JavaSE笔记5

Java I/O

注意:这块会涉及到操作系统计算机组成原理相关内容。

I/O简而言之,就是输入输出,那么为什么会有I/O呢?其实I/O无时无刻都在我们的身边,比如读取硬盘上的文件,网络文件传输,鼠标键盘输入,也可以是接受单片机发回的数据,而能够支持这些操作的设备就是I/O设备。

我们可以大致看一下整个计算机的总线结构:

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常见的I/O设备一般是鼠标、键盘这类通过USB进行传输的外设或者是通过Sata接口或是M.2连接的硬盘。一般情况下,这些设备是由CPU发出指令通过南桥芯片间接进行控制,而不是由CPU直接操作。

而我们在程序中,想要读取这些外部连接的I/O设备中的内容,就需要将数据传输到内存中。而需要实现这样的操作,单单凭借一个小的程序是无法做到的,而操作系统(如:Windows/Linux/MacOS)就是专门用于控制和管理计算机硬件和软件资源的软件,我们需要读取一个IO设备的内容时,可以向操作系统发出请求,由操作系统帮助我们来和底层的硬件交互以完成我们的读取/写入请求。从读取硬盘文件的角度来说,不同的操作系统有着不同的文件系统(也就是文件在硬盘中的存储排列方式,如Windows就是NTFS、MacOS就是APFS),硬盘只能存储一个个0和1这样的二进制数据,至于0和1如何排列,各自又代表什么意思,就是由操作系统的文件系统来决定的。从网络通信角度来说,网络信号通过网卡等设备翻译为二进制信号,再交给系统进行读取,最后再由操作系统来给到程序。

JDK提供了一套用于IO操作的框架,根据流的传输方向和读取单位,分为字节流InputStream和OutputStream以及字符流Reader和Writer,当然,这里的Stream并不是前面集合框架认识的Stream,这里的流指的是数据流,通过流,我们就可以一直从流中读取数据,直到读取到尽头,或是不断向其中写入数据,直到我们写入完成。而这类IO就是我们所说的BIO,

字节流一次读取一个字节,也就是一个byte的大小,而字符流顾名思义,就是一次读取一个字符,也就是一个char的大小(在读取纯文本文件的时候更加适合),有关这两种流,会在后面详细介绍,这个章节我们需要学习16个关键的流。

文件流

要学习和使用IO,首先就要从最易于理解的读取文件开始说起。

文件字节流

首先介绍一下FileInputStream,通过它来获取文件的输入流。

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public static void main(String[] args) {
try {
FileInputStream inputStream = new FileInputStream("路径");
//路径支持相对路径和绝对路径
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}

相对路径是在当前运行的路径下寻找文件,而绝对路径,是从根目录开始寻找。路径分割符支持使用/或是\\,但是不能写为\因为它是转义字符!

在使用完成一个流之后,必须关闭这个流来完成对资源的释放,否则资源会被一直占用!

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public static void main(String[] args) {
FileInputStream inputStream = null; //定义可以先放在try外部
try {
inputStream = new FileInputStream("路径");
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try { //建议在finally中进行,因为这个是任何情况都必须要执行的!
if(inputStream != null) inputStream.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

虽然这样的写法才是最保险的,但是显得过于繁琐了,尤其是finally中再次嵌套了一个try-catch块,因此在JDK1.7新增了try-with-resource语法,用于简化这样的写法(本质上还是和这样的操作一致,只是换了个写法)

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public static void main(String[] args) {

//注意,这种语法只支持实现了AutoCloseable接口的类!
try(FileInputStream inputStream = new FileInputStream("路径")) { //直接在try()中定义要在完成之后释放的资源

} catch (IOException e) { //这里变成IOException是因为调用close()可能会出现,而FileNotFoundException是继承自IOException的
e.printStackTrace();
}
//无需再编写finally语句块,因为在最后自动帮我们调用了close()
}

之后为了方便,我们都使用此语法进行教学。

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public static void main(String[] args) {
//test.txt:a
try(FileInputStream inputStream = new FileInputStream("test.txt")) {
//使用read()方法进行字符读取
System.out.println((char) inputStream.read()); //读取一个字节的数据(英文字母只占1字节,中文占2字节)
System.out.println(inputStream.read()); //唯一一个字节的内容已经读完了,再次读取返回-1表示没有内容了
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}

使用read可以直接读取一个字节的数据,注意,流的内容是有限的,读取一个少一个!我们如果想一次性全部读取的话,可以直接使用一个while循环来完成:

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public static void main(String[] args) {
//test.txt:abcd
try(FileInputStream inputStream = new FileInputStream("test.txt")) {
int tmp;
while ((tmp = inputStream.read()) != -1){ //通过while循环来一次性读完内容
System.out.println((char)tmp);
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}

使用方法能查看当前可读的剩余字节数量(注意:并不一定真实的数据量就是这么多,尤其是在网络I/O操作时,这个方法只能进行一个预估也可以说是暂时能一次性读取的数量)

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try(FileInputStream inputStream = new FileInputStream("test.txt")) {
System.out.println(inputStream.available()); //查看剩余数量
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}

当然,一个一个读取效率太低了,那能否一次性全部读取呢?我们可以预置一个合适容量的byte[]数组来存放。

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public static void main(String[] args) {
//test.txt:abcd
try(FileInputStream inputStream = new FileInputStream("test.txt")) {
byte[] bytes = new byte[inputStream.available()]; //我们可以提前准备好合适容量的byte数组来存放
System.out.println(inputStream.read(bytes)); //一次性读取全部内容(返回值是读取的字节数)
System.out.println(new String(bytes)); //通过String(byte[])构造方法得到字符串
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}

也可以控制要读取数量:

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System.out.println(inputStream.read(bytes, 1, 2));   //第二个参数是从给定数组的哪个位置开始放入内容,第三个参数是读取流中的字节数

注意:一次性读取同单个读取一样,当没有任何数据可读时,依然会返回-1

通过skip()方法可以跳过指定数量的字节:

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public static void main(String[] args) {
//test.txt:abcd
try(FileInputStream inputStream = new FileInputStream("test.txt")) {
System.out.println(inputStream.skip(1));
System.out.println((char) inputStream.read()); //跳过了一个字节
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}

注意:FileInputStream是不支持reset()的,虽然有这个方法,但是这里先不提及。

既然有输入流,那么文件输出流也是必不可少的:

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public static void main(String[] args) {
//输出流也需要在最后调用close()方法,并且同样支持try-with-resource
try(FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("output.txt")) {
//注意:若此文件不存在,会直接创建这个文件!
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}

输出流没有read()操作而是write()操作,使用方法同输入流一样,只不过现在的方向变为我们向文件里写入内容:

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public static void main(String[] args) {
try(FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("output.txt")) {
outputStream.write('c'); //同read一样,可以直接写入内容
outputStream.write("lbwnb".getBytes()); //也可以直接写入byte[]
outputStream.write("lbwnb".getBytes(), 0, 1); //同上输入流
outputStream.flush(); //建议在最后执行一次刷新操作(强制写入)来保证数据正确写入到硬盘文件中
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}

那么如果是我只想在文件尾部进行追加写入数据呢?我们可以调用另一个构造方法来实现:

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public static void main(String[] args) {
try(FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("output.txt", true)) {
outputStream.write("lb".getBytes()); //现在只会进行追加写入,而不是直接替换原文件内容
outputStream.flush();
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}

利用输入流和输出流,就可以轻松实现文件的拷贝了:

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public static void main(String[] args) {
try(FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("output.txt");
FileInputStream inputStream = new FileInputStream("test.txt")) { //可以写入多个
byte[] bytes = new byte[10]; //使用长度为10的byte[]做传输媒介
int tmp; //存储本地读取字节数
while ((tmp = inputStream.read(bytes)) != -1){ //直到读取完成为止
outputStream.write(bytes, 0, tmp); //写入对应长度的数据到输出流
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}

文件字符流

字符流不同于字节,字符流是以一个具体的字符进行读取,因此它只适合读纯文本的文件,如果是其他类型的文件不适用:

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public static void main(String[] args) {
try(FileReader reader = new FileReader("test.txt")){
reader.skip(1); //现在跳过的是一个字符
System.out.println((char) reader.read()); //现在是按字符进行读取,而不是字节,因此可以直接读取到中文字符
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}

同理,字符流只支持char[]类型作为存储:

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public static void main(String[] args) {
try(FileReader reader = new FileReader("test.txt")){
char[] str = new char[10];
reader.read(str);
System.out.println(str); //直接读取到char[]中
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}

既然有了Reader肯定也有Writer:

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public static void main(String[] args) {
try(FileWriter writer = new FileWriter("output.txt")){
writer.getEncoding(); //支持获取编码(不同的文本文件可能会有不同的编码类型)
writer.write('牛');
writer.append('牛'); //其实功能和write一样
writer.flush(); //刷新
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}

我们发现不仅有write()方法,还有一个append()方法,但是实际上他们效果是一样的,看源码:

