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一、IO流基础概念

IO流是Java中实现数据传输的核心机制，位于java.io包下，本质是数据在内存与外部存储设备（如硬盘、网络）之间传输的“数据通道”，也被形象地称为“流”。

1. 流的核心分类方式

（1）按数据传输方向划分（以内存为参照物）

• 输入流：将外部设备中的数据读取到内存中，对应“读操作”，比如读取本地文件内容到程序中。

• 输出流：将内存中的数据写入到外部设备中，对应“写操作”，比如将程序中的字符串写入本地文件。

（2）按数据传输单位划分

• 字节流：以字节（1byte=8bit）为基本传输单位，可处理所有类型的文件（文本、图片、视频、音频等），是Java中最基础的IO流类型。

• 字符流：以字符为基本传输单位，仅能处理纯文本文件（如.txt、.java、.html等），底层本质仍是字节流+编码表，专门为解决文本文件的乱码问题而生。

（3）按流的功能角色划分

• 节点流：直接与数据源（文件、网络等）对接，具备最基础的读写功能，也被称为“基础流”，比如直接操作文件的FileInputStream。

• 处理流（过滤流）：不直接对接数据源，而是在节点流的基础上进行封装，增强读写功能或提供额外特性，比如带缓冲功能的BufferedInputStream。
二、字节流详解

字节流的核心父类是两个抽象类：

• InputStream：所有字节输入流的父类，定义了read()系列读方法

• OutputStream：所有字节输出流的父类，定义了write()系列写方法

1. 常用节点字节流

（1）文件字节输出流：FileOutputStream

用于将内存中的数据写入本地文件，核心构造与用法：

• 路径形式：支持绝对路径（如D:/demo/test.txt）和相对路径（相对于项目根目录）

• 文件创建规则：指定文件不存在时，系统会自动创建；但上级目录不存在时，会抛出FileNotFoundException

• 追加写入设置：构造方法的第二个参数为true时，数据会追加到文件末尾；为false（默认）时会覆盖原文件内容

• 核心方法：

◦ write(int b)：写入单个字节数据

◦ write(byte[] b)：写入整个字节数组的数据

◦ write(byte[] b, int off, int len)：写入字节数组中从下标off开始、长度为len的部分数据

◦ close()：关闭流资源，释放系统占用

（2）文件字节输入流：FileInputStream

用于读取本地文件的数据到内存中，核心构造与用法：

• 文件存在性要求：指定文件不存在时，直接抛出FileNotFoundException，不会自动创建文件

• 核心方法：

◦ read()：读取单个字节，返回读取到的字节值；读到文件末尾时返回-1

◦ read(byte[] b)：读取数据到字节数组中，返回实际读取的字节数；读到文件末尾时返回-1

◦ read(byte[] b, int off, int len)：读取数据到字节数组的指定区间，返回实际读取的字节数；读到文件末尾时返回-1

2. 常用处理字节流

（1）缓冲字节流：BufferedInputStream/BufferedOutputStream

• 核心优势：内置缓冲区，减少磁盘IO访问次数，大幅提升读写效率

• 关键特性：缓冲区满时会自动刷新，也可手动调用flush()方法强制刷新缓冲区；调用close()方法时会自动刷新并关闭流资源

• 典型应用：大文件的复制、传输场景，是文件上传下载的底层基础流

（2）数据字节流：DataInputStream/DataOutputStream

• 核心功能：直接读写Java的8种基本数据类型（byte、short、int、long、float、double、char、boolean），读写顺序需保持一致，否则会出现数据解析错误

• 典型应用：需要按指定格式存储基本数据类型的场景，比如自定义数据文件的读写

（3）对象字节流：ObjectInputStream/ObjectOutputStream

• 核心功能：实现Java对象的序列化与反序列化

◦ 序列化：将内存中的对象写入文件（或网络）中持久化存储

◦ 反序列化：将文件（或网络）中的对象数据读取到内存中重建对象

• 关键要求：参与序列化的对象对应的类必须实现java.io.Serializable接口（标记接口，无方法需实现），否则会抛出NotSerializableException

• 特殊规则：被transient修饰的属性不会参与序列化；自定义类的属性若包含其他自定义类型，该类型也需实现Serializable接口；集合类本身已实现序列化接口，但存储的自定义对象仍需实现该接口

