在 Java 中，IO（Input/Output）流是用于处理数据输入输出的核心机制，它提供了一种统一的方式来读写不同类型的数据。
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1. 基本概念
- 流（Stream）：是一种抽象概念，代表数据的传输通道。数据可以从源头（如文件、网络）通过流传输到目的地。
- 输入流（InputStream/Reader）：用于从数据源读取数据。
- 输出流（OutputStream/Writer）：用于向目标写入数据。
- Java IO 的分类 ：
- 按数据类型：字节流（处理二进制数据）和字符流（处理文本数据）。
- 按功能：节点流（直接操作数据源）和处理流（增强节点流的功能）。
2. 字节流（Byte Stream）
字节流以字节（8 位）为单位处理数据，适用于所有类型的数据（如图片、视频、二进制文件等）。
核心类
- InputStream：所有字节输入流的抽象基类。
- OutputStream：所有字节输出流的抽象基类。
常见实现类
- FileInputStream/FileOutputStream：用于读写文件。
- ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream：用于读写内存中的字节数组。
- BufferedInputStream/BufferedOutputStream：带缓冲的输入输出流，提高效率。
- DataInputStream/DataOutputStream：用于读写基本数据类型（如 int、double 等）。
- ObjectInputStream/ObjectOutputStream:序列化对象
- PrintStream:格式化输出，如
System.out
3. 字节流的核心方法
InputStream 常用方法
int read()：读取单个字节，返回 0-255 的整数；若到达流末尾，返回 -1。int read(byte[] b)：读取最多b.length个字节到数组b中，返回实际读取的字节数；若到达流末尾，返回 -1。int read(byte[] b, int off, int len)：读取最多len个字节到数组b的off位置开始的部分。void close()：关闭流，释放资源。
OutputStream 常用方法
void write(int b)：写入单个字节（参数b的低 8 位）。void write(byte[] b)：写入整个字节数组。void write(byte[] b, int off, int len)：写入字节数组b中从off开始的len个字节。void flush()：刷新缓冲区，确保数据写入目标。void close()：关闭流，释放资源（关闭前会自动刷新）。
4. 字节流的典型应用场景
文件复制
java
import java.io.*;
public class FileCopyExample {
public static void main(String[] args) {
try (InputStream in = new FileInputStream("source.jpg");
OutputStream out = new FileOutputStream("target.jpg")) {
byte[] buffer = new byte[1024]; // 缓冲区大小
int bytesRead;
while ((bytesRead = in.read(buffer)) != -1) {
out.write(buffer, 0, bytesRead);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}使用缓冲流提高效率
java
import java.io.*;
public class BufferedStreamExample {
public static void main(String[] args) {
try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(
new FileInputStream("source.zip"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(
new FileOutputStream("target.zip"))) {
int b;
while ((b = bis.read()) != -1) {
bos.write(b);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}读写基本数据类型
java
import java.io.*;
public class DataStreamExample {
public static void main(String[] args) {
try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
new FileOutputStream("data.bin"))) {
dos.writeInt(123);
dos.writeDouble(3.14);
dos.writeUTF("Hello, World!");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
try (DataInputStream dis = new DataInputStream(
new FileInputStream("data.bin"))) {
int num = dis.readInt();
double pi = dis.readDouble();
String str = dis.readUTF();
System.out.println(num); // 123
System.out.println(pi); // 3.14
System.out.println(str); // Hello, World!
