JAVA中的IO操作

kkkkatoq2026-03-22 19:02

一、IO基础

1、什么是IO

IO，即 Input/Output，翻译过来就是输入输出 。在 Java 编程中，它是程序与外部世界进行数据交互的关键方式。简单来说，输入就是程序从外部获取数据，比如从文件中读取内容、接收网络传来的数据；输出则是程序将数据发送到外部，像将数据写入文件、向网络另一端发送数据。

打个比方，我们日常使用的手机，当我们从相册中打开一张照片时，照片的数据从手机存储设备进入到手机应用程序，这就类似于 Java 程序中的输入操作；而当我们拍摄一张新照片并保存到相册时，照片的数据从手机相机应用程序保存到手机存储设备，这就类似于 Java 程序中的输出操作。在 Java 世界里，IO 操作让程序能够与文件系统、网络、控制台等外部环境进行数据的交换，从而实现各种各样的功能。

2、JavaIO本质是在解决什么问题

Java IO 本质就干三件事：
读文件
写文件
网络数据传输（HTTP / Socket）

二、IO核心概念

1、流的概念

在 Java IO 中，流（Stream）是一个非常重要的概念。可以把流想象成一条数据传输的通道，数据就像水流一样在这个通道中流动。它具有方向性，数据从数据源流向程序（输入流），或者从程序流向数据目的地（输出流）。并且，流中的数据是按顺序依次传输的，就像水流是依次流淌一样 。数据在流中是以字节（byte）或者字符（char）为单位进行传输的。例如，当从一个文本文件中读取数据时，数据会以字节或者字符的形式通过输入流进入程序；当向文件写入数据时，数据会以字节或字符的形式通过输出流从程序流向文件。

2、输入流（InputStream）

用于从外部数据源读取数据到程序中。在 Java 中，所有输入流的基类是InputStream（字节输入流）和Reader（字符输入流） 。例如，当我们想要读取一个文本文件的内容时，可以使用FileInputStream（InputStream的子类）或者FileReader（Reader的子类）。

就是：把数据读进来

比如：读文件、读接口返回的数据、读图片、读前端上传的文件

3、输出流（OutputStream）

用于将程序中的数据写入到外部数据目的地。Java 中所有输出流的基类是OutputStream（字节输出流）和Writer（字符输出流） 。比如，要将一些文本内容写入文件，可以使用FileOutputStream（OutputStream的子类）或者FileWriter（Writer的子类）。以下是使用FileWriter写入文件的示例代码：

就是：把数据写出去

比如：写文件、把文件返回给前端、写日志文件、把图片保存到服务器

4、字节流

以字节（8 位）为单位处理数据，适用于处理任何类型的数据，包括二进制数据，如图片、音频、视频等 。InputStream和OutputStream是字节流的抽象基类，它们的子类如FileInputStream、FileOutputStream、ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream等，广泛应用于各种字节数据的读写操作。例如，读取一张图片文件并输出其字节数据：

java 复制代码 
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class ByteStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (InputStream inputStream = new FileInputStream("image.jpg")) {
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int length;
            while ((length = inputStream.read(buffer)) != -1) {
                for (int i = 0; i < length; i++) {
                    System.out.print(buffer[i] + " ");
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
5、字符流

以字符（16 位 Unicode）为单位处理数据，主要用于处理文本数据 。Reader和Writer是字符流的抽象基类，其常见子类有FileReader、FileWriter、BufferedReader、BufferedWriter等。字符流在处理文本时，会自动进行字符编码转换，方便处理不同编码格式的文本文件。比如，读取一个 UTF-8 编码的文本文件并输出内容：

复制代码 
import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.io.Reader;

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

字节流和字符流的主要区别在于处理数据的单位和应用场景。字节流更通用，可以处理任何类型的数据，但在处理文本时需要手动处理字符编码问题；字符流专门用于处理文本数据，自动处理字符编码，使用起来更方便，但不适用于二进制数据的处理。

6、 按功能分类

节点流：也称为低级流，是直接与数据源或数据目的地相连的流，负责从数据源读取数据或直接将数据写入数据目的地 。例如，FileInputStream和FileOutputStream直接操作文件，ByteArrayInputStream和ByteArrayOutputStream直接操作字节数组，它们都是节点流。以FileInputStream读取文件为例：

java 复制代码 
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

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

处理流：也叫包装流，是在节点流的基础上进行包装，增强了流的功能，如提高读写效率、增加数据处理能力等 。处理流不能单独存在，必须连接在其他流（通常是节点流）之上。例如，BufferedInputStream和BufferedOutputStream通过缓冲机制提高了数据读写的效率，它们通常会包装FileInputStream和FileOutputStream。下面是使用BufferedInputStream包装FileInputStream来提高读取效率的示例：

java 复制代码 
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class ProcessingStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (InputStream inputStream = new FileInputStream("test.txt");
             BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(inputStream)) {
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int length;
            while ((length = bufferedInputStream.read(buffer)) != -1) {
                System.out.write(buffer, 0, length);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个例子中，BufferedInputStream在FileInputStream的基础上增加了缓冲区，减少了系统 I/O 操作的次数，从而提高了读取效率。处理流的存在使得 Java IO 的操作更加灵活和高效，开发者可以根据具体需求选择合适的处理流来包装节点流，实现各种复杂的数据处理功能。

