Java 的 IO 很复杂？用思路带领你去battle他！
所有編程語言都涉及IO，java也不例外。
初學者入門Java，難理解是正常的，包括我。
簡單的說：IO就是和Java以外的文件打交道。
既然要處理文件，那么就需要Java提供的IO接口進行處理：
- Input指從外部讀入數據到內存
- Output指把數據從內存輸出到外部
要掌握Java的IO，核心就是：選擇合適的IO流讀寫文件。
以下是Java硬核的IO技術文介紹，希望可以幫到學習IO的小伙伴：
1、什么是IO
I/O 是指Input/Output，即輸入和輸出。
- Input指從外部讀入數據到內存，例如，把文件從磁盤讀取到內存，從網絡讀取數據到內存等等。
- Output指把數據從內存輸出到外部，例如，把數據從內存寫入到文件，把數據從內存輸出到網絡等等。
Java程序在執行的時候，是在內存進行的，外部的數據需要讀寫到內存才能處理；而在內存中的數據是隨著程序結束就消失的，有時候我們也需要把數據輸出到外部文件。
Java中，是通過流 處理IO的，這種處理模式稱為 IO流，IO流是一種順序讀寫數據的模式。
你可以想象它是一根水管，數據就像水一樣， 起點—終點 可互相流動。
1.1、流的特點：
1.2、IO流的分類
1.1.1、按方向分
按數據流的方向分為 輸入流、輸出流，是相對內存來說的。
- 輸入流：從外部（數據源）把數據輸入到程序（內存）。
- 輸出流：把程序的數據（內存）輸出到外部（數據源）。
1.1.2、按處理數據類型分
按處理的數據類型可分為 字節流、字符流
1字符 = 2字節 、 1字節(byte) = 8位(bit)- 字節流：每次讀 （寫）一個字節，當傳輸的資源文件有中文時，就會出現亂碼，讀寫的單位是byte，在InputStream/OutputStream中單向流動
- 字符流：每次讀取(寫出)兩個字節，有中文時，使用該流就可以正確傳輸顯示中文，讀寫的單位是char，在Reader/Writer中單向流動
字節流和字符流的原理是相同的，只不過處理的單位不同而已。后綴是Stream是字節流，而后綴是Reader，Writer是字符流。
為什么要有字符流？
Java中字符是采用Unicode標準，Unicode 編碼中，一個英文為一個字節，一個中文為兩個字節。但是編碼不同，中文字符占的字節數不一樣，而在UTF-8編碼中，一個中文字符是3個字節。
如果統一使用字節流處理中文，因為讀寫是一個字節一個字節，這樣就會對中文字符有影響，就會出現亂碼。
為了更方便地處理中文這些字符，Java就推出了字符流。
字節流和字符流的其他區別：
1.1.3、按功能分
按功能不同分為 節點流、處理流
- 節點流：以從或向一個特定的地方（節點）讀寫數據。如FileInputStream
- 處理流：是對一個已存在的流的連接和封裝，通過所封裝的流的功能調用實現數據讀寫。如BufferedReader。處理流的構造方法總是要帶一個其他的流對象做參數。一個流對象經過其他流的多次包裝.