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}5. PrintStream
标准输出（System.out 是 PrintStream 类型）
PrintStream 提供了多种构造方法，常见的有：
PrintStream(OutputStream out)：包装另一个输出流，不自动刷新。PrintStream(OutputStream out, boolean autoFlush)：指定是否自动刷新。PrintStream(String fileName)：直接输出到文件，自动刷新。PrintStream(File file)：输出到文件对象，自动刷新。
核心方法
print()：打印各种数据类型（如int、String、Object等）。println()：打印并换行。printf()：格式化输出，支持类似 C 语言的格式字符串。format()：与printf()功能相同，更符合 Java 风格。checkError()：检查流是否发生错误，返回boolean。flush()：刷新缓冲区。close()：关闭流。printf()和format()支持格式化字符串，语法为：%[flags][width][.precision]conversion%d：整数（十进制）。%f：浮点数。%s：字符串。%c：字符。%b：布尔值。%n：换行符。
java
public class PrintStreamExample {
public static void main(String[] args) {
PrintStream ps = System.out;
// 基本打印
ps.print("Hello"); // 输出: Hello
ps.println(" World"); // 输出: World (换行)
// 格式化输出
int num = 123;
double pi = 3.14159;
ps.printf("数字: %d, 圆周率: %.2f%n", num, pi); // 输出: 数字: 123, 圆周率: 3.14
// 日期格式化
java.util.Date date = new java.util.Date();
ps.printf("日期: %tF %tT%n", date, date); // 输出: 日期: 2023-01-01 12:00:00
}
}重定向标准输出
通过 System.setOut(PrintStream ps) 可以重定向标准输出流。
示例：将输出写入文件
java
import java.io.*;
public class RedirectOutput {
public static void main(String[] args) {
try (PrintStream ps = new PrintStream(new FileOutputStream("output.txt"))) {
System.setOut(ps); // 重定向标准输出
System.out.println("This line will be written to output.txt");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}6. ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream
ByteArrayInputStream
- 继承关系 ：继承自
InputStream，用于从内存字节数组读取数据。 - 核心功能：将字节数组转换为输入流，支持按字节或字节块读取。
构造方法
ByteArrayInputStream(byte[] buf)：使用整个字节数组创建输入流。ByteArrayInputStream(byte[] buf, int offset, int length)：使用字节数组的部分内容（从offset开始，长度为length）。
ByteArrayOutputStream
- 继承关系 ：继承自
OutputStream，用于将数据写入内存字节数组。 - 核心功能：动态扩展字节数组，支持将数据写入数组并获取最终结果。
构造方法
ByteArrayOutputStream()：创建默认初始容量的输出流（32 字节）。ByteArrayOutputStream(int size)：创建指定初始容量的输出流。
核心方法：
ByteArrayInputStream
int read()：读取下一个字节，返回 0-255 的整数；到达末尾返回 -1。int read(byte[] b, int off, int len)：读取最多len个字节到数组b的off位置。int available()：返回剩余可读取的字节数。void reset()：将流的位置重置为初始位置。void mark(int readAheadLimit)：标记当前位置（需配合reset()使用）。
ByteArrayOutputStream
void write(int b)：写入单个字节。void write(byte[] b, int off, int len)：写入字节数组的部分内容。void writeTo(OutputStream out)：将当前输出流的全部内容写入另一个输出流。byte[] toByteArray()：返回当前输出流的内容作为字节数组。int size()：返回当前输出流的大小（字节数）。void reset()：清空输出流，重置为初始状态。
java
import java.io.*;
public class ByteArrayExample {
public static void main(String[] args) {
try {
// 创建 ByteArrayOutputStream 写入数据
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
baos.write("Hello, World!".getBytes());
// 将 ByteArrayOutputStream 的内容转换为字节数组
byte[] data = baos.toByteArray();
// 使用 ByteArrayInputStream 读取数据
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(data);
int b;
while ((b = bais.read()) != -1) {
System.out.print((char) b); // 输出: Hello, World!
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}性能与注意事项
- 无需关闭流 ：
ByteArrayInputStream和ByteArrayOutputStream不涉及底层资源（如文件或网络），无需调用close()。 - 自动扩容 ：
ByteArrayOutputStream会在数据超过容量时自动扩容，但频繁扩容可能影响性能。 - 线程安全：这两个类均非线程安全，多线程环境下需外部同步。
- 内存占用：避免处理过大的字节数组，以防内存溢出。