原文参考链接：吃透JavaIO:字节流、字符流、缓冲流
1. 初识java IO
IO，即input和output，指的是应用程序与外部设备（文件、管道、网络连接）之间的数据传递。
Java中通流来处理IO的，什么是流？
流是一个抽象的概念，指的是一连串的数据（字符或字节），以先进先出的方式发送信息的通道。
当程序需要读取数据的时候，就会开启一个通向数据流的通过，数据源可以是文件，内存，或者网络连接。类似的，当程序需要写入数据的时候，就会从外部设备通向程序的流。
一般而言，流具有以下的特性：
- 按处理数据的单位分：字节流（8bit）、字符流（16bit）
- 按数据流的方向分：输入流、输出流
- 按功能（流的角色）分：节点流、缓冲流（处理流）。
1.1 输入流与输出流
输入与输出是相对应用程序而言，读文件是输入流，写文件是输出流。
1.2 字节流与字符流
字节流和字符流区别在于数据单元的不同，字节流操作的单元是8位的字节，而字符流操作数据单位是16位的字符。
为什么有字符流？
Java字符采用了unicode标准，Unicode编码中，一个英文为一个字节，一个中文为两个字节；而在UTF-8编码中，一个中文字符是3个字节。
那么问题来了，如果使用字节流处理中文，如果一次读写一个字符对应的字节数就不会有问题，一旦将一个字符对应的字节分裂开来，就会出现乱码了。为了更方便地处理中文这些字符，Java就推出了字符流。
字节流和字符流的区别：
- 字节流一般用于处理图像、音频、视频、PPT、word等类型的文件。字符流一般用于处理纯文本类型的文件等，但不能处理图像视频等非文本文件。也就是说：字节流可以处理一切文件，而字符流只能处理纯文本文件。
- 字节流本身没有缓冲区，缓冲字节流相对于字节流，效率提升非常高。而字符流本身就带有缓冲区，缓冲字符流相对于字符流效率提升就不是那么大了。详见文末效率对比。
节点流和处理流的区别：
节点流：直接操作数据读写的流类，比如FileInputStream
处理流：对一个已存在的流的链接和封装，通过对数据进行处理为程序提供功能强大、灵活的读写功能，例如BufferedInputStream（缓冲字节流）
处理流是对节点流的封装，最终的数据处理还是由节点流完成的。
在诸多处理流中，有一个非常重要，那就是缓冲流。
我们知道，程序与磁盘的交互相对于内存运算是很慢的，容易成为程序的性能瓶颈。减少程序与磁盘的交互，是提升程序效率一种有效手段。缓冲流，就应用这种思路：普通流每次读写一个字节，而缓冲流在内存中设置一个缓存区，缓冲区先存储足够的待操作数据后，再与内存或磁盘进行交互。这样，在总数据量不变的情况下，通过提高每次交互的数据量，减少了交互次数。
联想一下生活中的例子，我们搬砖的时候，一块一块地往车上装肯定是很低效的。我们可以使用一个小推车，先把砖装到小推车上，再把这小推车推到车前，把砖装到车上。这个例子中，小推车可以视为缓冲区，小推车的存在，减少了我们装车次数，从而提高了效率。
需要注意的是，缓冲流效率一定高吗？不一定，某些情形下，缓冲流效率反而更低，具体请见IO流效率对比。
完整的IO分类图如下：
1.3 案例
文本读写的例子，也就是文章开头所说的，将“松下问童子，言师采药去。只在此山中，云深不知处。”写入本地文本，然后再从文件读取内容并输出到控制台。
1、FileInputStream、FileOutputStream（字节流）
字节流的方式效率较低，不建议使用
public class IOTest {
public static void main(String[] args) throws IOException {
File file = new File("D:/test.txt");
write(file);
System.out.println(read(file));
}
public static void write(File file) throws IOException {
OutputStream os = new FileOutputStream(file, true);
// 要写入的字符串
String string = "松下问童子，言师采药去。只在此山中，云深不知处。";
// 写入文件
//在Java中，String的getBytes()方法是得到一个操作系统默认的编码格式的字节数组。
//这个表示在不同情况下，返回的东西不一样！
os.write(string.getBytes());
// 关闭流
os.close();
}
public static String read(File file) throws IOException {
InputStream in = new FileInputStream(file);
// 一次性取多少个字节
byte[] bytes = new byte[1024];
// 用来接收读取的字节数组
StringBuilder sb = new StringBuilder();
// 读取到的字节数组长度，为-1时表示没有数据
int length = 0;
// 循环取数据
while ((length = in.read(bytes)) != -1) {
// 将读取的内容转换成字符串
sb.append(new String(bytes, 0, length));
}
// 关闭流
in.close();
return sb.toString();
}
}
2、BufferedInputStream、BufferedOutputStream（缓冲字节流）
缓冲字节流是为高效率而设计的，真正的读写操作还是靠FileOutputStream和FileInputStream，所以其构造方法入参是这两个类的对象也就不奇怪了。
public class IOTest {
public static void write(File file) throws IOException {
// 缓冲字节流，提高了效率
BufferedOutputStream bis = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file, true));
// 要写入的字符串
