Java 中 I/O 进制详解及I/O流小结

在Java世界里，99%的工作都是处理这高层。那么二进制，字节码这些会在哪里用到呢？

自问自答：在 跨平台 的时候，就凸显神功了。比如说 文件读写 ， 数据通信 ，还有Java编译后的 字节码文件 。下面会有个数据通信的例子哦。

Java对对象实现 Serializablle 接口，就可以将其转化为一系列 字节 ，而在通信中，不必要关系数据如何在不同机器表示和字节的顺序。这里泥瓦匠对 Serializablle 接口，不做详细讲解，以后单独详解。

Java进制转换

首先认识下Java中的 数据类型 ：

    1、Int整型：byte（8位，-128~127）、short（16位）、int（32位）、long（64位）

    2、Float型：float（32位）、double（64位）

    2、char字符：unicode字符（16位）

也就是说， 一个int等价于长度为4的字节数组。

Java中进制如何转换呢？

在Java中，Int整形以及char字符型 被包装的类 中提供了一系列的 操作方法 。比如 java.lang.Integer 中 ， api如图所示 ：

下面泥瓦匠写个demo，验证下。

package javaBasic.oi.byteoper;

public class IntegerOper
{
    public static void main(String[] args)
    {
        System.out.println("17的十六进制： " + Integer.toHexString(17));
        System.out.println("17的八进制：     "     + Integer.toOctalString(17));
        System.out.println("17的二进制：     "     + Integer.toBinaryString(17));

        System.out.println(Integer.valueOf("11", 16));
        System.out.println(Integer.valueOf("21", 8));
        System.out.println(Integer.valueOf("00010001", 2));
    }
}

右键Run一下，我们可以在控制台中看到如下输出:

的十六进制： 11
的八进制：   21
的二进制：   10001


补充： 如果值太大，则需要调用 java.lang.Long 提供的方法。

Java基本类型和字节神奇转换

这里泥瓦匠想到了自己是个学生，典型的 OO 思想。那学号：1206010035是整型，怎么转成字节呢，上面说的拥有字节码的对象能通信。所以，学校关于学号这个都是这样的方式通信的。因此，要将学号转成字节码才行。

泥瓦匠就写了个工具类 IntegerConvert.java：

package javaBasic.oi.byteoper;

public class IntegerConvert
{
    /**
     * Int转字节数组
     */
    public static byte[] int2Bytes(int inta)
    {
        // 32位Int可存于长度为4的字节数组
        byte[] bytes = new byte[4];
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++)
            bytes[i] = (byte)(int)((inta >> i * 8) & 0xff);// 移位和清零
        
        return bytes;
    }
    
    /**
     * 字节数组转Int
     */
    public static int bytes2Int(byte[] bytes)
    {
        int inta = 0;
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++)
            inta += (int)((bytes[i] & 0xff) << i * 8);// 移位和清零
        
        return inta;
    }
    
    public static void main(String[] args)
    {
        // 将我的学号转换成字节码
        byte[] bytes = IntegerConvert.int2Bytes(1206010035);
        System.out.println(bytes[0] + " " + bytes[1] + " " + bytes[2] + " " + bytes[3]);
        // 字节码就可以转换回学号
        System.out.println(IntegerConvert.bytes2Int(bytes));
    }

}

跑一下，右键Run，可以看到以下输出：

-77 64 -30 71
010035

代码详细解释如下：

    1、(inta >> i * 8) & 0xff

    移位 清零从左往右，按8位获取1字节 。

    2、这里使用的是 小端法 。地位字节放在内存低地址端，即该值的起始地址。补充：32位中分大端模式（PPC）和小段端模式（x86）。

自然，Long也有其转换方法，如下：

public class LongConvert
{
    /**
     * long 转 byte数组
     */
    public static byte[] long2Bytes(long longa)
    {
        byte[] bytes = new byte[8];
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++)
            bytes[i] = (byte)(long)(((longa) >> i * 8) & 0xff); // 移位和清零
        
        return bytes;
    }
    
    /**
     * byte数组 转 long
     */
    public static long bytes2Long(byte[] bytes)
    {
        long longa = 0;
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++)
            longa += (long)((bytes[i] & 0xff) << i * 8); // 移位和清零
        
        return longa;
    }
    
}

那字符串，字符数组呢？比如泥瓦匠的名字：李强强

Java也提供了一系列的方法，其实 java.lang.String 封装了 char[] ，其中本质还是 对char数组的操作 。代码如下：

package javaBasic.oi.byteoper;

public class StringConvert
{
    public static void main(String[] args)
    {
        String str = "李强强";
        byte[] bytes = str.getBytes();
        // 打印字节数组
        System.out.println("'李强强'的字节数组为：");
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++)
            System.out.print("\t" + bytes[i]);
    }
}

