java.io 包详解

java.io 包是 Java 标准库中用于输入/输出(I/O)操作的核心包，提供了处理数据流、文件系统和序列化的各种类。这个包主要关注基于流的 I/O 操作。

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核心类和接口

1. 字节流类（处理原始二进制数据）

• InputStream（抽象类）

  • FileInputStream：从文件读取字节

  • ByteArrayInputStream：从字节数组读取

  • BufferedInputStream：带缓冲的输入流

  • ObjectInputStream：用于对象反序列化

• OutputStream（抽象类）

  • FileOutputStream：向文件写入字节

  • ByteArrayOutputStream：向字节数组写入

  • BufferedOutputStream：带缓冲的输出流

  • ObjectOutputStream：用于对象序列化

  • PrintStream：提供方便的打印方法（System.out 就是 PrintStream）

2. 字符流类（处理文本数据）

• Reader（抽象类）

  • FileReader：读取字符文件

  • BufferedReader：带缓冲的字符读取（常用 readLine() 方法）

  • InputStreamReader：字节流到字符流的桥梁

  • StringReader：从字符串读取

• Writer（抽象类）

  • FileWriter：写入字符文件

  • BufferedWriter：带缓冲的字符写入

  • OutputStreamWriter：字符流到字节流的桥梁

  • PrintWriter：提供方便的打印方法

  • StringWriter：写入到字符串

3. 文件系统类

• File：表示文件和目录路径名的抽象表示

• RandomAccessFile：支持随机访问文件

File file = new File("example.txt"); 
boolean exists = file.exists(); 
boolean isDir = file.isDirectory();RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("file.txt", "rw");
raf.seek(100); // 移动到第100个字节

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常用操作

文件读写示例

字节流方式读取文件：

try (InputStream in = new FileInputStream("input.txt");BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(in)) {byte[] buffer = new byte[1024];int bytesRead;while ((bytesRead = bis.read(buffer)) != -1) {// 处理读取的数据}
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

字符流方式读取文件：

try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("input.txt"))) {String line;while ((line = reader.readLine()) != null) {System.out.println(line);}
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

写入文件：

try (BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter("output.txt"))) {writer.write("Hello, World!");writer.newLine();
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

对象序列化

序列化对象：

try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.dat"))) {MyClass obj = new MyClass();oos.writeObject(obj);
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

反序列化对象：

try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.dat"))) {MyClass obj = (MyClass) ois.readObject();
} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();
}

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高级特性

1. 装饰器模式

Java I/O 使用了装饰器模式，可以灵活组合各种流：

// 组合了文件流、缓冲流和数据流
DataInputStream dis = new DataInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream("data.bin")));

2. 标准流

Java 提供了三个标准流：

• System.in (InputStream)

• System.out (PrintStream)

• System.err (PrintStream)

3. 文件过滤器

File dir = new File(".");
File[] txtFiles = dir.listFiles((d, name) -> name.endsWith(".txt"));

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NIO 对比

虽然 java.io 包功能强大，但在 Java 1.4 引入的 java.nio 包(NIO)提供了更高效的 I/O 操作：

• 通道(Channel)和缓冲区(Buffer)代替流

• 非阻塞 I/O

• 文件锁定和内存映射文件

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最佳实践

1. 总是关闭资源：使用 try-with-resources 语句确保流被正确关闭

2. 合理使用缓冲：对于频繁的小量 I/O 操作，使用缓冲流提高性能

3. 选择正确的流类型：文本数据用字符流，二进制数据用字节流

4. 处理异常：妥善处理 IOException

5. 考虑编码：字符流注意指定正确的字符编码

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总结

java.io 包提供了：

• 完整的 I/O 操作支持

• 流式数据处理模型

• 文件和目录操作能力

• 对象序列化机制

虽然在新代码中可以考虑使用 NIO，但 java.io 仍然是许多场景下的首选，特别是对于简单的文件操作和序列化需求。