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/**
* Appends the specified character to this writer.
*
* <p> An invocation of this method of the form <tt>out.append(c)</tt>
* behaves in exactly the same way as the invocation
*
* <pre>
* out.write(c) </pre>
*
* @param c
* The 16-bit character to append
*
* @return This writer
*
* @throws IOException
* If an I/O error occurs
*
* @since 1.5
*/
public Writer append(char c) throws IOException {
write(c);
return this;
}

append支持像StringBuilder那样的链式调用,返回的是Writer对象本身。

练习:尝试一下用Reader和Writer来拷贝纯文本文件

File类

File类专门用于表示一个文件或文件夹,只不过它只是代表这个文件,但并不是这个文件本身。通过File对象,可以更好地管理和操作硬盘上的文件。

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public static void main(String[] args) {
File file = new File("test.txt"); //直接创建文件对象,可以是相对路径,也可以是绝对路径
System.out.println(file.exists()); //此文件是否存在
System.out.println(file.length()); //获取文件的大小
System.out.println(file.isDirectory()); //是否为一个文件夹
System.out.println(file.canRead()); //是否可读
System.out.println(file.canWrite()); //是否可写
System.out.println(file.canExecute()); //是否可执行
}

通过File对象,我们就能快速得到文件的所有信息,如果是文件夹,还可以获取文件夹内部的文件列表等内容:

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File file = new File("/");
System.out.println(Arrays.toString(file.list())); //快速获取文件夹下的文件名称列表
for (File f : file.listFiles()){ //所有子文件的File对象
System.out.println(f.getAbsolutePath()); //获取文件的绝对路径
}

如果我们希望读取某个文件的内容,可以直接将File作为参数传入字节流或是字符流:

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File file = new File("test.txt");
try (FileInputStream inputStream = new FileInputStream(file)){ //直接做参数
System.out.println(inputStream.available());
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}

练习:尝试拷贝文件夹下的所有文件到另一个文件夹


缓冲流

虽然普通的文件流读取文件数据非常便捷,但是每次都需要从外部I/O设备去获取数据,由于外部I/O设备的速度一般都达不到内存的读取速度,很有可能造成程序反应迟钝,因此性能还不够高,而缓冲流正如其名称一样,它能够提供一个缓冲,提前将部分内容存入内存(缓冲区)在下次读取时,如果缓冲区中存在此数据,则无需再去请求外部设备。同理,当向外部设备写入数据时,也是由缓冲区处理,而不是直接向外部设备写入。

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缓冲字节流

要创建一个缓冲字节流,只需要将原本的流作为构造参数传入BufferedInputStream即可:

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public static void main(String[] args) {
try (BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream("test.txt"))){ //传入FileInputStream
System.out.println((char) bufferedInputStream.read()); //操作和原来的流是一样的
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}

实际上进行I/O操作的并不是BufferedInputStream,而是我们传入的FileInputStream,而BufferedInputStream虽然有着同样的方法,但是进行了一些额外的处理然后再调用FileInputStream的同名方法,这样的写法称为装饰者模式

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public void close() throws IOException {
byte[] buffer;
while ( (buffer = buf) != null) {
if (bufUpdater.compareAndSet(this, buffer, null)) { //CAS无锁算法,并发会用到,暂时不管
InputStream input = in;
in = null;
if (input != null)
input.close();
return;
}
// Else retry in case a new buf was CASed in fill()
}
}

实际上这种模式是父类FilterInputStream提供的规范,后面我们还会讲到更多FilterInputStream的子类。

我们可以发现在BufferedInputStream中还存在一个专门用于缓存的数组:

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/**
* The internal buffer array where the data is stored. When necessary,
* it may be replaced by another array of
* a different size.
*/
protected volatile byte buf[];

I/O操作一般不能重复读取内容(比如键盘发送的信号,主机接收了就没了),而缓冲流提供了缓冲机制,一部分内容可以被暂时保存,BufferedInputStream支持reset()mark()操作,首先我们来看看mark()方法的介绍:

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/**
* Marks the current position in this input stream. A subsequent
* call to the <code>reset</code> method repositions this stream at
* the last marked position so that subsequent reads re-read the same bytes.
* <p>
* The <code>readlimit</code> argument tells this input stream to
* allow that many bytes to be read before the mark position gets
* invalidated.
* <p>
* This method simply performs <code>in.mark(readlimit)</code>.
*
* @param readlimit the maximum limit of bytes that can be read before
* the mark position becomes invalid.
* @see java.io.FilterInputStream#in
* @see java.io.FilterInputStream#reset()
*/
public synchronized void mark(int readlimit) {
in.mark(readlimit);
}

