《Java中的IO流》

目录

引言

一、IO流概述

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二、字节流体系

三、字符流体系

[1. 常用字符流类](#1. 常用字符流类)

[2. 文本文件读写示例](#2. 文本文件读写示例)

[3. 编码问题处理](#3. 编码问题处理)

四、转换流

五、对象流与序列化

[1. 序列化与反序列化](#1. 序列化与反序列化)

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引言

IO（Input/Output）流是Java中处理输入输出的核心机制，无论是文件读写、网络通信还是内存操作，都离不开IO流。本文将全面介绍Java IO流体系，帮助你掌握这一重要技术。

一、IO流概述

IO流是Java中用于处理输入输出操作的抽象概念，可以想象成数据的"管道"：

输入流：从数据源（如文件、网络等）读取数据到程序

输出流：将程序中的数据写入到目的地

Java IO流的主要分类：

按数据单位分：

字节流：以字节(8bit)为单位（适合所有类型数据）

字符流：以字符为单位（适合文本数据）

按流向分：

输入流：读取数据，

输出流：写入数据

按角色分：

节点流：直接操作数据源/目的地。

处理流：对现有流进行包装增强

二、字节流体系

字节流是Java IO的基础，所有InputStream和OutputStream的子类都是字节流。

1. 常用字节流类

类名	描述
InputStream	所有字节输入流的父类（抽象类）
OutputStream	所有字节输出流的父类（抽象类）
FileInputStream	文件字节输入流
FileOutputStream	文件字节输出流
ByteArrayInputStream	字节数组输入流
ByteArrayOutputStream	字节数组输出流
BufferedInputStream	缓冲字节输入流
BufferedOutputStream	缓冲字节输出流

2. 文件读写示例

// 文件复制示例（字节流）
public static void copyFile(String src, String dest) throws IOException {
    try (InputStream in = new FileInputStream(src);
         OutputStream out = new FileOutputStream(dest)) {
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = in.read(buffer)) != -1) {
            out.write(buffer, 0, len);
        }
    }
}

3. 缓冲流的使用

缓冲流可以显著提高IO效率：

// 使用缓冲流提高效率
public static void bufferedCopy(String src, String dest) throws IOException {
    try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(src));
         BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(dest))) {
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = bis.read(buffer)) != -1) {
            bos.write(buffer, 0, len);
        }
    }
}

三、字符流体系

字符流专门用于处理文本数据，底层实际还是字节流+编码转换。

1. 常用字符流类

类名	描述
Reader	所有字符输入流的父类
Writer	所有字符输出流的父类
FileReader	文件字符输入流
FileWriter	文件字符输出流
CharArrayReader	字符数组输入流
CharArrayWriter	字符数组输出流
BufferedReader	缓冲字符输入流
BufferedWriter	缓冲字符输出流
InputStreamReader	字节流转字符流
OutputStreamWriter	字符流转字节流

2. 文本文件读写示例

// 文本文件读取（字符流）
public static String readTextFile(String filename) throws IOException {
    StringBuilder content = new StringBuilder();
    try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(filename))) {
        String line;
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            content.append(line).append("\n");
        }
    }
    return content.toString();
}

// 文本文件写入（字符流）
public static void writeTextFile(String filename, String content) throws IOException {
    try (BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter(filename))) {
        writer.write(content);
    }
}

3. 编码问题处理

// 指定编码读写文件
public static void readWithEncoding(String filename, String charset) throws IOException {
    try (InputStreamReader isr = new InputStreamReader(
            new FileInputStream(filename), charset);
         BufferedReader br = new BufferedReader(isr)) {
        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            System.out.println(line);
        }
    }
}

四、转换流

转换流是字节流和字符流之间的桥梁：

InputStreamReader：将字节输入流转换为字符输入流

OutputStreamWriter：将字符输出流转换为字节输出流

// 转换流示例
public static void convertStreamDemo() throws IOException {
    // 字节流 -> 字符流
    InputStream is = new FileInputStream("test.txt");
    Reader reader = new InputStreamReader(is, "UTF-8");
    
    // 字符流 -> 字节流
    OutputStream os = new FileOutputStream("output.txt");
    Writer writer = new OutputStreamWriter(os, "GBK");
}

五、对象流与序列化

Java提供了对象序列化机制，可以将对象转换为字节流进行存储或传输。

1. 序列化与反序列化

// 需要序列化的类必须实现Serializable接口
class Person implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private String name;
    private int age;
    // 构造方法、getter/setter省略
}

// 对象序列化
public static void serializeObject(Object obj, String filename) throws IOException {
    try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(
            new FileOutputStream(filename))) {
        oos.writeObject(obj);
    }
}

// 对象反序列化
public static Object deserializeObject(String filename) 
        throws IOException, ClassNotFoundException {
    try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(
            new FileInputStream(filename))) {
        return ois.readObject();
    }
}

Java IO流体系庞大但层次清晰，掌握其核心原理和常用类后，各种IO需求都能应对自如。随着Java版本更新，也出现了更多简化IO操作的API，但底层原理仍是IO流体系。