简单了解Java的I/O流机制与文件读写操作

一、理解Java的I/O流机制

字节流

Java中的字节流主要由 InputStream 和 OutputStream 这两个抽象类及其子类构成。字节流以字节（byte）为基本处理单元，适用于处理所有类型的数据，包括文本、图片、音频、视频等。

1. InputStream

InputStream 是所有字节输入流的父类。常见的子类有 FileInputStream（用于从文件中读取字节数据）、ByteArrayInputStream（从字节数组中读取数据）等。以 FileInputStream 为例，以下是从文件中读取字节数据的简单代码：

java 复制代码

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class FileInputStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt")) {
            int data;
            while ((data = fis.read()) != -1) {
                System.out.print((char) data);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这段代码中，fis.read() 方法每次读取一个字节的数据，返回值为读取到的字节值，当读取到文件末尾时返回 -1 。

2. OutputStream

OutputStream 是所有字节输出流的父类。常见子类有 FileOutputStream（用于向文件中写入字节数据）、ByteArrayOutputStream（将数据写入字节数组）等。以下是使用 FileOutputStream 向文件写入字节数据的代码：

java 复制代码

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class FileOutputStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        String message = "Hello, Java I/O!";
        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt")) {
            fos.write(message.getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这里先将字符串转换为字节数组，然后通过 fos.write() 方法将字节数组写入到指定文件中。

字符流

字符流基于字节流构建，以字符（char）为基本处理单元，更适合处理文本数据。字符流由 Reader 和 Writer 这两个抽象类及其子类组成。

1. Reader

Reader 是所有字符输入流的父类。常见子类有 FileReader（用于从文件中读取字符数据）、BufferedReader（带有缓冲功能的字符输入流，能提高读取效率）等。使用 BufferedReader 逐行读取文件内容的代码如下：

java 复制代码

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class BufferedReaderExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"))) {
            String line;
            while ((line = br.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

br.readLine() 方法会读取文件中的一行内容并返回，当读取到文件末尾时返回 null 。

2. Writer

Writer 是所有字符输出流的父类。常见子类有 FileWriter（用于向文件中写入字符数据）、BufferedWriter（带有缓冲功能的字符输出流，能提高写入效率）等。下面是使用 BufferedWriter 向文件写入字符数据的代码：

java 复制代码

import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class BufferedWriterExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("output.txt"))) {
            bw.write("This is a line written by BufferedWriter.");
            bw.newLine();
            bw.write("Another line.");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

bw.write() 方法用于写入字符数据，bw.newLine() 方法用于写入换行符。

二、熟悉文件的读写操作

文件读取操作

按字节读取 ：使用 FileInputStream 逐字节读取文件，适用于读取二进制文件或对读取精度要求高的场景。但对于大文件，频繁的单个字节读取效率较低。
按字符读取 ：采用 FileReader 结合 BufferedReader 逐行读取文本文件是很常见的方式。它能有效提高读取文本文件的效率，尤其适合处理大文本文件。
随机读取 ：如果需要在文件的不同位置进行跳跃式读取，可以使用 RandomAccessFile 类。它既可以读取也可以写入，并且支持文件指针的随机移动。例如：

java 复制代码

import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;

public class RandomAccessFileExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("test.txt", "r")) {
            raf.seek(5); // 将文件指针移动到第5个字节位置
            int data;
            while ((data = raf.read()) != -1) {
                System.out.print((char) data);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

文件写入操作

覆盖写入 ：使用 FileOutputStream 或 FileWriter 时，如果文件已存在，默认会覆盖原文件内容。如前文示例中，FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt") 就是这种情况。
追加写入 ：如果希望在文件末尾追加内容，可以在创建 FileOutputStream 或 FileWriter 时传入第二个参数 true 。例如：

java 复制代码

import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class AppendWriteExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileWriter fw = new FileWriter("output.txt", true)) {
            fw.write("This is appended content.");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

三、总结

在使用这些流的时候，要记住一点，我们是为电脑编写程序，这里的Input是指输入到电脑中，reader是指读到电脑中。一开始的时候，总是搞混这些，用久了就清楚了。