当调用mark()之后,输入流会以某种方式保留之后读取的readlimit数量的内容,当读取的内容数量超过readlimit则之后的内容不会被保留,当调用reset()之后,会使得当前的读取位置回到mark()调用时的位置。

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public static void main(String[] args) {
try (BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream("test.txt"))){
bufferedInputStream.mark(1); //只保留之后的1个字符
System.out.println((char) bufferedInputStream.read());
System.out.println((char) bufferedInputStream.read());
bufferedInputStream.reset(); //回到mark时的位置
System.out.println((char) bufferedInputStream.read());
System.out.println((char) bufferedInputStream.read());
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

我们发现虽然后面的部分没有保存,但是依然能够正常读取,其实mark()后保存的读取内容是取readlimit和BufferedInputStream类的缓冲区大小两者中的最大值,而并非完全由readlimit确定。因此我们限制一下缓冲区大小,再来观察一下结果:

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public static void main(String[] args) {
try (BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream("test.txt"), 1)){ //将缓冲区大小设置为1
bufferedInputStream.mark(1); //只保留之后的1个字符
System.out.println((char) bufferedInputStream.read());
System.out.println((char) bufferedInputStream.read()); //已经超过了readlimit,继续读取会导致mark失效
bufferedInputStream.reset(); //mark已经失效,无法reset()
System.out.println((char) bufferedInputStream.read());
System.out.println((char) bufferedInputStream.read());
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

了解完了BufferedInputStream之后,我们再来看看BufferedOutputStream,其实和BufferedInputStream原理差不多,只是反向操作:

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public static void main(String[] args) {
try (BufferedOutputStream outputStream = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("output.txt"))){
outputStream.write("lbwnb".getBytes());
outputStream.flush();
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

操作和FileOutputStream一致,这里就不多做介绍了。

缓冲字符流

缓存字符流和缓冲字节流一样,也有一个专门的缓冲区,BufferedReader构造时需要传入一个Reader对象:

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public static void main(String[] args) {
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"))){
System.out.println((char) reader.read());
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

使用和reader也是一样的,内部也包含一个缓存数组:

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private char cb[];

相比Reader更方便的是,它支持按行读取:

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public static void main(String[] args) {
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"))){
System.out.println(reader.readLine()); //按行读取
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

读取后直接得到一个字符串,当然,它还能把每一行内容依次转换为集合类提到的Stream流:

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public static void main(String[] args) {
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"))){
reader
.lines()
.limit(2)
.distinct()
.sorted()
.forEach(System.out::println);
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

它同样也支持mark()reset()操作:

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public static void main(String[] args) {
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"))){
reader.mark(1);
System.out.println((char) reader.read());
reader.reset();
System.out.println((char) reader.read());
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

BufferedReader处理纯文本文件时就更加方便了,BufferedWriter在处理时也同样方便:

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public static void main(String[] args) {
try (BufferedWriter reader = new BufferedWriter(new FileWriter("output.txt"))){
reader.newLine(); //使用newLine进行换行
reader.write("汉堡做滴彳亍不彳亍"); //可以直接写入一个字符串
reader.flush(); //清空缓冲区
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

转换流

有时会遇到这样一个很麻烦的问题:我这里读取的是一个字符串或是一个个字符,但是我只能往一个OutputStream里输出,但是OutputStream又只支持byte类型,如果要往里面写入内容,进行数据转换就会很麻烦,那么能否有更加简便的方式来做这样的事情呢?

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public static void main(String[] args) {
try(OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("test.txt"))){ //虽然给定的是FileOutputStream,但是现在支持以Writer的方式进行写入
writer.write("lbwnb"); //以操作Writer的样子写入OutputStream
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}

同样的,我们现在只拿到了一个InputStream,但是我们希望能够按字符的方式读取,我们就可以使用InputStreamReader来帮助我们实现:

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public static void main(String[] args) {
try(InputStreamReader reader = new InputStreamReader(new FileInputStream("test.txt"))){ //虽然给定的是FileInputStream,但是现在支持以Reader的方式进行读取
System.out.println((char) reader.read());
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}

InputStreamReader和OutputStreamWriter本质也是Reader和Writer,因此可以直接放入BufferedReader来实现更加方便的操作。


打印流

打印流其实我们从一开始就在使用了,比如System.out就是一个PrintStream,PrintStream也继承自FilterOutputStream类因此依然是装饰我们传入的输出流,但是它存在自动刷新机制,例如当向PrintStream流中写入一个字节数组后自动调用flush()方法。PrintStream也永远不会抛出异常,而是使用内部检查机制checkError()方法进行错误检查。最方便的是,它能够格式化任意的类型,将它们以字符串的形式写入到输出流。

