFile 提供了随机访问文件的方法。类RandomAccessFile的声明为：
public class RandomAccessFile extends Object implements DataInput,DataOutput

接口DataInput 中定义的方法主要包括从流中读取基本类型的数据、读取一行数据、或者读取指定长度的字节数。如：readBoolean( )、readInt( )、readLine( )、readFully( ) 等。
　　接口DataOutput 中定义的方法主要是向流中写入基本类型的数据、或者写入一定长度的字节数组。如：writeChar( )、writeDouble( )、write( ) 等。 下面详细介绍RandomAccessFile类中的方法。
　◇ 构造方法：
　　RandomAccessFile(String name,String mode); //name是文件名，mode
　　　　　　　　　　//是打开方式，例如"r"表示只读，"rw"表示可读写，"
　　RandomAccessFile(File file,String mode); //file是文件对象
　◇ 文件指针的操作
　　long getFilePointer( ); //用于得到当前的文件指针
　　void seek( long pos ); //用于移动文件指针到指定的位置
　　int skipBytes( int n ); //使文件指针向前移动指定的n个字节

4．6 过滤流

过滤流在读/写数据的同时可以对数据进行处理，它提供了同步机制，使得某一时刻只有一个线程可以访问一个I/O流，以防止多个线程同时对一个I/O流进行操作所带来的意想不到的结果。类FilterInputStream和FilterOutputStream分别作为所有过滤输入流和输出流的父类。

为了使用一个过滤流，必须首先把过滤流连接到某个输入/出流上，通常通过在构造方法的参数中指定所要连接的输入/出流来实现。例如：
　　FilterInputStream( InputStream in );
　　FilterOutputStream( OutputStream out );

几种常见的过滤流：

4．7 字符流的处理

java中提供了处理以16位的Unicode码表示的字符流的类，即以Reader和Writer 为基类派生出的一系列类。
4．7．1 Reader和Writer

这两个类是抽象类，只是提供了一系列用于字符流处理的接口，不能生成这两个类的实例，只能通过使用由它们派生出来的子类对象来处理字符流。
1．Reader类是处理所有字符流输入类的父类。
　　◇ 读取字符
　　public int read() throws IOException; //读取一个字符，返回值为读取的字符
　　public int read(char cbuf[]) throws IOException; /*读取一系列字符到数组cbuf[]中，返回值为实际读取的字符的数量*/
　　public abstract int read(char cbuf[],int len) throws IOException;
　　/*读取len个字符，从数组cbuf[]的下标off处开始存放，返回值为实际读取的字符数量，该方法必须由子类实现（因为是抽象方法，否则类必须声明为抽象类）*/
　　◇ 标记流
　　public boolean markSupported(); //判断当前流是否支持做标记
　　public void mark(int readAheadLimit) throws IOException;
　　 //给当前流作标记，最多支持readAheadLimit个字符的回溯。
　　public void reset() throws IOException; //将当前流重置到做标记处
　　◇ 关闭流
　　public abstract void close() throws IOException;
　2． Writer类是处理所有字符流输出类的父类。
　　◇ 向输出流写入字符
　　public void write(int c) throws IOException；
　　//将整型值c的低16位写入输出流
　　public void write(char cbuf[]) throws IOException；
　　//将字符数组cbuf[]写入输出流
　　public abstract void write(char cbuf[],int len) throws IOException；
　　//将字符数组cbuf[]中的从索引为off的位置处开始的len个字符写入输出流
　　public void write(String str) throws IOException；
　　//将字符串str中的字符写入输出流
　　public void write(String str,int len) throws IOException；
　　//将字符串str 中从索引off开始处的len个字符写入输出流
　　◇ flush( )
　　刷空输出流，并输出所有被缓存的字节。
　　◇ 关闭流
　　public abstract void close() throws IOException；

4．7．2 InputStreamReader和OutputStreamWriter
　　java.io包中用于处理字符流的最基本的类,用来在字节流和字符流之间作为中介。

4．7．3 BufferedReader和BufferedWriter

?◇ 生成流对象
　　public BufferedReader(Reader in); //使用缺省的缓冲区大小
　　public BufferedReader(Reader in,int sz); //sz为缓冲区的大小
　　public BufferedWriter(Writer out);
　　public BufferedWriter(Writer out,int sz);
　◇ 读入/写出字符
　　除了Reader和Writer中提供的基本的读写方法外，增加对整行字符的处理。
　　public String readLine() throws IOException; //读一行字符
　　public void newLine() throws IOException; //写一行字符

【例4-4】
　　　　　　InputStreamReader ir;
　　　　　　BufferedReader in;
　　　　　　ir=new InputStreamReader(System.in);
　　　　　　//从键盘接收了一个字符串的输入，并创建了一个字符输入流的对象，in的定//义如下：public static final InputStream in ，输出流out的定义如下：public static final //PrintStream out
　　　　　　in=new BufferedReader(ir);
　　　　　　String s=in.readLine();
　　　　　　//从输入流in中读入一行，并将读取的值赋值给字符串变量s
　　　　　　System.out.println("Input value is: "+s);
　　　注意：在读取字符流时，如果不是来自于本地的，比如说来自于网络上某处的与本地编码方式不同的机器，那么我们在构造输入流时就不能简单地使用本地缺省的编码方式，否则读出的字符就不正确；为了正确地读出异种机上的字符，我们应该使用下述方式构造输入流对象：
　　　　　　ir = new InputStreamReader(is,"8859_1");
　　采用ISO 8859_1编码方式，这是一种映射到ASCII码的编码方式，可以在不同平台之间正确转换字符。

4．8 对象的串行化

4．8．1 串行化的定义

4．8．2 串行化方法
　　在java.io包中，接口Serializable用来作为实现对象串行化的工具，只有实现了Serializable的类的对象才可以被串行化

4．9 其它常用的流

4．9．1 管道流

管道用来把一个程序、线程或代码块的输出连接到另一个程序、线程或代码块的输入。

管道输入流作为一个通信管道的接收端，管道输出流作为发送端。在使用管道之前，管道输出流和管道输入流必须进行连接。下面有两种连接的方法：
　1． 构造方法中连接
　　PipedInputStream(PipedOutputStream src);
　　PipedOutputStream(PipedInputStream snk);
　2． connect()方法进行连接
　　类PipedInputStream中定义为：
　　void connect(PipedOutputStream src);
　　类PipedOutputStream中定义为：
　　void connect(PipedInputStream snk);

1． ByteArrayInputStream和ByteArrayOutputStream
　　ByteArrayInputStream //从字节数组中读取以字节为单位的数据
　　ByteArrayOutputStream //向字节数组中写入以字节为单位的数据
2． StringBufferInputStream和StringBufferOutputStream
　　StringBufferInputStream
　　//从字符串缓冲区StringBuffer中读取以字符为单位的数据
　　StringBufferOutputStream
　　//向字符串缓冲区StringBuffer中写入以字符为单位的数据

SequenceInputStream 把几个输入流顺序连接起来。顺序输入流提供了把若干不同的流统一为同一个流的功能，使得程序变得更加简洁。

（编辑：李大同）

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