String string = "松下问童子，言师采药去。只在此山中，云深不知处。";
// 写入文件
bis.write(string.getBytes());
// 关闭流
bis.close();
}
public static String read(File file) throws IOException {
BufferedInputStream fis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file));
// 一次性取多少个字节
byte[] bytes = new byte[1024];
// 用来接收读取的字节数组
StringBuilder sb = new StringBuilder();
// 读取到的字节数组长度，为-1时表示没有数据
int length = 0;
// 循环取数据
while ((length = fis.read(bytes)) != -1) {
// 将读取的内容转换成字符串
sb.append(new String(bytes, 0, length));
}
// 关闭流
fis.close();
return sb.toString();
}
}
3、InputStreamReader、OutputStreamWriter（字符流）
字符流适用于文本文件的读写，OutputStreamWriter类其实也是借助FileOutputStream类实现的，故其构造方法是FileOutputStream的对象。
public class IOTest {
public static void write(File file) throws IOException {
// OutputStreamWriter可以显示指定字符集，否则使用默认字符集
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(file, true), "UTF-8");
// 要写入的字符串
String string = "松下问童子，言师采药去。只在此山中，云深不知处。";
osw.write(string);
osw.close();
}
public static String read(File file) throws IOException {
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(file), "UTF-8");
// 字符数组：一次读取多少个字符
char[] chars = new char[1024];
// 每次读取的字符数组先append到StringBuilder中
StringBuilder sb = new StringBuilder();
// 读取到的字符数组长度，为-1时表示没有数据
int length;
// 循环取数据
while ((length = isr.read(chars)) != -1) {
// 将读取的内容转换成字符串
sb.append(chars, 0, length);
}
// 关闭流
isr.close();
return sb.toString()
}
}
4、字符流便捷类
Java提供了FileWriter和FileReader简化字符流的读写，new FileWriter等同于new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(file, true))
public class IOTest {
public static void write(File file) throws IOException {
FileWriter fw = new FileWriter(file, true);
// 要写入的字符串
String string = "松下问童子，言师采药去。只在此山中，云深不知处。";
fw.write(string);
fw.close();
}
public static String read(File file) throws IOException {
FileReader fr = new FileReader(file);
// 一次性取多少个字节
char[] chars = new char[1024];
// 用来接收读取的字节数组
StringBuilder sb = new StringBuilder();
// 读取到的字节数组长度，为-1时表示没有数据
int length;
// 循环取数据
while ((length = fr.read(chars)) != -1) {
// 将读取的内容转换成字符串
sb.append(chars, 0, length);
}
// 关闭流
fr.close();
return sb.toString();
}
}
5、BufferedReader、BufferedWriter（字符缓冲流）
public class IOTest {
public static void write(File file) throws IOException {
// BufferedWriter fw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new
// FileOutputStream(file, true), "UTF-8"));
// FileWriter可以大幅度简化代码
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(file, true));
// 要写入的字符串
String string = "松下问童子，言师采药去。只在此山中，云深不知处。";
bw.write(string);
bw.close();
}
public static String read(File file) throws IOException {
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(file));
// 用来接收读取的字节数组