三、Java IO 中常用的类

1、最基础的四个父类

这四个你要先认识，它们是所有 IO 类的"根"。

1. InputStream
作用： 按字节读取数据
适合： 图片、视频、pdf、压缩包、任意二进制数据
例子：

java 复制代码 
InputStream in = new FileInputStream("a.jpg");
int b = in.read();
in.close();

理解：read() 每次读取一个字节。

2. OutputStream
作用： 按字节写出数据

例子：

java 复制代码 
OutputStream out = new FileOutputStream("b.jpg");
out.write(97);
out.close();

这里 97 对应字节值，写出去后可能是字符 a。

3. Reader
作用： 按字符读取数据
适合： txt、json、xml、配置文件
例子：

java 复制代码 
Reader reader = new FileReader("a.txt");
int ch = reader.read();
reader.close();

4. Writer
作用： 按字符写出数据
例子：

java 复制代码 
Writer writer = new FileWriter("a.txt");
writer.write("你好");
writer.close();
2、文件流：和文件直接打交道

这是最常见的一组。

1. FileInputStream
作用： 从文件中读取字节

**例子：**读取图片

java 复制代码 
FileInputStream in = new FileInputStream("d:/test/a.jpg");
byte[] buf = new byte[1024];
int len;

while ((len = in.read(buf)) != -1) {
    System.out.println("本次读取字节数：" + len);
}

in.close();

**什么时候用：**读图片、读 pdf、读压缩包、读任意文件原始内容

2. FileOutputStream
作用： 向文件中写字节

**例子：**写文件

java 复制代码 
FileOutputStream out = new FileOutputStream("d:/test/b.txt");
out.write("hello".getBytes());
out.close();

**什么时候用：**保存文件、下载文件到本地、写二进制内容

3. FileReader
作用： 从文件中读取字符

**例子：**读取文本

java 复制代码 
FileReader reader = new FileReader("d:/test/a.txt");
char[] buf = new char[1024];
int len;

while ((len = reader.read(buf)) != -1) {
    System.out.print(new String(buf, 0, len));
}

reader.close();

什么时候用： 读普通文本文件、读日志文件、读配置文件
注意： FileReader 默认用系统编码，实际开发里更推荐 InputStreamReader 指定编码。

4. FileWriter
作用： 向文件中写字符

**例子：**写文本

java 复制代码 
FileWriter writer = new FileWriter("d:/test/a.txt");
writer.write("第一行\n");
writer.write("第二行\n");
writer.close();

**什么时候用：**写文本文件、生成日志、输出字符串内容

3、缓冲流：提高性能

缓冲流的思想很简单：别一次只读一个字节、写一个字节，先放到内存缓冲区里，再统一处理。

1. BufferedInputStream
作用： 给字节输入流加缓冲

**例子：**读取图片

java 复制代码 
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(
    new FileInputStream("d:/test/a.jpg")
);

byte[] buf = new byte[1024];
int len;

while ((len = bis.read(buf)) != -1) {
    System.out.println("读取：" + len);
}

bis.close();

什么时候用：文件读操作几乎都可以加、网络输入也常加

2. BufferedOutputStream
作用： 给字节输出流加缓冲

**例子：**复制文件

java 复制代码 
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(
    new FileInputStream("d:/test/a.jpg")
);
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(
    new FileOutputStream("d:/test/b.jpg")
);

byte[] buf = new byte[1024];
int len;

while ((len = bis.read(buf)) != -1) {
    bos.write(buf, 0, len);
}

bos.close();
bis.close();

什么时候用：文件复制、文件下载、大文件写出

3. BufferedReader
作用： 给字符输入流加缓冲、可以按行读取

**例子：**按行读文本

java 复制代码 
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(
    new FileInputStream("d:/test/a.jpg")
);
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(
    new FileOutputStream("d:/test/b.jpg")
);

byte[] buf = new byte[1024];
int len;

while ((len = bis.read(buf)) != -1) {
    bos.write(buf, 0, len);
}

bos.close();
bis.close();

什么时候用： 读 txt、读日志、读配置文件、按行处理文本

这是文本处理里非常常用的类。

4. BufferedWriter
作用： 高效写文本

**例子：**写多行文本

java 复制代码 
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(
    new FileWriter("d:/test/a.txt")
);

bw.write("第一行");
bw.newLine();
bw.write("第二行");
bw.newLine();

bw.close();

**什么时候用：**写日志、写报表文本、写配置文件、输出多行字符串

4、转换流：处理编码问题

这两个类非常重要。

因为很多时候，底层拿到的是字节，但你要操作的是字符。

1. InputStreamReader
作用： 把字节输入流转换成字符输入流

**例子：**按 UTF-8 读取文本

java 复制代码 
BufferedReader br = new BufferedReader(
    new InputStreamReader(
        new FileInputStream("d:/test/a.txt"),
        "UTF-8"
    )
);

