Java中的IO流

Java中，IO流是用于执行输入和输出操作的核心机制之一，帮助我们读取和写入数据到文件、网络等各种输入输出设备。IO流主要分为字节流和字符流，并且Java为我们提供了丰富的类来处理不同的数据源。本篇博客将带你深入了解Java中的IO流体系结构、常见的类以及它们的使用方式。

 IO流的分类

在Java中，IO流可以分为以下几类：

1. 字节流（Byte Stream）：处理原始字节数据，适用于图像、音频等非文本数据的读取和写入。

    - 输入流：`InputStream`及其子类，如`FileInputStream`。

    - 输出流：`OutputStream`及其子类，如`FileOutputStream`。

2. 字符流（Character Stream）：处理文本数据，能够自动进行字符编码和解码，适用于文本文件的操作。

    - 输入流：`Reader`及其子类，如`FileReader`。

    - 输出流：`Writer`及其子类，如`FileWriter`

3. 缓冲流（Buffered Stream）：提供了更高效的数据读写方式，能够减少IO操作的次数，提高性能。

    - `BufferedInputStream` / `BufferedOutputStream`：字节缓冲流。

    - `BufferedReader` / `BufferedWriter`：字符缓冲流。

4. 数据流（Data Stream）：用于读取或写入Java原始数据类型（如int、double等）。

    - `DataInputStream` / `DataOutputStream`。

5. 对象流（Object Stream）：用于对象的序列化和反序列化。

    - `ObjectInputStream` / `ObjectOutputStream`。

 字节流示例：文件的读取与写入

字节流用于处理二进制数据，可以用来读取或写入图像、视频等文件。下面是使用`FileInputStream`和`FileOutputStream`读取和写入文件的示例：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class ByteStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream("input.txt");
             FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt")) {
            int data;
            while ((data = fis.read()) != -1) {
                fos.write(data);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个示例中，`FileInputStream`用于从文件中读取字节数据，而`FileOutputStream`用于将数据写入到另一个文件中。

 字符流示例：读取文本文件

字符流用于处理文本数据，可以方便地读取和写入字符、字符串等。下面是使用`FileReader`和`FileWriter`读取和写入文本文件的示例：

import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class CharStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileReader fr = new FileReader("input.txt");
             FileWriter fw = new FileWriter("output.txt")) {
            int data;
            while ((data = fr.read()) != -1) {
                fw.write(data);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这里的`FileReader`和`FileWriter`是专门用于读取和写入文本文件的，它们可以自动处理字符编码。

 缓冲流的使用

缓冲流通过为输入输出流提供缓冲区，减少实际IO操作的次数，从而提高读写效率。下面是使用`BufferedReader`和`BufferedWriter`的示例：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class BufferedStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("input.txt"));
             BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("output.txt"))) {
            String line;
            while ((line = br.readLine()) != null) {
                bw.write(line);
                bw.newLine();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

使用缓冲流可以更高效地处理大量数据，尤其是处理文本文件时，`readLine()`方法能方便地读取一整行内容。

 对象流：对象的序列化与反序列化

Java中的对象流用于对象的序列化和反序列化。序列化是将对象转换为字节流的过程，以便存储或传输；反序列化则是将字节流还原为对象。

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.Serializable;

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;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{name='" + name + "', age=" + age + "}";
    }
}

public class ObjectStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("Alice", 30);
        // 序列化
        try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.ser"))) {
            oos.writeObject(person);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 反序列化
        try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.ser"))) {
            Person deserializedPerson = (Person) ois.readObject();
            System.out.println(deserializedPerson);
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个示例中，`ObjectOutputStream`和`ObjectInputStream`用于将`Person`对象序列化为文件并从文件中反序列化回来。类`Person`需要实现`Serializable`接口，这样才能被序列化。

 总结

Java中的IO流提供了强大的功能来处理各种输入和输出操作，包括文件、网络、对象等。通过理解和掌握字节流、字符流、缓冲流、数据流以及对象流的使用方法，可以更加高效地处理数据读写任务。在实际开发中，根据数据的类型和应用场景选择合适的IO流，可以使代码更加简洁和高效。