Java 学习系列（6）：Java I/O 详解

Java 学习系列（6）：Java I/O 详解

1. Java I/O 概述

Java I/O（输入/输出）是 Java 语言中处理数据流的重要组成部分，主要用于读取和写入数据。

• java.io 包提供了同步、阻塞式 I/O。
• java.nio 包提供了非阻塞式 I/O（NIO），提高性能。

2. Java I/O 流的分类

Java I/O 按照数据处理方式可以分为：

1. 按数据类型：

   • 字节流（InputStream / OutputStream）：处理二进制数据。
   • 字符流（Reader / Writer）：处理文本数据。

2. 按流向：

   • 输入流（InputStream / Reader）：用于读取数据。
   • 输出流（OutputStream / Writer）：用于写入数据。

3. 文件 I/O 操作

3.1 使用 FileInputStream 和 FileOutputStream

import java.io.*;

public class FileIOExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 写入文件
        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test.txt")) {
            fos.write("Hello, Java I/O!".getBytes());
        }
        
        // 读取文件
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt")) {
            int ch;
            while ((ch = fis.read()) != -1) {
                System.out.print((char) ch);
            }
        }
    }
}

3.2 使用 BufferedReader 和 BufferedWriter

import java.io.*;

public class BufferedReaderExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 写入文件
        try (BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter("test.txt"))) {
            writer.write("Hello, Buffered I/O!");
        }
        
        // 读取文件
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"))) {
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
        }
    }
}

4. java.nio 介绍

NIO（New I/O）是 Java 1.4 引入的，提供了基于 缓冲区（Buffer） 和 通道（Channel） 的非阻塞 I/O 机制。

4.1 使用 FileChannel 进行文件读写

import java.io.*;
import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;

public class NIOFileExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 写入文件
        try (FileChannel channel = new FileOutputStream("test_nio.txt").getChannel()) {
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap("Hello, NIO!".getBytes());
            channel.write(buffer);
        }
        
        // 读取文件
        try (FileChannel channel = new FileInputStream("test_nio.txt").getChannel()) {
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            channel.read(buffer);
            buffer.flip();
            while (buffer.hasRemaining()) {
                System.out.print((char) buffer.get());
            }
        }
    }
}

5. 对象序列化

Java 提供 ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 来实现对象的序列化和反序列化。

import java.io.*;

class Person implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    String name;
    int age;
    
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

public class SerializationExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        // 序列化
        try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.ser"))) {
            oos.writeObject(new Person("Alice", 25));
        }
        
        // 反序列化
        try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.ser"))) {
            Person p = (Person) ois.readObject();
            System.out.println("姓名: " + p.name + ", 年龄: " + p.age);
        }
    }
}

6. 资源自动关闭（try-with-resources）

Java 7 引入 try-with-resources 语法，可以自动关闭 Closeable 资源，避免手动 close()。

try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"))) {
    System.out.println(br.readLine());
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

7. 总结

• Java I/O 主要包括 字节流（InputStream / OutputStream）和 字符流（Reader / Writer）。
• 使用 缓冲流（BufferedReader / BufferedWriter）提高效率。
• NIO 提供了基于 Buffer 和 Channel 的高效非阻塞 I/O。
• 对象流（ObjectOutputStream / ObjectInputStream）支持对象序列化。
• try-with-resources 语法自动管理资源。

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