1.1.4、按有無緩沖分
還有一種流是緩沖流，區別于沒有緩沖的流。
因為程序和內存交互很快，而程序和磁盤交互是很慢的，這樣會導致程序出現性能問題。
為了減少程序與磁盤的交互，是提升程序效率，引入了緩沖流。
普通流每次讀寫一個字節，而緩沖流在內存中設置一個緩存區，緩沖區先存儲足夠的待操作數據后，再與內存或磁盤進行交互。這樣，在總數據量不變的情況下，通過提高每次交互的數據量，減少了交互次數。
有緩沖的流，類名前綴是帶有Buffer的，比如BufferedInputStream、BufferedReader
2、Java IO 流對象詳解
以上說了這么多流，看起來很復雜，但其實只需要記住以下四種流即可：
這四個都是抽象類，都位于 java.io 包目錄。
我們平時使用流去處理數據，都是通過這四個流的子類展開的。
挑一些常用的放在下面一一講解。
2.1、InputStream ——字節流輸入流
InputStream 這個抽象類是表示以上輸入字節流的所有類的超類（父類）。
InputStream 中的三個基本的讀方法：
- abstract int read() ：讀取一個字節數據，并返回讀到的數據，如果返回 -1，表示讀到了輸入流的末尾。
- int read(byte[] b) ：將數據讀入一個字節數組，同時返回實際讀取的字節數。如果返回-1，表示讀到了輸入流的末尾。
- int read(byte[] b, int off, int len) ：將數據讀入一個字節數組，同時返回實際讀取的字節數。如果返回 -1，表示讀到了輸入流的末尾。off 指定在數組 b 中存放數據的起始偏移位置；len 指定讀取的最大字節數。
InputStream 的子類有：
- ByteArrayInputStream
- FileInputStream
- FilterInputStream
- PushbackInputStream
- DataInputStream
- BufferedInputStream
- LineNumberInputStream
- ObjectInputStream
- PipedInputStream
- SequenceInputStream
- StringBufferInputStream
這么多子類不需要每一個都記住，只需要記住兩個：
FileInputStream
FileInputStream是文件字節輸入流，就是對文件數據以字節的方式來處理，如音樂、視頻、圖片等。
BufferedInputStream
使用方式基本和FileInputStream一致。
BufferedInputStream有一個內部緩沖區數組，一次性讀取較多的字節緩存起來，默認讀取defaultBufferSize = 8192，作用于讀文件時可以提高性能。
2.2、OutputStream——字節輸出流
OutputStream 是相對 InputStream 的，既然有輸入就有輸出。OutputStream 這個抽象類是表示以上輸出字節流的所有類的超類（父類）。
OutputStream 中的三個基本的寫方法：
- abstract void write(int b)：往輸出流中寫入一個字節。
- void write(byte[] b) ：往輸出流中寫入數組b中的所有字節。
- void write(byte[] b, int off, int len) ：往輸出流中寫入數組 b 中從偏移量 off 開始的 len 個字節的數據。
其它重要方法：
- void flush() ：刷新輸出流，強制緩沖區中的輸出字節被寫出。
- void close() ：關閉輸出流，釋放和這個流相關的系統資源。
OutputStream 的子類有：
- ByteArrayOutputStream
- FileOutputStream
- FilterOutputStream
- BufferedOutputStream
- DataOutputStream
- PrintStream
- ObjectOutputStream
- PipedOutputStream
FileOutputStream、BufferedOutputStream 和 FileInputStream、BufferedInputStream 是相對的。
2.3、Reader——字符輸入流
Reader 是所有的輸入字符流的父類，它是一個抽象類。
常見的子類有：
- BufferedReader
- LineNumberReader
- CharArrayReader
- FilterReader
- PushbackReader
- InputStreamReader
- FileReader
- PipedReader
- StringReader
總結：
Reader 基本的三個讀方法（和字節流對應）：
(1) public int read() throws IOException; 讀取一個字符，返回值為讀取的字符。
(2) public int read(char cbuf[]) throws IOException; 讀取一系列字符到數組 cbuf[]中，返回值為實際讀取的字符的數量。
(3) public abstract int read(char cbuf[],int off,int len) throws IOException; 讀取 len 個字符，從數組 cbuf[] 的下標 off 處開始存放，返回值為實際讀取的字符數量，該方法必須由子類實現。
2.4、Writer——字符輸出流
Writer 是所有的輸出字符流的父類，它是一個抽象類。
常見的子類有：
- BufferedWriter
- CharArrayWriter
- FilterWriter
- OutputStreamWriter
- FileWriter
- PipedWriter
- PrintWriter
- StringWriter
總結：
writer 的主要寫方法：
3、使用方法
3.1、FileOutputStream寫文件、FileInputStream讀文件
分別為 單個字節寫、字節數字寫、單個字節讀取、字節數組讀取、一次性讀取：
