Java IO流体系

一、分类体系

Java IO流体系主要从三个维度进行分类：

1. 按处理数据单位：字节流（byte）与字符流（char）
2. 按流的方向：输入流（读）与输出流（写）
3. 按功能角色：节点流（基础流）与处理流（装饰流）

二、核心四大抽象类

Java IO流体系围绕四大抽象类构建：

• 字节流：InputStream（输入）、OutputStream（输出）
• 字符流：Reader（输入）、Writer（输出）

三、字节流（操作byte类型数据）

3.1 输入字节流（InputStream）

3.1.1 节点流（基础流）

3.1.2 处理流（装饰流）

3.2 输出字节流（OutputStream）

3.2.1 节点流（基础流）

3.2.2 处理流（装饰流）

四、字符流（操作char类型数据）

4.1 字符输入流（Reader）

4.1.1 节点流（基础流）

4.1.2 处理流（装饰流）

4.2 字符输出流（Writer）

4.2.1 节点流（基础流）

4.2.2 处理流（装饰流）

五、关键概念说明

1. 字节流与字符流的区别

• 读写单位：字节流以字节（8bit）为单位，字符流以字符（16bit）为单位
• 处理对象：字节流能处理所有类型的数据（如图片、视频等），字符流只能处理字符类型的数据
• 使用场景：处理纯文本数据优先考虑字符流，其他情况使用字节流

2. 节点流与处理流

• 节点流：直接连接数据源/目的地（如文件、内存、网络）
• 处理流：包装节点流，提供额外功能（如缓冲、编码转换、对象序列化）
• 核心优势：处理流可灵活组合，按需添加功能，符合"开闭原则"

3. 字节流与字符流的桥梁

• InputStreamReader：将字节流转换为字符流（字节流→字符流）
• OutputStreamWriter：将字符流转换为字节流（字符流→字节流）

4. 流的关闭

• 所有流对象在使用后必须调用close()方法关闭，释放系统资源
• 使用try-with-resources语句可确保流被正确关闭

六、使用原则

1. 优先使用字符流：处理纯文本数据时，应优先考虑字符流（如FileReader、FileWriter）
2. 处理二进制数据：处理非文本数据（如图片、音频）时使用字节流（如FileInputStream、FileOutputStream）
3. 使用缓冲流：在需要频繁读写时，使用缓冲流（如BufferedReader、BufferedWriter）提高效率
4. 正确关闭流：始终确保流对象被正确关闭，避免资源泄漏

七、经典使用示例

1. 字符流读取文件（BufferedReader）

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

2. 字节流写入文件（BufferedOutputStream）

try (BufferedOutputStream writer = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("file.bin"))) {
    byte[] data = "Hello, Java IO!".getBytes();
    writer.write(data);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

3. 字符流与字节流转换

// 字节流转换为字符流
InputStream inputStream = new FileInputStream("file.bin");
Reader reader = new InputStreamReader(inputStream, "UTF-8");

// 字符流转换为字节流
OutputStream outputStream = new FileOutputStream("file.bin");
Writer writer = new OutputStreamWriter(outputStream, "UTF-8");

//#
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(
    new InputStreamReader(
        new FileInputStream("file.bin"), "UTF-8"))) {

    String line;
    while ((line = reader.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
    }
} catch (IOException e) {
    System.err.println("读取文件时出错: " + e.getMessage());
}

八、总结

Java IO流体系是一个层次分明、功能强大的数据传输机制，其核心在于：

1. 通过四大抽象类（InputStream、OutputStream、Reader、Writer）构建基础
2. 通过"节点流+处理流"的组合模式提供灵活的功能扩展
3. 通过字节流与字符流的区分，满足不同数据处理需求

掌握Java IO流的关键在于理解其分类体系、各流类的功能特点，以及在不同场景下的合理选择。在实际开发中，应根据数据类型、性能需求和操作场景，选择合适的流类进行数据传输。