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<a href="/@TFA101/CherryJava" target="_self"> < :notebook_with_decorative_cover: [共享目錄] Java 2 學習筆記</a>
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# 模組7 循序存取媒體（I/O、Reader/Writer）
本筆記會提到的內容：
* 輸入、輸出的基本概念
* 資料流API的架構
* 父類別常用的方法
* 操作低階（節點）資料流複製檔案的注意事項

## 資料流處理觀念
輸入與輸出相關的類別會用到以下的單字，很好識別：
| 輸入 | 輸出 |
| ----- | ------ |
| Input | Output |
| Read | Write |

資料流的概念，就像是水流一般讀取一連串的資料。
* 輸入：資料由「源頭（Source）」流向程式。
* 輸出：資料由程式流向「目的地（Destination）」。

## 資料流
就像水流方向由水管控制，資料流向由資料流類別控制，Java的資料流類別來自4個<font color="#f00">抽象</font>父類別。我們只需要使用已經實作好的子類別即可，不需要繼承和實作方法。

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一般來說，抽象類別的特性：<div style="margin-bottom:6px;" title="保持間距用"></div>1. 不能建立物件。
2. 繼承的子類別繼承父類別需實作方法。
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### 簡述低階資料流
直接與Source、Program相接的資料流稱為節點流，屬於低階的資料流，但仍然可以透過繼承自父類別（InputStream/OutputStream、Reader/Writer）的read、write功能完成資料的傳輸。

### 簡述高階資料流
**高階資料流通常參與<font color="#f00">處理（加工）</font>資料的動作**，會有特殊的功能，如：緩衝區、資料型態轉換、字元編碼、更多讀寫方法等功能。

## 輸入資料流

先寫在前面：

以下提到 `XxxInputStream` 或 `XxxOutputStream` 的 `Xxx`，視輸入/出的類型而定。

如Object物件的輸入/出即為 `ObjectInputStream` / `ObjectOutputStream`（另註：一般來說物件僅會以I/O方式傳輸）。

### 以I/O來表示

:::warning
I/O資料流以8 bits（即一個byte）為基礎傳輸，基本上任何資料都可以使用，網路I/O和Concole I/O（如：CMD）也以此為基礎。
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**唯獨處理Unicode字元（16 bits）會有拆字元而導致亂碼的問題。**

另外，此處的File表示File物件，可預先置入輸入路徑，不屬於資料流類別。

> *[Source]* → (File) → FileInputStream → BufferedInputStream → XxxInputStream → *[Program]*

### 以Read/Write來表示
> *[Source]* → (File) → FileReader → BufferedReader → XxxReader → *[Dest]*

## 輸出資料流
此處的File表示File物件，可預先置入輸出路徑，不屬於資料流類別。

### 以I/O來表示

> *[Program]* → (File) → XxxOutputStream → BufferedOutputStream → FileOutputStream → *[Dest]*

### 以Read/Write來表示
> *[Program]* → (File) → XxxWriter → BufferedWriter → FileWriter → *[Dest]*

## 資料流父類別與其常用方法

### 輸入父類別
#### InputStream
* **int read()**
回傳值若為-1，則代表已到檔案末端。
* **int read(byte[] buf)**
一段資料長度為buf.length，讀取下一段資料並放入陣列buf中。範例[點此參考](http://tw.gitbook.net/java/io/inputstream_read_byte.html)。
回傳值為實際讀到的byte數量，若為-1，則代表已到檔案末端。
* **int read(byte[] buf, int offset, int length)**
一段資料長度為buf.length，讀取下一段資料並放入陣列buf中，並從offset當作起點。範例[點此參考](http://tw.gitbook.net/java/io/inputstream_read_byte_len.html)，另還有[文字說明](https://stackoverflow.com/questions/18597244/java-does-inputsream-readbyte-b-int-offset-int-length-wait-for-the-full-am)。
回傳值為實際讀到的byte數量，若為-1，則代表已到檔案末端。

#### Reader
* **int read()**
* **int read(char[] cbuf)**
* **int read(char[] cbuf, int offset, int length)**

### 輸出父類別
#### OutputStream
* **void write(int b)**
將b位元組的資料寫至目的地。
* **void write(byte[] buf)**
將陣列buf裡所有的位元組資料寫至目的地。
* **void write(byte[] buf, int offset, int length)**
將陣列buf中從offset開始的length位元組資料寫至目的地。

#### Writer
* **void write(int c)**
* **void write(char[] cbuf)**
* **void write(char[] cbuf, int offset, int length)**

## 複製檔案的資料流操作注意事項

資料流的流向，以Java Program當作中介，先將資料輸入於Program，再將其輸出。

### 以I/O低階資料流作為範例
> *[Source]* → FileInputStream fis → **fis.read()** → Program → > FileOutputStream fos → fos.write() → *[Dest]* → 資料流的close動作（越晚建立，越早關閉）

### read(); 的條件檢測

輸入資料流，連低階的節點資料流最基本也會有繼承自父類別的 `read();` 方法可以用來輸入資料。

`read();` 每次讀取一個字元，所以需要設定迴圈，使讀取的動作可以重複執行，直到整個檔案的內容都可以被完整輸入。

方便的是，`read();` 的回傳數值可以讓我們知道接下來**是否仍有資料要讀取**，因此可以將回傳值作為while迴圈，作為執行條件：
1. 有，會回傳下一個字元的的數值（型別為int，為讀取字元的byte code，`(char)i` 強制轉型可以得到這個字元）
2. 沒有，則回傳 `-1`。

因此迴圈條件設為 `!= -1` 即可，搭配 `System.out.print();` 可以讓我們在螢幕上見到輸入的成果。

### I/O 低階資料流輸入資料的範例

// 前略...
int i;
while( (i = fis.read()) != -1) {
    System.out.print(i);
    // 若寫為System.out.print((char)i);
    // 則直接轉為字元（仍需注意I/O僅能傳輸8 bits資料長度的問題）
}

### 高階資料流的迴圈條件與範例

高階資料流 BufferedInputStream 有特殊的輸入功能 `readLine();` 方法，能以「行」為單位進行輸入。要使用這個方法，需要透過 **BufferedInputStream 的物件來呼叫**，回傳值則為 String 型別。

`readLine();` 若讀取到 \r\n，則代表讀取已到檔案末端，將回傳null，所以在這裡應該要使用 `!=null`作為進入迴圈的條件。

// 前略...
String s;
while( (s = fis.readLine()) != null) {
    System.out.println(s);
    // 若寫為System.out.print(s);
    // 整行印出，就不需要轉成字元了
}

<!-- String自己會轉？ -->

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最後應該要注意的是，使用這個方法輸入，換行效果會被吃掉，需另外想辦法解決。
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