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Java 的 I/O 流是什么？

news 2026/3/26 15:55:25

Java 的 I/O 流（Input/Output Stream）是 Java 中用于处理输入和输出操作的核心机制。它提供了一种统一的方式来读取和写入数据，无论数据源是文件、网络连接、内存还是其他设备。

I/O 流的基本概念

I/O 流可以看作是数据的流动管道：

输入流：从数据源读取数据到程序中
输出流：从程序写入数据到目标位置

I/O 流的分类体系

1.按数据流向分类

// 输入流 - 读取数据InputStream,Reader// 输出流 - 写入数据OutputStream,Writer

2.按数据类型分类

// 字节流 - 处理二进制数据（8位字节）InputStream,OutputStream// 字符流 - 处理文本数据（16位字符）Reader,Writer

主要 I/O 流类

字节流（Byte Streams）

InputStream 常用子类

FileInputStream// 从文件读取字节ByteArrayInputStream// 从字节数组读取BufferedInputStream// 带缓冲的输入流DataInputStream// 读取基本数据类型ObjectInputStream// 读取对象（序列化）

OutputStream 常用子类

FileOutputStream// 向文件写入字节ByteArrayOutputStream// 向字节数组写入BufferedOutputStream// 带缓冲的输出流DataOutputStream// 写入基本数据类型ObjectOutputStream// 写入对象（序列化）PrintStream// 格式化输出

字符流（Character Streams）

Reader 常用子类

FileReader// 从文件读取字符CharArrayReader// 从字符数组读取BufferedReader// 带缓冲的字符输入流InputStreamReader// 字节流到字符流的桥梁

Writer 常用子类

FileWriter// 向文件写入字符CharArrayWriter// 向字符数组写入BufferedWriter// 带缓冲的字符输出流OutputStreamWriter// 字符流到字节流的桥梁PrintWriter// 格式化字符输出

基本使用示例

1.文件复制（字节流）

try(InputStreamin=newFileInputStream("source.txt");OutputStreamout=newFileOutputStream("target.txt")){byte[]buffer=newbyte[1024];intbytesRead;while((bytesRead=in.read(buffer))!=-1){out.write(buffer,0,bytesRead);}}

2.文本文件读写（字符流）

// 读取文本文件try(BufferedReaderreader=newBufferedReader(newFileReader("input.txt"))){Stringline;while((line=reader.readLine())!=null){System.out.println(line);}}// 写入文本文件try(BufferedWriterwriter=newBufferedWriter(newFileWriter("output.txt"))){writer.write("Hello, World!");writer.newLine();writer.write("这是第二行");}

3.带缓冲的高效读写

// 高效文件复制try(BufferedInputStreambis=newBufferedInputStream(newFileInputStream("source.jpg"));BufferedOutputStreambos=newBufferedOutputStream(newFileOutputStream("target.jpg"))){byte[]buffer=newbyte[8192];// 8KB缓冲区intbytesRead;while((bytesRead=bis.read(buffer))!=-1){bos.write(buffer,0,bytesRead);}}

高级特性

1.装饰器模式

Java I/O 使用装饰器模式，可以灵活组合功能：

// 多层包装，每层添加不同功能DataInputStreamdis=newDataInputStream(newBufferedInputStream(newFileInputStream("data.bin")));

2.序列化与反序列化

// 对象序列化（写入）try(ObjectOutputStreamoos=newObjectOutputStream(newFileOutputStream("user.dat"))){Useruser=newUser("张三",25);oos.writeObject(user);}// 对象反序列化（读取）try(ObjectInputStreamois=newObjectInputStream(newFileInputStream("user.dat"))){Useruser=(User)ois.readObject();System.out.println(user.getName());}

3.NIO（New I/O）

Java NIO 提供了更高效的 I/O 操作：

// 使用 NIO 进行文件复制Pathsource=Paths.get("source.txt");Pathtarget=Paths.get("target.txt");Files.copy(source,target,StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);// 使用 Channel 和 Buffertry(FileChannelinChannel=FileChannel.open(source);FileChanneloutChannel=FileChannel.open(target,StandardOpenOption.CREATE,StandardOpenOption.WRITE)){ByteBufferbuffer=ByteBuffer.allocate(8192);while(inChannel.read(buffer)!=-1){buffer.flip();// 切换为读模式outChannel.write(buffer);buffer.clear();// 清空缓冲区}}

try-with-resources 自动资源管理

Java 7 引入的 try-with-resources 语法确保流正确关闭：

// 传统方式（需要手动关闭）FileInputStreamfis=null;try{fis=newFileInputStream("file.txt");// 使用流}finally{if(fis!=null){fis.close();// 必须手动关闭}}// try-with-resources（自动关闭）try(FileInputStreamfis=newFileInputStream("file.txt");FileOutputStreamfos=newFileOutputStream("output.txt")){// 使用流，自动关闭}

实际应用场景

1.配置文件读取

Propertiesprops=newProperties();try(InputStreamis=getClass().getResourceAsStream("/config.properties")){props.load(is);Stringurl=props.getProperty("database.url");}

2.网络通信

// 简单的 HTTP 客户端try(Socketsocket=newSocket("example.com",80);PrintWriterout=newPrintWriter(socket.getOutputStream(),true);BufferedReaderin=newBufferedReader(newInputStreamReader(socket.getInputStream()))){out.println("GET / HTTP/1.1");out.println("Host: example.com");out.println();Stringresponse;while((response=in.readLine())!=null){System.out.println(response);}}

3.数据加密传输

// 使用加密流try(CipherInputStreamcis=newCipherInputStream(newFileInputStream("encrypted.dat"),cipher);ObjectInputStreamois=newObjectInputStream(cis)){SecretDatadata=(SecretData)ois.readObject();}