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Appendix-Standard-IO
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2024-09-02
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附录:标准IO
标准 I/O这个术语参考Unix中的概念，指程序所使用的单一信息流（这种思想在大多数操作系统中，也有相似形式的实现）。
程序的所有输入都可以来自于标准输入，其所有输出都可以流向标准输出，并且其所有错误信息均可以发送到标准错误。标准 I/O 的意义在于程序之间可以很容易地连接起来，一个程序的标准输出可以作为另一个程序的标准输入。这是一个非常强大的工具。
从标准输入中读取
遵循标准 I/O 模型，Java 提供了标准输入流 System.in、标准输出流 System.out 和标准错误流 System.err。在本书中，你已经了解到如何使用 System.out将数据写到标准输出。 System.out 已经预先包装[1]成了 PrintStream 对象。标准错误流 System.err 也预先包装为 PrintStream 对象，但是标准输入流 System.in 是原生的没有经过包装的 InputStream。这意味着尽管可以直接使用标准输出流 System.out 和标准错误流 System.err，但是在读取 System.in 之前必须先对其进行包装。
我们通常一次一行地读取输入。为了实现这个功能，将 System.in 包装成 BufferedReader 来使用，这要求我们用 InputStreamReader 把 System.in 转换[2]成 Reader 。下面这个例子将键入的每一行显示出来：
// standardio/Echo.java
// How to read from standard input
import java.io.*;
import onjava.TimedAbort;
public class Echo {
public static void main(String[] args) {
TimedAbort abort = new TimedAbort(2);
new BufferedReader(
new InputStreamReader(System.in))
.lines()
.peek(ln -> abort.restart())
.forEach(System.out::println);
// Ctrl-Z or two seconds inactivity
// terminates the program
}
}BufferedReader 提供了 lines() 方法，返回类型是 Stream<String> 。这显示出流模型的的灵活性：仅使用标准输入就能很好地工作。 peek() 方法重启 TimeAbort，只要保证至少每隔两秒有输入就能够使程序保持开启状态。
将 System.out 转换成 PrintWriter
System.out 是一个 PrintStream，而 PrintStream 是一个OutputStream。 PrintWriter 有一个把 OutputStream 作为参数的构造器。因此，如果你需要的话，可以使用这个构造器把 System.out 转换成 PrintWriter 。
// standardio/ChangeSystemOut.java
// Turn System.out into a PrintWriter
import java.io.*;
public class ChangeSystemOut {
public static void main(String[] args) {
PrintWriter out =
new PrintWriter(System.out, true);
out.println("Hello, world");
}
}输出结果：
Hello, world要使用 PrintWriter 带有两个参数的构造器，并设置第二个参数为 true，从而使能自动刷新到输出缓冲区的功能；否则，可能无法看到打印输出。
重定向标准 I/O
Java的 System 类提供了简单的 static 方法调用，从而能够重定向标准输入流、标准输出流和标准错误流：
- setIn（InputStream）
- setOut（PrintStream）
- setErr(PrintStream)
如果我们突然需要在显示器上创建大量的输出，而这些输出滚动的速度太快以至于无法阅读时，重定向输出就显得格外有用，可把输出内容重定向到文件中供后续查看。对于我们想重复测试特定的用户输入序列的命令行程序来说，重定向输入就很有价值。下例简单演示了这些方法的使用：
// standardio/Redirecting.java
// Demonstrates standard I/O redirection
import java.io.*;
public class Redirecting {
public static void main(String[] args) {
PrintStream console = System.out;
try (
BufferedInputStream in = new BufferedInputStream(
new FileInputStream("Redirecting.java"));
PrintStream out = new PrintStream(
new BufferedOutputStream(
new FileOutputStream("Redirecting.txt")))
) {
System.setIn(in);
System.setOut(out);
System.setErr(out);
new BufferedReader(
new InputStreamReader(System.in))
.lines()
.forEach(System.out::println);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
} finally {
System.setOut(console);
}
}
}该程序将文件中内容载入到标准输入，并把标准输出和标准错误重定向到另一个文件。它在程序的开始保存了最初对 System.out 对象的引用，并且在程序结束时将系统输出恢复到了该对象上。
I/O重定向操作的是字节流而不是字符流，因此使用 InputStream 和 OutputStream，而不是 Reader 和 Writer。
执行控制
你经常需要在Java内部直接执行操作系统的程序，并控制这些程序的输入输出，Java类库提供了执行这些操作的类。
一项常见的任务是运行程序并将输出结果发送到控制台。本节包含了一个可以简化此任务的实用工具。
在使用这个工具时可能会产生两种类型的错误：导致异常的普通错误——对于这些错误我们只需要重新抛出一个 RuntimeException 即可，以及进程自身的执行过程中导致的错误——我们需要用单独的异常来报告这些错误：
// onjava/OSExecuteException.java
package onjava;
public class OSExecuteException extends RuntimeException {
public OSExecuteException(String why) {
super(why);
}
}为了运行程序，我们需要传递给 OSExecute.command() 一个 String command，我们可以在控制台键入同样的指令运行程序。该命令传递给 java.lang.ProcessBuilder 的构造器（需要将其作为 String 对象的序列），然后启动生成的 ProcessBuilder 对象。
// onjava/OSExecute.java
// Run an operating system command
// and send the output to the console
package onjava;
import java.io.*;
public class OSExecute {
public static void command(String command) {
boolean err = false;
try {
Process process = new ProcessBuilder(
command.split(" ")).start();
try (
BufferedReader results = new BufferedReader(
new InputStreamReader(
process.getInputStream()));
BufferedReader errors = new BufferedReader(
new InputStreamReader(
process.getErrorStream()))
) {
results.lines()
.forEach(System.out::println);
err = errors.lines()
.peek(System.err::println)
.count() > 0;
}
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
if (err)
throw new OSExecuteException(
"Errors executing " + command);
}
}为了捕获在程序执行时产生的标准输出流，我们可以调用 getInputStream()。这是因为 InputStream 是我们可以从中读取信息的流。
这里这些行只是被打印了出来，但是你也可以从 command() 捕获和返回它们。
该程序的错误被发送到了标准错误流，可以调用 getErrorStream() 捕获。如果存在任何错误，它们都会被打印并且抛出 OSExcuteException ，以便调用程序处理这个问题。
下面是展示如何使用 OSExecute 的示例：
// standardio/OSExecuteDemo.java
// Demonstrates standard I/O redirection
// {javap -cp build/classes/main OSExecuteDemo}
import onjava.*;
public class OSExecuteDemo {}这里使用 javap 反编译器（随JDK发布）来反编译程序，编译结果：
Compiled from "OSExecuteDemo.java"
public class OSExecuteDemo {
public OSExecuteDemo();
}