StringBuilder sb = new StringBuilder();
// 按行读数据
String line;
// 循环取数据
while ((line = br.readLine()) != null) {
// 将读取的内容转换成字符串
sb.append(line);
}
// 关闭流
br.close();
return sb.toString();
}
}
2. IO 流对象
2.1 File类
File类用来操作文件的类，但是它不能操作文件中的数据
public class File extends Object implements Serializable, Comparable<File>
File类实现了Serializable、 Comparable，说明它是支持序列化和排序的。
File类的构造方法
File(File parent, String child) 根据parent抽象路径名和child路径字符串创建一个新File实例。
File(String pathname) 通过将给定路径名字符串转换为抽象路径名来创建一个新 File 实例。
File(String parent, String child) 根据 parent 路径名字符串和 child 路径名字符串创建一个新 File 实例。
File(URI uri) 通过将给定的 file: URI 转换为一个抽象路径名来创建一个新的 File 实例。
File类的常用方法
createNewFile() 当且仅当不存在具有此抽象路径名指定名称的文件时，不可分地创建一个新的空文件。
delete() 删除此抽象路径名表示的文件或目录。
exists() 测试此抽象路径名表示的文件或目录是否存在。
getAbsoluteFile() 返回此抽象路径名的绝对路径名形式。
getAbsolutePath() 返回此抽象路径名的绝对路径名字符串。
length() 返回由此抽象路径名表示的文件的长度。
mkdir() 创建此抽象路径名指定的目录。
File类使用实例
public class FileTest {
public static void main(String[] args) throws IOException {
File file = new File("C:/Mu/fileTest.txt");
// 判断文件是否存在
if (!file.exists()) {
// 不存在则创建
file.createNewFile();
}
System.out.println("文件的绝对路径：" + file.getAbsolutePath());
System.out.println("文件的大小：" + file.length());
// 刪除文件
file.delete();
}
}
2.2 字节流
InputStream与OutputStream是两个抽象类，是字节流的基类，所有具体的字节流实现类都是分别继承了这两个类。
以InputStream为例，它继承了Object，实现了Closeable。
public abstract class InputStream
extends Object
implements Closeable
InputStream类有很多的实现子类，下面列举了一些比较常用的：
InputStream：InputStream是所有字节输入流的抽象基类，前面说过抽象类不能被实例化，实际上是作为模板而存在的，为所有实现类定义了处理输入流的方法。
FileInputSream：文件输入流，一个非常重要的字节输入流，用于对文件进行读取操作。
PipedInputStream：管道字节输入流，能实现多线程间的管道通信。
ByteArrayInputStream：字节数组输入流，从字节数组(byte[])中进行以字节为单位的读取，也就是将资源文件都以字节的形式存入到该类中的字节数组中去。
FilterInputStream：装饰者类，具体的装饰者继承该类，这些类都是处理类，作用是对节点类进行封装，实现一些特殊功能。
DataInputStream：数据输入流，它是用来装饰其它输入流，作用是“允许应用程序以与机器无关方式从底层输入流中读取基本 Java 数据类型”。
BufferedInputStream：缓冲流，对节点流进行装饰，内部会有一个缓存区，用来存放字节，每次都是将缓存区存满然后发送，而不是一个字节或两个字节这样发送，效率更高。
ObjectInputStream：对象输入流，用来提供对基本数据或对象的持久存储。通俗点说，也就是能直接传输对象，通常应用在反序列化中。它也是一种处理流，构造器的入参是一个InputStream的实例对象。
2.3 字符流
与字节流类似，字符流也有两个抽象基类，分别是Reader和Writer。其他的字符流实现类都是继承了这两个类。
以Reader为例，它的主要实现子类如下图：
各个类的详细说明：
InputStreamReader：从字节流到字符流的桥梁（InputStreamReader构造器入参是FileInputStream的实例对象），它读取字节并使用指定的字符集将其解码为字符。它使用的字符集可以通过名称指定，也可以显式给定，或者可以接受平台的默认字符集。
BufferedReader：从字符输入流中读取文本，设置一个缓冲区来提高效率。BufferedReader是对InputStreamReader的封装，前者构造器的入参就是后者的一个实例对象。
FileReader：用于读取字符文件的便利类，new FileReader(File file)等同于new InputStreamReader(new FileInputStream(file, true),“UTF-8”)，但FileReader不能指定字符编码和默认字节缓冲区大小。
PipedReader ：管道字符输入流。实现多线程间的管道通信。
CharArrayReader：从Char数组中读取数据的介质流。
StringReader ：从String中读取数据的介质流。
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