Java基础夯实——1.8 Java I/O

Java I/O 简介

Java I/O（输入/输出）是 Java 提供的一套用于读写数据的API，主要包括文件、网络、控制台等数据的输入和输出操作。Java I/O体系结构包括了不同的类和接口，使得开发者便捷地处理字节流和字符流、文件操作、数据流以及对象流等。

1. Java I/O 分类

1.1 字节流（Byte Streams）

字节流用于处理所有类型的I/O，包括图像、音频和视频等二进制数据，以字节为单位进行读写。字节流的基本输入输出类有：

• InputStream：所有字节输入流的超类。

  • FileInputStream：从文件中读取字节流。
  • BufferedInputStream：提供缓冲区的输入流，提高读取效率。
  • DataInputStream：允许应用程序以机器无关的方式从底层输入流中读取基本 Java 数据类型。

• OutputStream：所有字节输出流的超类。

  • FileOutputStream：向文件中写入字节流。
  • BufferedOutputStream：提供缓冲区的输出流，增加写入效率。
  • DataOutputStream：允许应用程序将基本 Java 数据类型写入输出流。

1.2 字符流（Character Streams）

字符流是专门用于处理字符的输入和输出操作，它基于 Unicode 编码，适合文本数据的处理，以字符为单位进行数据的读写。字符流的基本输入输出类有：

• Reader：所有字符输入流的超类。

  • FileReader：从文件中读取字符流。
  • BufferedReader：提供缓冲区的输入流，用于高效地读取字符。
  • InputStreamReader：将字节流转换为字符流。

• Writer：所有字符输出流的超类。

  • FileWriter：向文件中写入字符流。
  • BufferedWriter：提供缓冲区的输出流，提高字符写入效率。
  • PrintWriter：支持格式化输出的字符流。

2. Java I/O 核心类

2.1 文件操作类

• File：用于表示文件或目录，提供了文件的创建、删除、重命名、判断文件是否存在等方法。

  示例：

  File file = new File("example.txt");
  if (!file.exists()) {
       
      file.createNewFile();
  }
  

2.2 缓冲流类

缓冲流用于提高数据的读取和写入效率。它通过内部缓冲区减少了多次读写操作。

• BufferedReader：字符流的缓冲区输入流。
• BufferedWriter：字符流的缓冲区输出流。
• BufferedInputStream：字节流的缓冲区输入流。
• BufferedOutputStream：字节流的缓冲区输出流。

2.3 数据流类

数据流用于处理原始数据类型（如 int、double）和字符串等数据的输入和输出。通过 DataInputStream 和 DataOutputStream 可以以平台无关的方式读取和写入这些数据。

• DataInputStream：用于读取原始数据类型。
• DataOutputStream：用于写入原始数据类型。

2.4 对象流类

Java 提供了对对象的输入输出支持，可以将对象序列化（转化为字节流）和反序列化（从字节流恢复对象）。

• ObjectInputStream：用于读取对象。
• ObjectOutputStream：用于写入对象。

3. Java NIO（New I/O）

Java NIO（New I/O）是一个更高效、更灵活的I/O库，主要特点是基于缓冲区和通道（Channel）进行I/O操作，能够处理更大规模的数据，并且支持异步 I/O 操作。与传统的 Java I/O 不同，NIO 采用了基于事件驱动的模型，支持非阻塞 I/O 操作和多路复用。

3.1 NIO 核心组件

• Buffer：数据的容器，用于与通道进行数据交互。
• Channel：用于读写数据的通道。常用的通道包括 FileChannel 和 SocketChannel。
• Selector：用于多路复用，允许单一线程处理多个通道。

4. 常见的I/O操作

4.1 读取文件

• 使用字节流：

  FileInputStream fis = new FileInputStream("example.txt");
  int byteData;
  while ((byteData = fis.read()) != -1) {
       
      System.out.print((char) byteData);
  }
  fis.close();
  

• 使用字符流：

  FileReader fr = new FileReader("example.txt");
  int charData;
  while ((charData = fr.read()