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public final static PrintStream out = null;

可以看到System.out也是PrintStream,不过默认是向控制台打印,我们也可以让它向文件中打印:

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public static void main(String[] args) {
try(PrintStream stream = new PrintStream(new FileOutputStream("test.txt"))){
stream.println("lbwnb"); //其实System.out就是一个PrintStream
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}

我们平时使用的println方法就是PrintStream中的方法,它会直接打印基本数据类型或是调用对象的toString()方法得到一个字符串,并将字符串转换为字符,放入缓冲区再经过转换流输出到给定的输出流上。

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因此实际上内部还包含这两个内容:

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/**
* Track both the text- and character-output streams, so that their buffers
* can be flushed without flushing the entire stream.
*/
private BufferedWriter textOut;
private OutputStreamWriter charOut;

与此相同的还有一个PrintWriter,不过他们的功能基本一致,PrintWriter的构造方法可以接受一个Writer作为参数,这里就不再做过多阐述了。


数据流

数据流DataInputStream也是FilterInputStream的子类,同样采用装饰者模式,最大的不同是它支持基本数据类型的直接读取:

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public static void main(String[] args) {
try (DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(new FileInputStream("test.txt"))){
System.out.println(dataInputStream.readBoolean()); //直接将数据读取为任意基本数据类型
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

用于写入基本数据类型:

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public static void main(String[] args) {
try (DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(new FileOutputStream("output.txt"))){
dataOutputStream.writeBoolean(false);
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

注意,写入的是二进制数据,并不是写入的字符串,使用DataInputStream可以读取,一般他们是配合一起使用的。

对象流

既然基本数据类型能够读取和写入基本数据类型,那么能否将对象也支持呢?ObjectOutputStream不仅支持基本数据类型,通过对对象的序列化操作,以某种格式保存对象,来支持对象类型的IO,注意:它不是继承自FilterInputStream的。

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public static void main(String[] args) {
try (ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("output.txt"));
ObjectInputStream inputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream("output.txt"))){
People people = new People("lbw");
outputStream.writeObject(people);
outputStream.flush();
people = (People) inputStream.readObject();
System.out.println(people.name);
}catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}

static class People implements Serializable{ //必须实现Serializable接口才能被序列化
String name;

public People(String name){
this.name = name;
}
}

在我们后续的操作中,有可能会使得这个类的一些结构发生变化,而原来保存的数据只适用于之前版本的这个类,因此我们需要一种方法来区分类的不同版本:

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static class People implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 123456; //在序列化时,会被自动添加这个属性,它代表当前类的版本,我们也可以手动指定版本。

String name;

public People(String name){
this.name = name;
}
}

当发生版本不匹配时,会无法反序列化为对象:

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java.io.InvalidClassException: com.test.Main$People; local class incompatible: stream classdesc serialVersionUID = 123456, local class serialVersionUID = 1234567
at java.io.ObjectStreamClass.initNonProxy(ObjectStreamClass.java:699)
at java.io.ObjectInputStream.readNonProxyDesc(ObjectInputStream.java:2003)
at java.io.ObjectInputStream.readClassDesc(ObjectInputStream.java:1850)
at java.io.ObjectInputStream.readOrdinaryObject(ObjectInputStream.java:2160)
at java.io.ObjectInputStream.readObject0(ObjectInputStream.java:1667)
at java.io.ObjectInputStream.readObject(ObjectInputStream.java:503)
at java.io.ObjectInputStream.readObject(ObjectInputStream.java:461)
at com.test.Main.main(Main.java:27)

如果我们不希望某些属性参与到序列化中进行保存,我们可以添加transient关键字:

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public static void main(String[] args) {
try (ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("output.txt"));
ObjectInputStream inputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream("output.txt"))){
People people = new People("lbw");
outputStream.writeObject(people);
outputStream.flush();
people = (People) inputStream.readObject();
System.out.println(people.name); //虽然能得到对象,但是name属性并没有保存,因此为null
}catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}

static class People implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 1234567;

transient String name;

public People(String name){
this.name = name;
}
}

其实我们可以看到,在一些JDK内部的源码中,也存在大量的transient关键字,使得某些属性不参与序列化,取消这些不必要保存的属性,可以节省数据空间占用以及减少序列化时间。


Java I/O编程实战

图书管理系统

要求实现一个图书管理系统(控制台),支持以下功能:保存书籍信息(要求持久化),查询、添加、删除、修改书籍信息。