Java IO流

1.流的定义及分类


流是个抽象的概念,是对输入输出设备的抽象,Java程序中,对于数据的输入/输操作都是以“流”的方式进行。设备可以是文件,网络,内存等。将数据从内存写入到文件或网络这种输出设备的流称为输出流,将数据从文件或网络输入到内存的流叫中输入流,java程序运行在内存中,所以java程序变量代表内存数据。java中的流按照数据处理单位可以分为字节流和字符流两大类。

(1)字节流 
表示以字节(8位)为单位从流(stream)读取数据或者往流(stream)中写入数据,通常用来处理二进制文件,如图像和声音。字节流的两个基类为InputStream和OutputStream,分别代表字节输入流和字节输出流,其他具体的字节流类都是从这两个类派生而来的。

(2)字符流 
表示以字符(16位)为单位从流(stream)中读取数据或者往流(stream)中写入数据,同来用来处理字符或字符串数据。这里的字符是Unicode为标准的字符,Unicode字符是16位的。字符流的两个基本类为Reader和Writer,分别代表字符输出流和字符输入流,其他具体的字符流都是从这两个类派生而来的。

可以将字节流转换为字符流,java中提供两个适配器(adapter),分别是InputStreamReader和OutputStreamWriter,前者负责将InputStream转换为Reader,而后者负责将OutputStream转换为Writer。java流的完整结构图如下图所示(以jdk8为标准): 
java流结构图

2.字节流


java中字节流主要两个基类为InputStream和OutputStream,分别对应字节输入流和字节输出流。

2.1 InputStream


InputStream的主要功能是将数据一个字节一个字节的读到内存,InputStream是一个抽象类,不能实例化,主要定义的方法有: 
int available() 
返回此输入流中可以读取(或跳过)的字节数量的估量值,前提是此输入流没有被另一个方法请求而导致阻塞。

void close() 
关闭此输入流并且释放此输入流占用的所有系统资源

abstract int read() 
从当前位置从输入流中读取下一个字节的数据,如果读到流的尾部,则返回-1,为抽象方法

int read(byte[] b) 
从当前位置从输入流中读取b.length个字节的数据存放到b中,实际读取到的数据要看输入流中的字节数,最多读取的数量就是b.length,返回值为实际读取的字节数

int read(byte[] b, int off, int len) 
从当前位置从输入流中读取len个字节的数据存放到b中,第一个字节存放的位置为b[off],第二个字节存放位置为b[off+1],依此类推。实际中读取的数据可能并没有len个字节,具体看输入流中还存在多少自己数据。返回值为实际读取的字节数。为了处理具体场景的数据,InputStream有很多派生类,包括: 

AudioInputStream(音频输入流)

ByteArrayInputStream(字符数组输入流)

FileInputStream(文件输入流)

FilterInputStream(过滤器输入流)

ObjectInputStream(对象输入流)

PipedInputStream(管道输入流)

SequenceInputStream(顺序输入流)

StringBufferdInputStream(带缓存的字符串输入流) 

以上各种字节输入流的详解解析请点击上面相应的输入流。

2.2 OutputStream(输出流)


OutputStream的主要作用是将数据一个字节一个子集的写入到文件或者网络中,OutputStream也是抽象类,不能实例化,主要定义的方法有: 
void close() 
关闭输出流并释放该输出流占用的所有系统资源

void flush() 
刷新此输出流,并将该流中缓冲的字节数据全部写入到目标设备(文件或网络)。

void write(byte[] b) 
将字节数组b中的数据全部写入到输出流中,注意仅仅是写入到流中,要写入到目标设备还需要调用flush()函数

void write(byte[]b, int off, int len) 
将字节数组b中的数据,从off位置开始算起,写入len个字节到输出流,即将b[off],b[off+1],…,b[off+len-1]这些字节写入到输出流中。

abstract void write(int b) 
先将int转换为byte类型,然后将低位数据写入到输出流中。OutputStream主要的派生类有: 

ByteArrayOutputStream(字节数组输出流)

FileOutputStream(文件输出流)

FilterOutputStream(过滤器输出流)

ObjectOutputStream(对象输出流)

PipedOutputStream(管道输出流) 

以上各种字节输出流详细解析请点击上面的输出流。

3.字符流


java中字符流主要由两个基类Reader和Writer,分别对应字符输入流和字符输流。

3.1 Reader


Reader的主要功能是将数据一个字符一个字符的读入到内存,Reader也是抽象类,不能实例化,主要的方法有: 
abstract viud close() 
关闭流,并且释放该流占用的所有系统资源

int read() 
从流中读取单个字符

int read(char[] cbuf) 
从当前位置读取cbuf.length个字符到cbuf数组中,但实际读取的字符个数取决于流中剩余字符个数。返回值为实际读取的字符个数。

abstract int read(char[] cbuf, int off, int len) 
从当前位置读取len个字符到cbuf中,第一个字符存放在cbuf[off]中,第二个字符存放在cbuf[off+1]中,依次类推。实际读取的字符的个数取决于流中剩余的字符个数,返回值为实际读取的字符个数。Reader主要的派生类有: 

BufferedReader(带缓冲区的Reader)

