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Java IO 流-详解

news 2025/8/30 10:46:29

介绍

Java 的 IO（输入 / 输出）流是处理设备间数据传输的核心机制，主要用于读取和写入数据。

IO 流根据不同的分类方式可以分为多种类型：

按流向划分：输入流（InputStream/Reader）和输出流（OutputStream/Writer）
按数据类型划分：字节流（InputStream/OutputStream）和字符流（Reader/Writer）
按功能划分：节点流（直接操作数据源）和处理流（对节点流进行包装）

核心用法、区别及适用场景

一、字节流（InputStream/OutputStream）

特点：以字节为单位处理数据，可操作所有类型文件（文本、图片、音频等）。

1. 节点字节流

FileInputStream/FileOutputStream（文件字节流）

// 读取文件
try (FileInputStream fis = new FileInputStream("input.txt")) {byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {// 处理读取的字节数据}
}// 写入文件
try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt")) {byte[] data = "Hello".getBytes();fos.write(data); // 写入字节数组
}

适用场景：读写二进制文件（图片、视频）或简单文本文件。

2. 处理字节流

BufferedInputStream/BufferedOutputStream（缓冲字节流）

// 带缓冲区的文件读写（性能更优）
try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("a.jpg"));BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("b.jpg"))) {byte[] buffer = new byte[8192];int len;while ((len = bis.read(buffer)) != -1) {bos.write(buffer, 0, len); // 批量写入，减少IO次数}
}

核心优势：内部维护缓冲区，减少磁盘 IO 次数，大幅提升大文件处理效率。

DataInputStream/DataOutputStream（数据字节流）

// 读写基本数据类型（保留数据类型信息）
try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("data.dat"))) {dos.writeInt(100);    // 写入intdos.writeDouble(3.14); // 写入doubledos.writeUTF("字符串"); // 写入UTF字符串
}try (DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream("data.dat"))) {int num = dis.readInt();double d = dis.readDouble();
}

适用场景：需要按数据类型读写时（如保存配置文件、网络传输基本类型）。

ObjectInputStream/ObjectOutputStream（对象流）

// 序列化对象（需实现Serializable接口）
class User implements Serializable {private static final long serialVersionUID = 1L; // 版本控制private String name;// get/set...
}// 序列化
try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("user.obj"))) {oos.writeObject(new User("张三"));
}// 反序列化
try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("user.obj"))) {User user = (User) ois.readObject();
}

核心特点：实现对象的持久化存储或网络传输，transient修饰的字段不参与序列化。

二、字符流（Reader/Writer）

特点：以字符为单位处理数据，自动处理编码转换，仅适用于文本文件。

1. 节点字符流

FileReader/FileWriter（文件字符流）

// 读取文本（默认编码）
try (FileReader fr = new FileReader("text.txt")) {char[] buffer = new char[1024];int len;while ((len = fr.read(buffer)) != -1) {System.out.print(new String(buffer, 0, len));}
}// 写入文本
try (FileWriter fw = new FileWriter("output.txt")) {fw.write("中文文本"); // 直接写入字符
}

局限性：依赖系统默认编码，可能导致跨平台乱码。

2. 处理字符流

InputStreamReader/OutputStreamWriter（转换流）

// 指定编码读写（解决乱码问题）
try (InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("text.txt"), StandardCharsets.UTF_8);OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("output.txt"), StandardCharsets.UTF_8)) {char[] buffer = new char[1024];int len;while ((len = isr.read(buffer)) != -1) {osw.write(buffer, 0, len);}
}

核心作用：字节流与字符流的桥梁，可指定编码（如 UTF-8），彻底解决乱码问题。

BufferedReader/BufferedWriter（缓冲字符流）

// 高效读写文本，支持按行操作
try (BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream("text.txt"), "UTF-8"));BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt"), "UTF-8"))) {String line;while ((line = br.readLine()) != null) { // 按行读取bw.write(line);bw.newLine(); // 跨平台换行}
}

核心优势：提供readLine()和newLine()方法，适合处理换行符敏感的文本（如 CSV、配置文件）。

PrintWriter（打印流）

// 方便的文本输出（支持自动刷新）
try (PrintWriter pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("log.txt"), "UTF-8"), true)) {pw.println("日志信息1"); // 自动换行pw.printf("用户%s登录成功", "张三"); // 格式化输出
}

适用场景：日志输出、格式化文本写入（如报表生成）。

三、特殊流

ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream（字节数组流）

// 内存中处理数据（无磁盘IO）
byte[] data = "内存数据".getBytes();
try (ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(data);ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream()) {byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = bais.read(buffer)) != -1) {baos.write(buffer, 0, len); // 数据在内存中流转}System.out.println(baos.toString());
}

适用场景：临时数据处理（如数据加密、压缩前的内存缓存）。

PipedInputStream/PipedOutputStream（管道流）

// 线程间通信
PipedInputStream pis = new PipedInputStream();
PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream(pis); // 绑定输入输出流// 线程1：写入数据
new Thread(() -> {try { pos.write("线程间通信".getBytes()); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }
}).start();// 线程2：读取数据
new Thread(() -> {try { byte[] buf = new byte[1024];pis.read(buf); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }
}).start();

适用场景：同一进程内的线程间数据传递。

四、核心区别与选择指南

维度	字节流	字符流
处理单位	字节（8 位）	字符（根据编码，如 UTF-8 为 1-4 字节）
处理对象	所有文件（文本 + 二进制）	仅文本文件
编码依赖	不依赖编码	依赖编码（需注意乱码）
核心类	InputStream/OutputStream	Reader/Writer