Java进阶篇之输入输出（IO）

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已于 2025-02-08 15:46:10 修改

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分类专栏： Java Java进阶文章标签： java 开发语言 intellij-idea eclipse

于 2025-02-08 15:33:53 首次发布

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引言

在前面的文章中，我们介绍了String、Math和Collection等常用类库（Java进阶篇之常用类库详解）在实际开发中，处理文件、网络传输或与外部设备的数据交互时，输入输出（IO）操作是不可避免的。Java提供了一整套强大而灵活的IO API，从最基础的字节流和字符流到高级的NIO（New IO）和异步IO，都为我们解决实际问题提供了极大便利，我将带大家详细了解Java中的IO操作，分享一些实用示例，并以多种形式呈现内容，让整个过程更生动、更易理解。

文章目录

一、Java IO 基础

Java IO的基本操作主要基于两个抽象类：

InputStream/OutputStream：处理字节流，用于读取和写入二进制数据。
Reader/Writer：处理字符流，用于读取和写入文本数据。

1. 字节流与字符流

字节流：适合处理二进制数据，比如图片、音频、视频等。常用类有FileInputStream、FileOutputStream。
字符流：适合处理文本数据。常用类有FileReader、FileWriter。

示例：使用字节流读取文件

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

public class ByteStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream("example.txt")) {
            int content;
            while ((content = fis.read()) != -1) {
                System.out.print((char) content);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

示例：使用字符流写入文件

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

public class CharStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileWriter writer = new FileWriter("output.txt")) {
            writer.write("Hello, Java IO!");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

二、Java IO 进阶：缓冲流与对象流

1. 缓冲流

缓冲流（Buffered Stream）通过在内存中使用缓冲区来减少实际IO操作次数，从而提高效率。常用类有BufferedReader、BufferedWriter、BufferedInputStream和BufferedOutputStream。

示例：使用BufferedReader读取文件

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

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

2. 对象流

对象流用于在Java中序列化对象，实现对象的持久化和网络传输。常用类有ObjectInputStream和ObjectOutputStream。

示例：将对象写入文件

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

class Person implements Serializable {
    private String name;
    private 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 ObjectOutputExample {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("Alice", 30);
        try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.dat"))) {
            oos.writeObject(person);
            System.out.println("Object has been serialized.");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

示例：从文件中读取对象

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;

public class ObjectInputExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.dat"))) {
            Person person = (Person) ois.readObject();
            System.out.println("Deserialized Person: " + person);
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

三、Java NIO（New IO）

Java NIO是传统IO的替代方案，提供了更高效的缓冲区管理、通道（Channel）以及选择器（Selector）机制，支持非阻塞IO操作，非常适合高并发场景。

1. 文件操作：`Files`和`Paths`

Java NIO提供了大量便捷的方法来处理文件和目录，主要集中在java.nio.file包中。

示例：读取整个文件为字符串

import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.io.IOException;

public class NIOFileExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            String content = Files.readString(Paths.get("example.txt"));
            System.out.println(content);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2. 使用通道与缓冲区

通道（Channel）是NIO中的核心概念，允许在缓冲区之间高效地传输数据。

示例：使用FileChannel复制文件

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.io.IOException;

public class FileChannelExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream("source.txt");
             FileOutputStream fos = new FileOutputStream("destination.txt");
             FileChannel inChannel = fis.getChannel();
             FileChannel outChannel = fos.getChannel()) {
             
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            while (inChannel.read(buffer) > 0) {
                buffer.flip();
                outChannel.write(buffer);
                buffer.clear();
            }
            System.out.println("File copied successfully.");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}