CharArrayReader(字符数组Reader)

FilterReader(过滤器Reader)

InputStreamReader(输入流Reader)

PipedReader(管道Reader)

StringReader(字符串Reader)

FileReader(文件Reader) 

以上各种字符Reader的详细解析请点击相应的Reader。

3.2 Writer


Writer的主要功能是将数据一个字符一个字符的写入到文件或者网络中,Writer也是抽象类,不能实例化,主要的方法有: 
Writer append(char c) 
追加字符c到此Writer流中,追加到尾部。返回值为追加后的此Writer

Writer append(CharSequence csq) 
追加字符序列csq到此Writer流中,追加到尾部,返回值为追加后的此Writer

Writer append(CharSequence csq,int start,int end) 
追加字符序列csq的子序列到Writer流中,子序列为序列csq的start到end部分,追加到尾部,返回值为追加后的此序列。

abstract void close() 
关闭流,在关闭之前先调用flush()

abstract void flush() 
刷新流,并将已经在流中的数据写入到指定目标设备,如文件,网络。

void write(char[] cbuf) 
将字符数组写入到流中

abstract void write(char[] cbuf, int off, int len) 
将字符数组cbuf中的指定部分写入到流中,从off开始,写入len个字符,即写cbuf[off],cbuf[off+1],…,cbuf[off+len-1]

void write(int c) 
int型数据为32位,4个字节,取int型的低16位组成一个字符,然后将这个字符写入到流中,忽略高16位数据。

void write(String str) 
将字符串写入到流中

void Write(String str, int off, int len) 
将字符串str指定位置的子串写入到流中,子串起始位置为off,子串长度为len。Writer主要的派生类有: 

BufferedWriter(带缓冲区的Writer)

CharArrayWriter(字符数组Writer)

FilterWriter(过滤器Writer)

OutputWriter(输出流Writer)

PipedWriter(管道Writer)

PrintWriter(打印Writer)

StringWriter(字符串Writer) 

以上各种Writer的详细解析请点击相应的以上相应的Writer。

### Java IO概述 Java I/O 是一种用于处理数据输入和输出的机制,广泛应用于文件读写、网络通信以及与其他外部资源交互的操作。它通过一系列类和接口实现了灵活而高效的输入输出功能[^1]。 #### 节点与处理的区别 Java IO 按照角色的不同可分为 **节点** 和 **处理**(也称为包装)。 - **节点**:直接连接到特定的数据源或目标上,例如 `FileInputStream` 或 `FileOutputStream`。这些负责从底层设备读取或写入原始数据。 - **处理**:建立在其他的基础上,提供额外的功能或过滤器来增强基本的能力。常见的例子有 `BufferedInputStream` 和 `ObjectInputStream` 等[^4]。 --- ### 字节与字符的关系 Java IO 支持两种主要形式:字节和字符。 - **字节**:基于二进制数据传输,适用于任何类型的文件(如图片、视频等),其核心抽象基类为 `InputStream` 和 `OutputStream`[^3]。 ```java try (FileInputStream fis = new FileInputStream("example.txt")) { int data; while ((data = fis.read()) != -1) { System.out.print((char)data); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } ``` - **字符**:专门针对文本文件设计,简化了字符串编码转换的过程,核心抽象基类为 `Reader` 和 `Writer`。 ```java try (FileReader fr = new FileReader("example.txt"); BufferedReader br = new BufferedReader(fr)) { String line; while ((line = br.readLine()) != null) { System.out.println(line); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } ``` --- ### Apache Commons-IO 工具库简介 为了进一步优化开发者体验并减少重复劳动,Apache 提供了一个名为 **Commons-IO** 的工具集。该工具集中包含了大量实用方法,显著提高了日常 IO 操作的效率[^2]。以下是两个常用的类: - **FileUtils**: 主要用于文件复制、删除以及其他高级操作。 ```java import org.apache.commons.io.FileUtils; File srcFile = new File("source.txt"); File destFile = new File("destination.txt"); try { FileUtils.copyFile(srcFile, destFile); // 复制文件 } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } ``` - **IOUtils**: 集成了多种便捷函数,方便执行诸如关闭或者将内容转成字符串的任务。 ```java InputStream is = getClass().getClassLoader().getResourceAsStream("config.properties"); String content = IOUtils.toString(is, StandardCharsets.UTF_8); System.out.println(content); ``` --- ### 常见问题及其解决方案 1. **如何高效地读取大文件?** 对于超大规模文件建议采用缓冲区配合分批加载的方式完成读取工作。利用 `BufferedReader` 结合固定大小缓存可有效降低内存占用率。 2. **遇到乱码现象怎么办?** 如果发现程序输出存在乱码,则可能是未指定正确的字符集所引起的问题。务必确认源文件的实际编码格式,并显式声明对应的解码方式,例如 UTF-8 或 GBK。 3. **忘记释放资源会引发什么后果?** 不当管理打开状态下的 Stream 容易造成资源泄漏风险,进而影响应用程序稳定性甚至崩溃。推荐使用 Try-With-Resources 自动化清理机制确保每次调用结束后都能及时回收关联对象实例。 ---
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