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JavaOOP学习笔记13：IO流

news 2026/3/27 2:53:06

核心概念：

流 (Stream)：数据在输入源和输出目标之间流动的抽象概念。
- 输入流 (InputStream / Reader)：从源（如文件、网络连接）读取数据到程序。
- 输出流 (OutputStream / Writer)：从程序写出数据到目标（如文件、网络连接）。
分类维度：
- 流向：输入流 vs 输出流。
- 传输单位：字节流 (8-bit) vs 字符流 (16-bit Unicode)。
- 功能：节点流 (直接操作源/目标) vs 处理流/包装流 (对节点流进行功能增强，如缓冲、转换、对象序列化)。

一、字节流 (Byte Streams) - 处理二进制数据

基类：
- java.io.InputStream(抽象类)
- java.io.OutputStream(抽象类)
常用节点流 (直接操作文件、字节数组等)：
- FileInputStream：从文件读取字节。
- FileOutputStream：向文件写入字节。构造函数可指定是否追加 (append=true)。
```
try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("data.bin", true)) { // 追加模式 fos.write(65); // 写入 'A' 的 ASCII 码 } // try-with-resources 自动关闭流
```
- ByteArrayInputStream：从内存中的字节数组读取。
- ByteArrayOutputStream：向内存中的字节数组写入。
常用处理流 (装饰器模式)：
- BufferedInputStream：为输入流提供缓冲区，减少磁盘 I/O 次数，提高读取效率。
- BufferedOutputStream：为输出流提供缓冲区，减少磁盘 I/O 次数，提高写入效率。
- DataInputStream：允许以基本数据类型 (如int,double,boolean) 和String的形式读取字节流。
- DataOutputStream：允许以基本数据类型和String的形式写入字节流。
- ObjectInputStream：用于反序列化之前由ObjectOutputStream写入的对象。
- ObjectOutputStream：用于序列化对象 (实现Serializable接口) 到字节流。
```
try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.dat")); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.dat"))) { Person p = new Person("张三", 30); oos.writeObject(p); // 序列化 Person readP = (Person) ois.readObject(); // 反序列化 }
```

二、字符流 (Character Streams) - 处理文本数据 (基于 Unicode)

基类：
- java.io.Reader(抽象类)
- java.io.Writer(抽象类)
常用节点流：
- FileReader：从文件读取字符。使用平台默认编码或指定编码 (Java 11+FileReader(String, Charset))。可能因编码问题导致乱码。
- FileWriter：向文件写入字符。使用平台默认编码或指定编码 (Java 11+)。可能因编码问题导致乱码。
常用处理流：
- BufferedReader：为字符输入流提供缓冲区，并提供readLine()方法方便读取整行文本。
- BufferedWriter：为字符输出流提供缓冲区，并提供newLine()方法写入平台相关的行分隔符。
```
try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("text.txt")); BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("output.txt"))) { String line; while ((line = br.readLine()) != null) { bw.write(line); // 写入一行 bw.newLine(); // 换行 } }
```
- InputStreamReader：桥梁！将字节输入流 (InputStream) 转换为字符输入流 (Reader)，并可指定字符编码(解决乱码关键)。常用构造函数：InputStreamReader(InputStream in, String charsetName)。
- OutputStreamWriter：桥梁！将字符输出流 (Writer) 转换为字节输出流 (OutputStream)，并可指定字符编码。常用构造函数：OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName)。
```
try (BufferedReader br = new BufferedReader( new InputStreamReader( new FileInputStream("gbk.txt"), "GBK")); // 明确指定 GBK 编码读取 BufferedWriter bw = new BufferedWriter( new OutputStreamWriter( new FileOutputStream("utf8.txt"), StandardCharsets.UTF_8))) { // 明确指定 UTF-8 编码写入 // ... 使用 br 读取 GBK 文件，使用 bw 写入 UTF-8 文件 }
```

三、关键点与最佳实践

字符编码 (Charset)：处理文本时，务必明确指定字符编码(如UTF-8,GBK)，尤其是在涉及不同系统或网络传输时。使用InputStreamReader和OutputStreamWriter是控制编码的最佳方式。避免直接使用FileReader/FileWriter的默认编码。
缓冲 (Buffering)：对于文件或网络 I/O，总是使用缓冲流 (BufferedInputStream,BufferedOutputStream,BufferedReader,BufferedWriter) 来包装节点流，可以显著提高性能。
资源管理：使用try-with-resources语句 (Java 7+) 确保流在操作完成后自动关闭，避免资源泄漏。流需要关闭。
```
try (InputStream in = ...; OutputStream out = ...) { // 使用流 } // 自动关闭 in 和 out
```
装饰器模式 (Decorator Pattern)：Java IO 流的设计大量使用了装饰器模式。处理流 (BufferedXxx,DataXxx等) 可以层层嵌套包装节点流，动态地添加功能 (缓冲、数据类型转换、对象序列化等)。

文件复制示例 (字节流 + 缓冲)：

try (InputStream in = new BufferedInputStream(new FileInputStream("source.jpg")); OutputStream out = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.jpg"))) { byte[] buffer = new byte[8192]; // 8KB 缓冲区 int bytesRead; while ((bytesRead = in.read(buffer)) != -1) { out.write(buffer, 0, bytesRead); } }

序列化 (Serialization)：
- 需要序列化的类必须实现java.io.Serializable接口 (标记接口)。
- 使用ObjectOutputStream和ObjectInputStream进行序列化和反序列化。
- 注意transient关键字修饰的字段不会被序列化。
- 注意版本兼容性问题 (serialVersionUID)。