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[TOC] <!-- Appendix: Standard I/O --> # 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: ```java // 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` 。 ```java // 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: ```java // 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`。 <!-- Process Control --> ## 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: ```java // 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。 ```java // 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: ```java // 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(); } ``` [^1]: 译者注:这里用到了**装饰器模式**。 [^2]: 译者注:这里用到了**适配器模式**。 <!-- 分页 --> <div style="page-break-after: always;"></div>