Java基础学习（十三）：IO流基础

目录

• 核心概念
• IO流分类
• 四大抽象基类
• 常用流类与用途
• 关键注意事项
• [IO 模型演进](#IO 模型演进)

核心概念

IO ：Input/Output，程序与外部（文件、网络、控制台）的数据传输。
流（Stream） ：单向、有序、字节 / 字符序列，像水管：

• 输入流：外部 → 程序（读）
• 输出流：程序 → 外部（写）

设计模式 ：装饰者模式 ------ 节点流（如FileInputStream）被处理流（如BufferedInputStream）包装，动态增功能。
包 ：java.io
特点：

• 顺序访问：数据按顺序读取/写入，不能随机访问
• 单向流动：输入流用于读取数据，输出流用于写入数据
• 基于字节或字符：支持原始字节和字符数据
• 可关闭性：流操作涉及系统资源，使用后必须关闭，否则会导致资源泄漏

IO流分类

按数据单位（最核心）

• 字节流（Byte Stream） ：处理二进制数据
  • 基类：InputStream（输入）、OutputStream（输出）
  • 单位：1 byte（8 bit）
  • 用途：所有类型数据（文本、图片、视频、音频、压缩包）
• 字符流（Character Stream）
  • 基类：Reader（输入）、Writer（输出）
  • 单位：1 char（2 byte，Unicode）
  • 用途：纯文本 （.txt/.java/.md），自动处理编码（UTF-8/GBK），避免中文乱码

按流向

• 输入流 ：InputStream/Reader 子类
• 输出流 ：OutputStream/Writer 子类

按角色（节点 / 处理）

• 节点流（低级流） ：直接对接数据源（文件、内存），如FileInputStream、FileReader
• 处理流（高级流） ：包装节点流 ，增强功能（缓冲、序列化、过滤），如BufferedReader、ObjectOutputStream

按功能分类

• 文件流 ：直接操作文件的流，如FileInputStream
• 缓冲流 ：提供缓冲功能，提升读写效率，如BufferedReader
• 转换流 ：实现字节流与字符流的转换，如InputStreamReader
• 数据流 ：读写基本数据类型，如DataInputStream
• 对象流 ：实现对象的序列化与反序列化，如ObjectInputStream
• 打印流 ：方便输出数据，如PrintStream、PrintWriter

四大抽象基类

InputStream（输入）、OutputStream（输出）
Reader（输入）、Writer（输出）

大基类均为抽象类，不能直接 new，只能用子类。

字节流体系核心类继承关系如下：

InputStream
├─ FileInputStream（文件输入流）
├─ BufferedInputStream（缓冲输入流）
├─ DataInputStream（数据输入流）
├─ ObjectInputStream（对象输入流）
├─ ByteArrayInputStream（字节数组输入流）
└─ ...

OutputStream
├─ FileOutputStream（文件输出流）
├─ BufferedOutputStream（缓冲输出流）
├─ DataOutputStream（数据输出流）
├─ ObjectOutputStream（对象输出流）
├─ ByteArrayOutputStream（字节数组输出流）
└─ ...

// 字符流体系
Reader
├─ FileReader（文件读取器）
├─ BufferedReader（缓冲读取器）
├─ InputStreamReader（字节转字符输入流）
├─ CharArrayReader（字符数组读取器）
└─ ...

Writer
├─ FileWriter（文件写入器）
├─ BufferedWriter（缓冲写入器）
├─ OutputStreamWriter（字符转字节输出流）
├─ CharArrayWriter（字符数组写入器）
└─ ...

常用流类与用途

1. 字节流常用子类

• 节点流
  • FileInputStream：读文件（字节）
  • FileOutputStream：写文件（字节）
  • ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream：内存字节数组读写
• 处理流
  • BufferedInputStream/BufferedOutputStream：缓冲字节流，提高效率（默认 8KB 缓冲区）
  • DataInputStream/DataOutputStream：读写基本数据类型（int/double/boolean）
  • ObjectInputStream/ObjectOutputStream：对象序列化 / 反序列化

2. 字符流常用子类

• 节点流
  • FileReader：读文本文件（字符）
  • FileWriter：写文本文件（字符）
• 处理流
  • BufferedReader/BufferedWriter：缓冲字符流 ，高效，支持readLine()/newLine()
  • InputStreamReader/OutputStreamWriter：字节→字符转换流，指定编码（如 UTF-8）

关键注意事项

1. 流必须关闭 ：用try-with-resources（自动关流，推荐）或finally手动关流，避免资源泄漏。
2. 字节流与字符流选择：
   • 非文本（图片 / 视频 / 压缩包）→ 字节流
   • 纯文本 → 字符流（指定编码，防乱码）
3. 缓冲流必用 ：直接用节点流效率极低 ，包装Buffered系列缓冲流，减少磁盘 IO 次数。
4. 序列化：
   • 实体类必须实现Serializable接口
   • 显式定义serialVersionUID，避免类修改后反序列化失败
   • transient修饰的字段不参与序列化

IO 模型演进

• BIO（Blocking IO，传统 IO） ：阻塞 + 同步，一个连接一个线程，并发低（适合小连接数）
• NIO（New IO/Non-blocking IO，JDK1.4+） ：非阻塞 + 同步 + 多路复用 ，单线程管理多连接（高并发），核心：Channel（双向通道）、Buffer（缓冲区）、Selector（选择器）
• AIO（Asynchronous IO，NIO.2，JDK7+） ：异步 + 非阻塞，内核完成 IO 后回调，真正异步（高并发、高吞吐）