public class OutputStreamTest {public static void main(String[] args) throws IOException {writeFile(); //單個字節寫、字節數字寫readFile1();//單個字節讀取readFile2();//字節數組讀取readFile3();//一次性讀取} ?static void writeFile() throws IOException {//1、第一種方法寫，單個字節寫//會自動創建文件，目錄不存在會報錯， true 表示 追加寫，默認是falseFileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("F:\\hello.txt", false);//往文件里面一個字節一個字節的寫入數據fileOutputStream.write((int) 'H');fileOutputStream.write((int) 'a');fileOutputStream.write((int) 'C'); ?//2、第二種方法寫 字節數組寫String s = " HelloCoder";//入文件里面一個字節數組的寫入文件，文件為UTF_8格式fileOutputStream.write(s.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));//刷新流fileOutputStream.flush();//關閉流fileOutputStream.close();} ?static void readFile1() throws IOException {//1、第一種讀的方法，但字節讀System.out.println("------一個字節讀------");//傳文件夾的名字來創建對象FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("F:\\hello.txt");int by = 0;//一個字節一個字節的讀出數據while ((by = fileInputStream.read()) != -1) {System.out.print((char) by);}//關閉流fileInputStream.close();} ?static void readFile2() throws IOException {//2、第二種讀的方法，字節數組讀System.out.println();System.out.println("------字節數組讀------");FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("F:\\hello.txt");//通過File對象來創建對象fileInputStream = new FileInputStream(new File("F:\\hello.txt"));int by = 0;byte[] bytes = new byte[10];//一個字節數組的讀出數據，高效while ((by = fileInputStream.read(bytes)) != -1) {for (int i = 0; i < by; i++) {System.out.print((char) bytes[i]);}}//關閉流fileInputStream.close();} ?static void readFile3() throws IOException {//3、第三種讀方法，一次性讀System.out.println();System.out.println("------一次性讀文件------");FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("F:\\hello.txt");fileInputStream = new FileInputStream(new File("F:\\hello.txt"));//一次性讀文件int iAvail = fileInputStream.available();int by = 0;byte[] bytesAll = new byte[iAvail];while ((by = fileInputStream.read(bytesAll)) != -1) {for (int i = 0; i < by; i++) {System.out.print((char) bytesAll[i]);}}fileInputStream.close();} }輸出：
------一個字節讀------ HaC HelloCoder ------字節數組讀------ HaC HelloCoder ------一次性讀文件------ HaC HelloCoder這里介紹了三種方法讀一個文件，詳細的介紹都寫在了注釋里。
?? 字符串如果包含中文，就會出現亂碼，這是因為FileOutputStream是字節流，將文本按字節寫入。3.2、FileWriter寫文件、FileReader讀文件
分別為 字符串寫、單字符讀、字符數組讀：
public class ReaderTest {public static void main(String[] args) throws IOException {write(); //字符串寫read1();//read2();//} ?static void write() throws IOException {FileWriter fileWriter = new FileWriter("F:\\Hello1.txt");//為防止亂碼，可以這樣寫，字符流和字節流互轉 // Writer fileWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter( // new FileOutputStream("F:\\Hello1.txt"), StandardCharsets.UTF_8));fileWriter.write("今天打工你不狠，明天地位就不穩\n" +"今天打工不勤快，明天社會就淘汰");// 如果沒有刷新，也沒有關閉流的話 數據是不會寫入文件的fileWriter.flush();fileWriter.close();} ?static void read1() throws IOException {System.out.println("------一個一個char讀-------");FileReader fileReader = new FileReader("F:\\Hello1.txt");int ch = 0;String str = "";//一個一個char讀while ((ch = fileReader.read()) != -1) {str += (char) ch;}System.out.println(str);} ?static void read2() throws IOException {System.out.println("------char數組[]讀-------");FileReader fileReader = new FileReader(new File("F:\\Hello1.txt"));int len = 0;char[] chars = new char[10];while ((len = fileReader.read(chars)) != -1) {//這種讀有誤 // System.out.print(new String(chars));System.out.print((new String(chars, 0, len)));}fileReader.close();} }輸出：
