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Java学习之——“IO流“的进阶流之转换流的学习

news 2025/9/10 10:23:49

在博主的上一篇博文中，详细的介绍了“IO”流中最基本的一些知识，包括基本的常见的字节流和字符流，以及对应的缓冲流，对于“IO”流基础知识相对薄弱的同学可以先去看博主的上一篇博文Java学习之——万字详解“IO流”中基本的字节流和字符流后在回头来看这篇进阶文章效果会更好。

Java IO流中的“进阶”流：转换流、序列化流、打印流和压缩流。它们构建在基础字节流和字符流之上，提供了更强大、更便捷的功能。

一、转换流

1.核心概念：为什么需要转换流？

要理解转换流，首先要明白 Java I/O 流体系中的两个核心分支：

字节流：以字节（8 bit）为基本单位，处理所有类型的数据（如图片、视频、音频等二进制文件，也包括文本文件）。基类是 InputStream 和 OutputStream。
字符流：以字符（16 bit，一个char）为基本单位，专门为方便处理文本数据而设计。它底层仍然是字节操作，但会自动处理字符编码。基类是 Reader 和 Writer。

问题：我们经常遇到这样的场景——一个字节流（例如，来自网络、文件的 FileInputStream 或 Socket.getInputStream()）传输的是文本内容。如果我们直接使用字节流读取，得到的是一个个字节，我们需要自己将这些字节按照正确的字符编码（如 UTF-8, GBK）拼接和转换成字符，非常麻烦且容易出错。

解决方案：转换流（InputStreamReader / OutputStreamWriter）。

它们的作用就是作为一座“桥梁”，将底层的字节流 转换为顶层的字符流，并在转换过程中完成字节到字符的编码解码工作。

InputStreamReader：将一个字节输入流（InputStream）转换为一个字符输入流（Reader）。【解码：字节 -> 字符】
OutputStreamWriter：将一个字符输出流（Writer）转换为一个字节输出流（OutputStream）。【编码：字符 -> 字节】

2.InputStreamReader 详解

核心功能：InputStreamReader是 Reader的子类。它包裹着一个字节输入流（InputStream），并读取字节，然后使用指定的或默认的字符集将其解码为字符。

关键构造函数：

// 使用默认字符集创建一个 InputStreamReader
InputStreamReader(InputStream in)// 使用指定的字符集名称创建一个 InputStreamReader
// 字符集如："UTF-8", "GBK", "ISO-8859-1"
InputStreamReader(InputStream in, String charsetName)// 使用指定的 Charset 对象创建一个 InputStreamReader
InputStreamReader(InputStream in, Charset cs)

工作原理：

当你调用 InputStreamReader 的 read() 方法时，会发生以下步骤：

它从内部的 InputStream 中读取一个或多个字节。
这些字节根据构造时指定的字符集（Charset）进行解码。
将解码后的结果以一个 char（或多个 char 放入数组）的形式返回。

代码示例：

假设我们有一个文本文件 text.txt，其编码是 GBK。如果我们用默认字符集（通常是 UTF-8）的 FileReader（它是 InputStreamReader 的子类）读取，可能会乱码。使用 InputStreamReader 指定编码可以完美解决。

import java.io.*;public class InputStreamReaderDemo {public static void main(String[] args) {try (// 1. 创建一个字节流 FileInputStreamFileInputStream fis = new FileInputStream("text.txt");// 2. 创建一个转换流 InputStreamReader，并指定编码为 GBKInputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis, "GBK");// 3. 为了高效，通常用 BufferedReader 包裹 InputStreamReaderBufferedReader br = new BufferedReader(isr)) {String line;// 此时读取到的字符已经是正确解码后的文本，不会乱码while ((line = br.readLine()) != null) {System.out.println(line);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

3.OutputStreamWriter 详解

OutputStreamWriter 是 Writer 的子类。它接收字符，然后使用指定的或默认的字符集将其编码为字节，并写入到底层的字节输出流（OutputStream）中。

关键构造函数

// 使用默认字符集创建一个 OutputStreamWriter
OutputStreamWriter(OutputStream out)// 使用指定的字符集名称创建一个 OutputStreamWriter
OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName)// 使用指定的 Charset 对象创建一个 OutputStreamWriter
OutputStreamWriter(OutputStream out, Charset cs)

工作原理

当你调用 OutputStreamWriter 的 write() 方法时，会发生以下步骤：

你传入的字符（或字符串）根据构造时指定的字符集（Charset）进行编码。
编码后得到的一个或多个字节被写入到底层的 OutputStream 中。
OutputStream 最终将这些字节写入到目标（文件、网络等）。

我们想要将一个字符串以 GBK 编码写入到文件中。

import java.io.*;public class OutputStreamWriterDemo {public static void main(String[] args) {try (// 1. 创建一个字节流 FileOutputStreamFileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt");// 2. 创建一个转换流 OutputStreamWriter，并指定编码为 GBKOutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos, "GBK");// 3. 为了高效和方便，通常用 BufferedWriter 包裹BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw)) {String content = "你好，世界！";bw.write(content);bw.newLine();bw.write("This is a test.");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}// 最终文件 output.txt 的编码将是 GBK}
}

与 FileReader / FileWriter 的关系

FileReader 本质上是 InputStreamReader 的子类，它简化了文件的读取，但无法指定编码，只能使用默认编码。FileWriter 同理。
结论：在需要明确指定编码的场合（绝大多数国际化和跨平台场景），不要直接使用 FileReader 和 FileWriter，而应该使用 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter 并手动指定编码。FileReader/FileWriter 仅适用于处理与系统默认编码一致的文件。