Java IO流：深入理解与实践

Java IO（Input/Output）流是Java语言中用于处理输入输出操作的重要部分。这些流可以是文件、网络连接、内存块等。Java IO流主要分为字节流和字符流，它们各自具有不同的用途和特性。

一、字节流

字节流主要用于处理二进制数据，如图像、音频、视频等。Java提供了两个基本的字节流类：InputStream和OutputStream。

InputStream：这是所有字节输入流的超类。主要的子类有FileInputStream、BufferedInputStream等。
OutputStream：这是所有字节输出流的超类。主要的子类有FileOutputStream、BufferedOutputStream等。

下面是一个简单的使用字节流读写文件的例子：

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	import java.io.*;  

	  

	public class ByteStreamExample {  

	    public static void main(String[] args) {  

	        File file = new File("example.txt");  

	          

	        try (FileInputStream fis = new FileInputStream(file);  

	             FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt")) {  

	              

	            byte[] buffer = new byte[1024];  

	            int bytesRead;  

	            while ((bytesRead = fis.read(buffer)) != -1) {  

	                fos.write(buffer, 0, bytesRead);  

	            }  

	              

	        } catch (IOException e) {  

	            e.printStackTrace();  

	        }  

	    }  

	}

在这个例子中，我们创建了一个FileInputStream来读取"example.txt"文件，然后创建了一个FileOutputStream来写入"output.txt"文件。我们通过一个字节数组作为缓冲区，从输入流中读取数据，然后写入到输出流中。

二、字符流

字符流主要用于处理文本数据。Java提供了两个基本的字符流类：Reader和Writer。

Reader：这是所有字符输入流的超类。主要的子类有FileReader、BufferedReader等。
Writer：这是所有字符输出流的超类。主要的子类有FileWriter、BufferedWriter等。

下面是一个简单的使用字符流读写文件的例子：

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	import java.io.*;  

	  

	public class CharStreamExample {  

	    public static void main(String[] args) {  

	        File file = new File("example.txt");  

	          

	        try (FileReader fr = new FileReader(file);  

	             FileWriter fw = new FileWriter("output.txt")) {  

	              

	            char[] buffer = new char[1024];  

	            int charsRead;  

	            while ((charsRead = fr.read(buffer)) != -1) {  

	                fw.write(buffer, 0, charsRead);  

	            }  

	              

	        } catch (IOException e) {  

	            e.printStackTrace();  

	        }  

	    }  

	}

在这个例子中，我们创建了一个FileReader来读取"example.txt"文件，然后创建了一个FileWriter来写入"output.txt"文件。我们通过一个字符数组作为缓冲区，从输入流中读取数据，然后写入到输出流中。

三、缓冲流

为了提高IO操作的效率，Java提供了缓冲流。缓冲流会将数据先读入到缓冲区中，然后再从缓冲区中读取或写入数据。这可以减少IO操作的次数，提高性能。

Java提供了BufferedInputStream、BufferedOutputStream、BufferedReader和BufferedWriter等类来实现缓冲流。

在上面的例子中，我们已经使用了缓冲流。通过try-with-resources语句，我们可以自动关闭流，这可以避免资源泄露的问题。

总的来说，Java IO流提供了一种灵活且强大的方式来处理输入输出操作。通过理解和使用这些流，我们可以更好地处理文件、网络数据等。四、转换流

转换流主要用于在字节流和字符流之间进行转换。Java提供了两个主要的转换流类：InputStreamReader和OutputStreamWriter。

InputStreamReader：这是一个桥接器，将字节流转换为字符流。它读取字节，并使用指定的字符集将其解码为字符。
OutputStreamWriter：这也是一个桥接器，将字符流转换为字节流。它接收字符，并使用指定的字符集将其编码为字节。

以下是一个使用转换流的示例：

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import java.io.*;

public class ConversionStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        File file = new File("example.txt");
        
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
             InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis, "UTF-8");
             BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
             FileWriter fw = new FileWriter("output.txt");
             OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fw, "UTF-8");
             BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw)) {
            
            String line;
            while ((line = br.readLine()) != null) {
                bw.write(line);
                bw.newLine(); // 写入换行符
            }
            
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个例子中，我们使用InputStreamReader将FileInputStream转换为BufferedReader，以便按行读取文本文件。同样，我们使用OutputStreamWriter将FileWriter转换为BufferedWriter，以便按行写入文本到文件中。我们指定了字符集为"UTF-8"以确保正确处理所有字符。

五、数据流

数据流（Data Streams）用于处理基本数据类型。Java提供了DataInputStream和DataOutputStream类来读取和写入基本数据类型。

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import java.io.*;

public class DataStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        File file = new File("data.bin");
        
        try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream(file));
             DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream(file))) {
            
            // 写入数据
            dos.writeInt(123);
            dos.writeDouble(3.14);
            dos.writeUTF("Hello, Java IO!");
            
            // 读取数据
            int value = dis.readInt();
            double pi = dis.readDouble();
            String message = dis.readUTF();
            
            System.out.println("Value: " + value);
            System.out.println("Pi: " + pi);
            System.out.println("Message: " + message);
            
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个例子中，我们创建了一个DataOutputStream来写入基本数据类型的值到二进制文件，然后创建了一个DataInputStream来从该文件中读取这些值。DataStreams特别适用于将复杂的数据结构序列化为二进制格式，并随后进行反序列化。

六、对象流

对象流（Object Streams）允许我们直接写入和读取对象。Java提供了ObjectOutputStream和ObjectInputStream类来实现对象序列化与反序列化。

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import java.io.*;

public class ObjectStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        File file = new File("object.dat");
        
        try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));
             ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file))) {
            
            // 写入对象
            String str = "Hello, Java IO!";
            oos.writeObject(str);
            
            // 读取对象
            Object obj = ois.readObject();
            if (obj instanceof String) {
                String readStr = (String) obj;
                System.out.println("Read String: " + readStr);
            }
            
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个例子中，我们创建了一个ObjectOutputStream来写入一个字符串对象到文件，然后创建了一个ObjectInputStream来从该文件中读取这个对象。注意，为了成功读取对象，被读取的对象必须实现Serializable接口，这是因为对象序列化要求对象可以被转换为字节流。

总结：

Java IO流是Java编程中处理输入输出操作的重要工具。通过理解不同流类型的特性和用途，我们可以根据需要选择合适的流来处理文件、网络数据等。