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Java I/O 流体系详解与记忆方法

news 来源：原创 2025/6/10 12:13:14

Java I/O 流体系详解与记忆方法

一、I/O 流核心框架

Java I/O 流体系是Java处理输入输出的核心API，主要分为两大阵营：

1. 按数据流向分（输入和输出是相对于内存而言的）

内存：临时存储数据的空间

硬盘：持久化设备

记忆：可以把内存比作大脑，本子记做硬盘，将内容写道本子上，就是输出/write

输入流：从外部读入程序（InputStream/Reader）（从硬盘到内存）
输出流：从程序写出到外部（OutputStream/Writer）（从内存到硬盘）

2. 按数据类型分

类型	特点	抽象基类	单位	典型实现类
字节流(一次读取一个字节)	处理二进制数据，适合读取图片，声音，视频等文件。（当然字节流是万能的。什么都可以读和写）	InputStream	字节	FileInputStream
		OutputStream		FileOutputStream
字符流(一次读取一个字符)	处理文本数据，只适合读取普通文本	Reader	字符	FileReader
		Writer		FileWriter

二、核心类继承体系

字节流体系

mermaid

classDiagram
    InputStream <|-- FileInputStream
    InputStream <|-- ByteArrayInputStream
    InputStream <|-- FilterInputStream
    FilterInputStream <|-- BufferedInputStream
    FilterInputStream <|-- DataInputStream
    
    OutputStream <|-- FileOutputStream
    OutputStream <|-- ByteArrayOutputStream
    OutputStream <|-- FilterOutputStream
    FilterOutputStream <|-- BufferedOutputStream
    FilterOutputStream <|-- DataOutputStream

字符流体系

mermaid

classDiagram
    Reader <|-- FileReader
    Reader <|-- BufferedReader
    Reader <|-- InputStreamReader
    
    Writer <|-- FileWriter
    Writer <|-- BufferedWriter
    Writer <|-- OutputStreamWriter

三、关键装饰器模式

Java I/O 采用装饰器模式增强功能：

缓冲流：BufferedInputStream/BufferedReader
数据流：DataInputStream/DataOutputStream
对象序列化：ObjectInputStream/ObjectOutputStream
转换流：InputStreamReader/OutputStreamWriter

四、记忆口诀

1. 基础分类记忆法

"字节字符分两家，输入输出各不同"

字节流用于所有数据类型（如图片、视频）

字符流专为文本优化（自动处理编码）

2. 命名规律记忆

后缀规则：
- InputStream/OutputStream → 字节流（看结尾，结尾是Stream，就是字节流）
- Reader/Writer → 字符流
前缀规则：
- Buffered → 缓冲功能
- Data → 基本数据类型读写
- Object → 对象序列化

3. 生活场景联想

文件拷贝：

java

// 字节流适合任意文件
try (InputStream is = new FileInputStream("src.jpg");
     OutputStream os = new FileOutputStream("dest.jpg")) {
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int len;
    while ((len = is.read(buffer)) != -1) {
        os.write(buffer, 0, len);
    }
}

文本读取：

java

// 字符流+缓冲提升文本读取效率
try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("text.txt"))) {
    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
    }
}

五、面试高频问题

1. 字节流 vs 字符流如何选择？

字节流：处理二进制文件（如图片、压缩包）
字符流：处理文本文件（自动处理编码，如UTF-8）

2. 为什么需要缓冲流？

减少磁盘IO次数：默认每次read/write都直接操作磁盘，缓冲流在内存中积累数据后批量操作
性能对比：

java

// 无缓冲（慢）
FileInputStream fis = new FileInputStream("large.bin");

// 有缓冲（快10-100倍）
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("large.bin"));

3. 转换流(InputStreamReader)的作用？

桥梁作用：将字节流转换为字符流
指定编码：

java

// 显式指定GBK编码读取文本
new InputStreamReader(new FileInputStream("text.txt"), "GBK");

六、典型代码模板

1. 文件复制（字节流）

java

try (InputStream is = new FileInputStream("source");
     OutputStream os = new FileOutputStream("target")) {
    byte[] buf = new byte[8192];
    int len;
    while ((len = is.read(buf)) != -1) {
        os.write(buf, 0, len);
    }
}

2. 文本处理（字符流）

java

// 读取文本文件（自动处理编码）
try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("text.txt"))) {
    br.lines().forEach(System.out::println);
}

// 写入文本（追加模式）
try (BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("log.txt", true))) {
    bw.write("新的日志内容");
    bw.newLine();
}