String line;
while ((line = br.readLine()) != null) {
    System.out.println(line);
}

br.close();

什么时候用： 读取中文文本、处理乱码、读取网络响应文本、读取接口返回的 JSON
理解：

FileInputStream 负责从文件取字节。
InputStreamReader 负责把字节按 UTF-8 变成字符。
BufferedReader 负责按行读。

2. OutputStreamWriter
作用： 把字符写成指定编码的字节

**例子：**按 UTF-8 写文本

java 复制代码 
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(
    new OutputStreamWriter(
        new FileOutputStream("d:/test/a.txt"),
        "UTF-8"
    )
);

bw.write("你好，Java IO");
bw.newLine();
bw.write("第二行");

bw.close();

**什么时候用：**写中文文本、导出 txt/csv、往网络里写文本内容

5、内存流：数据不进文件，直接放内存里

这个很重要，很多接口开发里会遇到。

1. ByteArrayInputStream
作用： 从内存里的 byte[] 读取数据

例子：

java 复制代码 
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
    new FileOutputStream("d:/test/data.bin")
);

dos.writeInt(100);
dos.writeDouble(3.14);
dos.writeBoolean(true);

dos.close();

**什么时候用：**测试代码、模拟输入流、已经有 byte[]，但下游方法要求传 InputStream

2. ByteArrayOutputStream
作用： 往内存里写字节，最后拿到完整 byte[]
例子：

java 复制代码 
DataInputStream dis = new DataInputStream(
    new FileInputStream("d:/test/data.bin")
);

int a = dis.readInt();
double b = dis.readDouble();
boolean c = dis.readBoolean();

System.out.println(a);
System.out.println(b);
System.out.println(c);

dis.close();

**什么时候用：**拼接数据、临时缓存、文件下载前先组装内容、接口返回前先把内容写进内存，这是非常常用的内存流。

3. StringReader
作用： 把字符串当成输入流来读
例子：

java 复制代码 
StringReader sr = new StringReader("abc123");
int ch;

while ((ch = sr.read()) != -1) {
    System.out.print((char) ch);
}

sr.close();

**什么时候用：**已经有字符串，但希望按 Reader 的方式处理它

4. StringWriter
作用： 把字符写到内存中的字符串里
例子：

java 复制代码 
StringWriter sw = new StringWriter();
sw.write("hello");
sw.write(" java");

String result = sw.toString();
System.out.println(result);

sw.close();

什么时候用： 在内存中拼接字符串、某些模板输出、替代 StringBuilder 的流式写法

6、数据流：按基本类型读写

1. DataOutputStream
作用： 按 Java 基本类型写数据
例子:

java 复制代码 
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
    new FileOutputStream("d:/test/data.bin")
);

dos.writeInt(100);
dos.writeDouble(3.14);
dos.writeBoolean(true);

dos.close();

2. DataInputStream
作用： 按写入顺序读取基本类型

例子:

java 复制代码 
DataInputStream dis = new DataInputStream(
    new FileInputStream("d:/test/data.bin")
);

int a = dis.readInt();
double b = dis.readDouble();
boolean c = dis.readBoolean();

System.out.println(a);
System.out.println(b);
System.out.println(c);

dis.close();

什么时候用: 需要严格按类型保存和读取数据、Java 内部二进制格式处理

**注意：**读取顺序必须和写入顺序一致。

7、对象流：直接读写 Java 对象

1. ObjectOutputStream
作用： 把对象写出去
例子：

java 复制代码 
import java.io.Serializable;

class User implements Serializable {
    private String name;
    private int age;

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}


ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(
    new FileOutputStream("d:/test/user.obj")
);

User user = new User("张三", 20);
oos.writeObject(user);

oos.close();

2. ObjectInputStream
作用： 把对象读回来

例子：

java 复制代码 
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(
    new FileInputStream("d:/test/user.obj")
);

User user = (User) ois.readObject();

ois.close();

什么时候用： Java 对象持久化、Java 对象网络传输、学习序列化机制

注意： 类必须实现 Serializable。

类 作用 常见例子
FileInputStream 读文件字节 读图片、pdf
FileOutputStream 写文件字节 保存文件
FileReader 读文件字符 读 txt
FileWriter 写文件字符 写 txt
BufferedInputStream 字节缓冲读 提高文件读取性能
BufferedOutputStream 字节缓冲写 高效复制文件
BufferedReader 字符缓冲读 按行读文本
BufferedWriter 字符缓冲写 高效写文本
InputStreamReader 字节转字符 解决乱码
OutputStreamWriter 字符转字节 指定编码输出
ByteArrayInputStream 从 byte[] 读 模拟输入
ByteArrayOutputStream 写到 byte[] 内存拼接数据
StringReader 从字符串读 把字符串当流处理
StringWriter 写到字符串 内存中拼文本
DataInputStream 读基本类型 readInt/readDouble
DataOutputStream 写基本类型 writeInt/writeDouble
ObjectInputStream 读对象 反序列化
ObjectOutputStream 写对象 序列化
PrintStream 方便输出 System.out
PrintWriter 方便写文本 println 输出文本

四、

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