• 异常处理：读取到文件末尾时会抛出EOFException，可通过该异常判断文件读取完成
三、字符编码与字符流

1. 常见字符编码方式

• ISO-8859-1：西欧编码，仅支持单字节字符，不支持中文

• GB2312/GBK/GB18030：中文编码体系，GB2312支持常用简体中文，GBK扩展支持更多汉字和繁体，GB18030覆盖所有中文字符，三者相互兼容

• Big5：繁体中文编码，主要用于港台地区

• UTF-8：万国码，采用动态字节存储，英文占1字节，中文占2-3字节，是目前最通用的编码方式

2. 编码与解码

• 编码：将字符（字符串）转换为对应编码格式的二进制数据的过程

• 解码：将二进制数据转换为对应编码格式的字符（字符串）的过程

• 关键注意：编码和解码必须使用相同的编码方式，否则会出现乱码问题

3. 字符流核心父类

• Reader：所有字符输入流的父类，定义了read()系列读方法

• Writer：所有字符输出流的父类，定义了write()系列写方法

4. 常用节点字符流

（1）文件字符输出流：FileWriter

• 核心用法与FileOutputStream类似，专门处理文本文件

• 核心方法：

◦ write(int c)：写入单个字符数据

◦ write(String str)：直接写入字符串数据

◦ write(char[] cbuf)：写入整个字符数组的数据

（2）文件字符输入流：FileReader

• 核心用法与FileInputStream类似，专门处理文本文件

• 核心方法：

◦ read()：读取单个字符，读到文件末尾返回-1

◦ read(char[] cbuf)：读取数据到字符数组中，返回实际读取的字符数，读到文件末尾返回-1

5. 常用处理字符流

（1）缓冲字符流：BufferedReader/BufferedWriter

• 核心优势：内置字符缓冲区，提供按行读写的便捷方法，大幅提升文本文件读写效率

• 关键方法：

◦ BufferedReader.readLine()：一次性读取一行文本，读到文件末尾时返回null

◦ BufferedWriter.newLine()：写入一个平台无关的换行符，适配不同操作系统的换行格式

（2）打印字符流：PrintWriter

• 核心功能：提供便捷的打印方法，支持自动换行（println()）和不换行（print()），可直接输出基本数据类型、字符串和对象（调用对象的toString()方法）

• 典型应用：文本文件的格式化输出、日志文件的写入场景

6. 转换流（桥接流）

• 核心类：InputStreamReader（字节转字符输入流）、OutputStreamWriter（字节转字符输出流）

• 核心作用：作为字节流和字符流之间的桥梁，可指定编码格式，解决文本文件读写的乱码问题

• 使用场景：当需要按指定编码方式读写文本文件时，需通过转换流实现

• 使用步骤：

1. 创建节点字节流对象（如FileInputStream/FileOutputStream）

2. 创建转换流对象，将字节流包装为字符流，并指定编码格式

3. 可选：用处理流（如BufferedReader/PrintWriter）包装转换流，增强读写功能

4. 执行读写操作

5. 关闭流资源（只需关闭最外层的流，内层流会自动关闭）
四、File类详解

File类位于java.io包下，专门用于对文件或目录本身进行操作，与IO流的区别是：IO流操作的是文件的内容，而File类操作的是文件/目录的属性和状态。

1. File类常用方法

• getName()：获取文件/目录的名称（含后缀名）

• getAbsolutePath()：获取文件/目录的绝对路径

• isFile()：判断当前对象是否为文件

• isDirectory()：判断当前对象是否为目录

• listFiles()：获取当前目录下所有的文件和子目录，返回File数组

• delete()：删除文件或空目录

• mkdir()/mkdirs()：创建单级目录/多级目录

2. 典型应用：遍历目录文件

通过递归遍历指定目录下的所有文件，可实现批量处理文件的需求，例如筛选出所有.java文件：
public static void listJavaFiles(File dir) {
// 获取目录下所有文件和子目录
File[] files = dir.listFiles();
if (files != null) {
for (File file : files) {
if (file.isFile()) {
// 判断文件是否为.java文件
if (file.getName().endsWith(".java")) {
System.out.println("找到Java文件：" + file.getAbsolutePath());
}
} else if (file.isDirectory()) {
// 递归遍历子目录
listJavaFiles(file);
}
}
}
}
五、IO流核心总结

1. 流的选择原则：处理文本文件优先用字符流，处理其他类型文件必须用字节流；需要高效读写优先用缓冲流，需要序列化对象必须用对象流，需要指定编码格式需用转换流。

2. 流的关闭规则：所有IO流使用后都需调用close()方法释放资源，建议在try-finally块中关闭流，或使用try-with-resources语法自动关闭流。

3. 序列化关键注意：对象序列化必须实现Serializable接口，transient修饰的属性不参与序列化，反序列化时类的结构需与序列化时保持一致，否则会抛出异常。