------一個一個char讀------- 今天打工你不狠，明天地位就不穩 今天打工不勤快，明天社會就淘汰 ------char數組[]讀------- 今天打工你不狠，明天地位就不穩 今天打工不勤快，明天社會就淘汰FileWriter、FileReader 可以用來讀寫一個含中文字符的文件。
注意點：
1、流轉換
// Writer fileWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter( ? // new FileOutputStream("F:\\Hello1.txt"), StandardCharsets.UTF_8));這里其實是把字節流轉換為字符流，用來解決亂碼。
2、讀的位置
這里的寫法需要注意，因為這里讀寫是一次性讀10個char類型的字符，如果換成以下
int len = 0; char[] chars = new char[10]; while ((len = fileReader.read(chars)) != -1) {//不能這樣寫System.out.print(new String(chars));//System.out.print((new String(chars, 0, len))); }則輸出：
------char數組[]讀------- 今天打工你不狠，明天地位就不穩 今天打工不勤快，明天社會就淘汰勤快，明天社會就淘可以看到輸出不正確，因為一次性讀10個char，
第一次讀的是 今天打工你不狠，明天
第二次讀的是 地位就不穩\n今天打工
第三次讀的是 不勤快，明天社會就淘
第四次輸出是 汰勤快，明天社會就淘 ，其實這一次它只讀了汰 一個字符，其中 勤快，明天社會就淘 是上一個數組的內容，因為它是已存在在數組的舊數據。
所以需要new String(chars, 0, len) ，len 是這次讀到的字符長度，只需要截取這次的字符即可。
以上這兩個例子中，還需要注意的幾個地方：
1、只有在寫文件的時候才需要flush()方法，而讀是不需要的。
2、讀、寫 完畢都需要調用close() 方法關閉流。
3、單個字節、字符讀寫效率較慢，建議使用字節、字符數組讀取。
3.3、BufferedInputStream、BufferedOutputStream 緩沖字節流
BufferedInputStream 是帶緩沖區的，在復制、移動文件操作會快一點。
建議使用緩沖字節流這不是普通字節流，但構造方法入參還是InputStream和OutputStream。Java使用IO 讀取文件時，會進入核心態，在調用驅動進行IO，本身就會緩存在系統級別的，當你第二次讀取時，會由用戶態進入核心態，讀取系統緩存。BufferedInputStream就一次性讀取較多，緩存起來。
這樣下次就從緩存中讀，而不用在用戶態和核心態之間切換，從而提升效率。
eg：
public class InputStrem與BufferenInputStream復制文件 {public static void main(String[] args) throws IOException {useInputStreamCopyFile(); //緩沖流復制文件useBufferenInputStream(); //普通流復制文件} ?static void useInputStreamCopyFile() throws IOException {File file = new File("F:\\楊超越.png");InputStream is = new FileInputStream(file); ?File file2 = new File("F:\\楊超越_copy.png");OutputStream os = new FileOutputStream(file2);int len = 0;byte[] bytes = new byte[1024];while ((len = is.read(bytes)) != -1) {os.write(bytes);}is.close();os.close();} ?static void useBufferenInputStream() throws IOException {BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("F:\\楊超越.png"));BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("F:\\楊超越_copy2.png"));int len = 0;byte[] bytes = new byte[1024];while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {bos.write(bytes, 0, len);}bos.close();bis.close();} }結果輸出：
3.4、BufferedReader、BufferedWriter 字符緩沖流
BufferedReader 有一個好處，就是它提供了readline()、newLine()方法，可以按行讀取文件。
eg：
public class BufferedReaderTest {public static void main(String[] args) throws IOException {useInputStreamCopyFile(); //這種方法適用于任何文件//下面兩種方法copy的文件變大了，因為是使用字符流處理的useBufferedReaderCopyFile(); //這種方法只適用于字符文件useFileReaderCopyFile(); //這種方法一步到位，只適用于字符文件}static void useInputStreamCopyFile() throws IOException {File file = new File("F:\\Hello1.txt");InputStream is = new FileInputStream(file);File file2 = new File("F:\\Hello1_copy1.txt");OutputStream os = new FileOutputStream(file2);int len = 0;byte[] bytes = new byte[1024];while ((len = is.read(bytes)) != -1) {os.write(bytes, 0, len);}is.close();os.close();}static void useBufferedReaderCopyFile() throws IOException {File file = new File("F:\\Hello1.txt");InputStream is = new FileInputStream(file);Reader reader = new InputStreamReader(is);//創建字符流緩沖區，BufferedReader 的構造入參是一個 ReaderBufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(reader);File file2 = new File("F:\\Hello1_copy2.txt");OutputStream os = new FileOutputStream(file2);Writer writer = new OutputStreamWriter(os);//創建字符流緩沖區，BufferedWriter 的構造入參是一個 WriterBufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(writer);String line = null;//readLine()方法 是根據\n 換行符讀取的while ((line = bufferedReader.readLine()) != null) {bufferedWriter.write(line);//這里要加換行bufferedWriter.newLine();}bufferedReader.close();bufferedWriter.close();}static void useFileReaderCopyFile() throws IOException {//使用FileReader、FileWriter 一步到位Reader reader = new FileReader("F:\\Hello1.txt");BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(reader);Writer writer = new FileWriter("F:\\Hello1_copy3.txt");BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(writer);String line = null;while ((line = bufferedReader.readLine()) != null) {bufferedWriter.write(line);bufferedWriter.newLine();}bufferedReader.close();bufferedWriter.close();} }4、close() 與flush()
先上個例子：
public class FlushTest {public static void main(String[] args) throws IOException {FileReader fileReader = new FileReader("F:\\Hello1.txt"); //大文件FileWriter fileWriter = new FileWriter("F:\\Hello2.txt");int readerCount = 0;//一次讀取1024個字符char[] chars = new char[1024];while (-1 != (readerCount = fileReader.read(chars))) {fileWriter.write(chars, 0, readerCount);}} }這里并沒有調用close()方法。
close()方法包含flush()方法 ，即close會自動flush結果：
可以看到，復制的文件變小了。
明顯，數據有丟失，丟失的就是緩沖區“殘余”的數據。
在計算機層面，Java對磁盤進行操作，IO是有緩存的，并不是真正意義上的一邊讀一邊寫，底層的落盤（數據真正寫到磁盤）另有方法。
所以，最后會有一部分數據在內存中，如果不調用flush()方法，數據會隨著查詢結束而消失，這就是為什么數據丟失使得文件變小了。
BufferedOutputStream、BufferedFileWriter 同理再舉個例子：
class FlushTest2{public static void main(String[] args) throws IOException {FileWriter fileWriter = new FileWriter("F:\\Hello3.txt");fileWriter.write("今天打工你不狠，明天地位就不穩\n" +"今天打工不勤快，明天社會就淘汰");} }不調用flush()方法你會發現，文件是空白的，沒有把數據寫進來，也是因為數據在內存中而不是落盤到磁盤了。
所以為了實時性和安全性，IO在寫操作的時候，需要調用flush()或者close()
close() 和flush()的區別：
- 關close()是閉流對象，但是會先刷新一次緩沖區，關閉之后，流對象不可以繼續再使用了，否則報空指針異常。
- flush()僅僅是刷新緩沖區，準確的說是"強制寫出緩沖區的數據"，流對象還可以繼續使用。
總結一下：
Java的IO有一個 緩沖區 的概念，不是Buffer概念的緩沖區。
如果是文件讀寫完的同時緩沖區剛好裝滿 , 那么緩沖區會把里面的數據朝目標文件自動進行讀或寫（這就是為什么總剩下有一點沒寫完） , 這種時候你不調用close()方法也0不會出現問題 ;
如果文件在讀寫完成時 , 緩沖區沒有裝滿，也沒有flush()， 這個時候裝在緩沖區的數據就不會自動的朝目標文件進行讀或寫 , 從而造成緩沖區中的這部分數據丟失 , 所以這個是時候就需要在close()之前先調用flush()方法 , 手動使緩沖區數據讀寫到目標文件。
舉個很形象的例子加深理解：
我從黃桶（讀）通過水泵（管道）把水抽到綠桶（寫），水管就相當于緩沖區，當我看到黃桶水沒有了，我立馬關了水泵，但發現水管里還有水沒有流到綠桶，這些殘留的水就相當于內存中丟失的數據。
如果此時我再把水泵打開，此時水管里面丟失的水（丟失的數據）又流到了綠桶，這就相當于調用了flush()方法。
5、總結
寫了這么多，IO確實是挺復雜的，一般的業務需求是讀寫文件，其實更多的是生成文件、復制文件、移動文件。所以如何選擇IO流，是需要我們掌握的。
1、字節流是原生的操作，字符流是經過處理后的操作。
輸入：Reader, InputStream類型的子類
輸出：Writer, OutputStream類型的子類
2、字節流一般用來處理圖像、視頻、音頻、PPT、Word等類型的文件。字符流一般用于處理純文本類型的文件，如TXT文件等，但不能處理圖像視頻等非文本文件。
用一句話說就是：字節流可以處理一切文件，而字符流只能處理純文本文件。含有漢子的文件就使用字符流處理。
3、需要轉換？是，使用轉換流；是否需要高效，使用緩沖流。
4、使用流之后一定要close()
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Java 的 IO 很复杂？用思路带领你去battle他！的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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