右键Run一下，可以看到以下输出：

'李强强'的字节数组为：
    -64    -18    -57    -65    -57    -65

论证 ：这里我们论证了一个中文，需要 两个字节 表示，也就是说 一个中文是16位 。

浅谈Java通信中的数据

下面简单把泥瓦匠学生的故事延续。 

如图，库表中一个学生对象，有个属性是学号。这时候客户端要向服务端发送这个对象。过程如下：

    1、对象实现Serializable接口。

    实现了 Serializable接口 的对象，可将它们转换成一系列字节，并可在以后完全恢复回原来的样子。

    2、其学号属性值 1206010035，由客户端转换为字节码。

    3、字节码传输至服务端

    4、服务端接收并转换为对象属性值。



 java中的I/O流小结

java.io包中约有75个类和接口。 java.io包设计的目的是处理数据和对象的IO操作。程序员需要使用java.io包把数据写到磁盘文件，套接子，URL，以及系统控制台上，并从中读取输入数据。java.io包也支持字符串数据的格式化处理，以及zip和jar文本处理。

java中的I/O操作大量采用包装处理，因此需要执行两到三个类才能实现简单的I/O处理。

所谓包装（wrapper）就是通过其他对象才能访问自己特性的对象。包装对对象将会增强或改善被包装对象的可用性。Java I/O库广泛采用此技术。包装是一种设计模式，这种设计模式也成为“装饰”（decorator）设计模式。java中的流采用包装主要是提高读取或者输出数据的效率。

java中有两种流，字节流和字符流。每种流又分为输入流和输出流。那么在进行I/O操作时候如何选择使用字节流还是字符流呢?

以输出为例，主要从一下三个方面解决

1.确定输出内容是否包含任何字符。如果包括字符，是输出16位编码的字符还是输出8位编码的字符？

如果在美国或欧洲打印一个报表，也许需要选用8位编码的字符输出。如果有一个使用了16位Unicode字符的数据库，则应选用16位编码的字符输出。注意在做出选择时不应该破坏数据。

1）选用8位编码的字符输出时，应用OutputStream(默认情况)

2）选用16位编码的字符输出时，应用Writer类。

2. 确定数据输出的目的

JAVA程序访问外部数据是通过数据流实现的。大多数物理输出目的都有一个专门的底层类可用
基于输出目的和数据宽度确定底层类 输出目的     输出8位字符的OutputStream类或方法     输出16位字符的Writer类
文件     java.io.FileOutputStream     java.io.FileWriter
套接子     java.net.Socket.getOutputStream()     套接子从不使用16位编码的数据流
URL（GET/POST）     java.net.URLConnection.getOutputStream()     URL建立在套接子基础上，所以无
管道     java.io.PipedOutputStream     java.io.PipedWriter
内存中的数组     java.io.ByteArrayOutputStream     java.io.CharArrayWriter

3. 确定输出数据类型，二进制数据？还是可打印的数据？

根据二进制数据，ASCII字符和字符串输出之间的不同确定顶层类 类型     格式     十六进制数值     用到的类
二进制数据     4字节的二进制整数           java.io.DataOutputStream
ASCII字符     连续的字节           

    java.io.PrintOutputStream

字符串     连续的双字节字符           java.io.PrintWriter

我们把这一步选用的类成为顶层类。


举个例子

假定有一个数组，其中包含1000个整数值，我们想以二进制数据形式把它们写到一个文件中代码如下


FileOutputStream fos = new FileOutputStream("ints.dat");

DataOutputStrea dos = new DataOutputStream(fos);

for (int i=0;i<1000;i++){

dow.writeInt(myArray[i])

}

dos.close();