15、Java 基础硬核复习：File类与IO流的核心逻辑与面试考点

15、Java 基础硬核复习：File类与IO流的核心逻辑与面试考点

在Java开发中，File类与IO流是连接程序与外部世界（文件、网络）的核心工具。即使现在有Spring等框架封装了IO操作，底层的流（Stream）概念和序列化机制依然是面试中的必考基础。本章逻辑清晰：先操作"文件本身"（File类），再操作"文件内容"（IO流）。

一、核心知识体系

1. File类：操作文件的"元数据"

java.io.File是文件或目录路径的抽象表示，只能操作文件的元数据 （如创建、删除、重命名、获取大小），不能修改文件内容。

• 路径问题 ：
  • 绝对路径：从盘符（Windows）或根目录（Linux）开始的完整路径（如D:/a.txt）；
  • 相对路径：相对于当前项目目录的路径（如src/a.txt），跨平台需用File.separator（如/或\）。
• 常用方法 ：
  • 判断：exists()（是否存在）、isFile()（是否为文件）、isDirectory()（是否为目录）；
  • 创建：createNewFile()（创建文件）、mkdir()（创建单级目录）、mkdirs()（创建多级目录）；
  • 删除：delete()（删除文件/空目录，非空目录需先删文件）；
  • 遍历：listFiles()（返回File对象数组，可结合递归遍历所有子目录和文件）。

2. IO流的分类与体系（重点）

IO流是数据传输的通道，分类依据如下：

• 按数据单位 ：
  • 字节流（Byte Stream）：InputStream/OutputStream，操作8-bit，适合所有文件（图片、视频、音频）；
  • 字符流（Character Stream）：Reader/Writer，操作16-bit，只适合纯文本文件（如.txt、.java）。
• 按流的角色 ：
  • 节点流：直接作用于数据源（如FileInputStream读取文件）；
  • 处理流：包在节点流外面，增强功能（如BufferedInputStream提供缓冲，ObjectInputStream实现序列化）。
• 四大核心抽象基类 ：
  所有流都继承自InputStream（字节输入流）、OutputStream（字节输出流）、Reader（字符输入流）、Writer（字符输出流）。

3. 重要流的实战

（1）文件流：操作文件内容

• 字节流：FileInputStream（读二进制文件）、FileOutputStream（写二进制文件）；
• 字符流：FileReader（读文本文件）、FileWriter（写文本文件）。

（2）缓冲流：提升IO效率的"加速器"

缓冲流内部维护一个缓冲区（默认8KB），减少磁盘IO次数（批量读写），显著提升大文件处理速度。

• 字节缓冲流：BufferedInputStream（读）、BufferedOutputStream（写）；
• 字符缓冲流：BufferedReader（读，提供readLine()方法）、BufferedWriter（写，提供newLine()方法）。

（3）转换流：解决"乱码"的关键

转换流是字节流与字符流的桥梁，核心功能是处理编码与解码（解决乱码问题）。

• InputStreamReader：字节输入流 → 字符输入流（需指定编码，如new InputStreamReader(new FileInputStream("a.txt"), "GBK")）；
• OutputStreamWriter：字符输出流 → 字节输出流（同理，指定编码）。

（4）对象流：实现序列化与反序列化

对象流用于将Java对象转换为二进制流（持久化存储或网络传输）。

• 序列化：ObjectOutputStream（将对象写入文件）；
• 反序列化：ObjectInputStream（将文件中的二进制流还原为对象）；
• 注意：类需实现Serializable接口（标记接口，无方法），serialVersionUID用于版本控制（反序列化时校验）。

二、高频面试考点（必须掌握）

1. 字节流 vs 字符流（🌟必考Top 1）

• 区别 ：
  • 字节流按8-bit传输，不处理编码；字符流按16-bit传输，内部根据编码表将字节转换为字符。
• 选择 ：
  • 纯文本文件（.txt、.java）→ 字符流；
  • 二进制文件（图片、视频、音频）→ 字节流（图片不能用字符流，二进制数据无法在编码表中找到对应字符，会导致数据损坏）。

2. read() vs read(byte[]/char[] buffer)（性能差异）

• read()：每次只读1个字节/字符，频繁操作磁盘，效率极低（类似"用勺子舀水"）；
• read(buffer)：每次读取一个数组的数据（如1024个），批量读写，效率高（类似"用铲子铲水"）。

3. 序列化机制（Serialization）

• 定义：将内存中的Java对象转换为二进制流（持久化存储或网络传输）；
• Serializable接口：标记接口，告诉JVM该类允许被序列化；
• serialVersionUID ：版本控制，序列化后修改类代码（未改ID）会导致反序列化失败（抛InvalidClassException）。

4. transient关键字（不想序列化的属性）

• 作用：修饰属性（如密码、银行卡号），序列化时忽略该属性，反序列化时该值为默认值（null或0）。

5. 乱码问题（Encoding）

• 原因：编码与解码使用的字符集不一致（如文件用UTF-8存，用GBK读）；
• 解决 ：使用转换流（InputStreamReader），并在构造器中显式指定正确编码（如new InputStreamReader(new FileInputStream("a.txt"), "GBK")）。

6. close()与flush()（资源释放）

• close()：自动调用flush()刷新缓冲区（将缓冲区数据写入文件），并释放系统资源（如文件句柄）；
• 不关闭的后果：文件被占用无法删除，或缓冲区数据丢失。
• 现代Java开发推荐try-with-resources自动关闭流（如try (FileInputStream fis = new FileInputStream("a.txt")) {}）。

三、学习建议

1. 实操对比 ：写一个"文件复制"工具，分别用字节流（FileInputStream+FileOutputStream）和缓冲流（BufferedInputStream+BufferedOutputStream）复制100MB视频，对比耗时（缓冲流效率更高）；
2. 乱码修复 ：故意用错误编码读取文本文件（如GBK文件用UTF-8读），观察乱码，再用转换流修复（指定正确编码），这是解决生产环境Bug的基本功。
   掌握本章核心知识，不仅能应对面试，更能理解Java与外部交互的本质，为后续学习NIO、网络编程打下基础。