Java中I/O输入输出的深入讲解

什么是I/O

I/O（Input/Output）指的是数据的输入和输出，是计算机与程序外部世界进行信息交互的方式之一。在Java中，I/O被视为一种Java API，提供了许多与文件、网络和其他I/O设备进行数据输入和输出的类和方法。

I/O的主要类型

字节流

字节流（Byte Stream）以字节为单位进行操作，可以读写任何类型的数据。在 Java 中主要是由 InputStream 和 OutputStream 两个抽象类派生出来的。

以读文件为例，以下为读文件的步骤：

1. 打开文件；

FileInputStream fis = new FileInputStream(fileName);

1. 开始读取数据；

int data = fis.read(); //读取文件字节，并转换成整数
while (data != -1) {
data = fis.read();
}

1. 关闭文件。

fis.close();

字符流

字符流（Character Stream）以字符为单位进行操作，仅支持读取和写入纯文本信息。在 Java 中主要是由 Reader 和 Writer 两个抽象类派生出来的。

以读文件为例，以下为读文件的步骤：

1. 打开文件，创建 Reader 对象；

FileReader fr = new FileReader(fileName);
BufferedReader br = new BufferedReader(fr);

1. 开始读取数据；

String line = br.readLine();
while (line != null) {
line = br.readLine();
}

1. 关闭文件。

br.close();
fr.close();

缓冲流

缓冲流（Buffer Stream）是为了增强字节流和字符流的效率而设计的。缓冲流通过在内存中创建一个缓冲区，使得数据读写时，先让数据暂时存储在缓冲区中，而不是通过物理设备（硬盘、网络等）直接读写。常用的缓冲流有 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream（字节流缓冲流）以及 BufferedReader 和 BufferedWriter（字符流缓冲流）。

以读文件为例，以下为读文件的步骤：

1. 打开文件，创建 Input Stream 和 Buffered Input Stream 对象；

FileInputStream fis = new FileInputStream(fileName);
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);

1. 开始读取数据；

int data = bis.read();
while (data != -1) {
data = bis.read();
}

1. 关闭文件。

bis.close();
fis.close();

转换流

转换流（Conversion Stream）是字符流和字节流之间的桥梁，支持不同的字符集之间进行转换。常用的转换流是 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter。

以读文件为例，以下为读文件的步骤：

1. 打开文件，创建 InputStream 和 InputStreamReader 对象；

FileInputStream fis = new FileInputStream(fileName);
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis, StandardCharsets.UTF_8);

1. 开始读取数据；

int data = isr.read();
while (data != -1) {
data = isr.read();
}

1. 关闭文件。

isr.close();
fis.close();

I/O的常用类和方法

File

File 类代表文件或目录（文件夹），常用的方法有：

• File file = new File(fileName)：创建 File 对象；
• file.exists()：判断文件或目录是否存在；
• file.getAbsolutePath()：获得文件或目录的绝对路径；
• file.isDirectory() 和 file.isFile()：判断是否是目录或文件；
• file.mkdirs()：递归创建目录；
• file.delete()：删除文件或目录。

FileInputStream/FileOutputStream

FileInputStream 和 FileOutputStream 类分别用于读取和写入文件，常用的方法有：

• FileInputStream fis = new FileInputStream(fileName)：创建 FileInputStream 对象；
• FileOutputStream fos = new FileOutputStream(fileName)：创建 FileOutputStream 对象；
• fis.read() 和 fos.write(byte[])：读取或写入字节数据；
• fis.close() 和 fos.close()：关闭流。

FileReader/FileWriter

FileReader 和 FileWriter 类分别用于读取和写入文件中的字符数据，常用的方法有：

• FileReader fr = new FileReader(fileName)：创建 FileReader 对象；
• FileWriter fw = new FileWriter(fileName)：创建 FileWriter 对象；
• fr.read() 和 fw.write(char[])：读取或写入字符数据；
• fr.close() 和 fw.close()：关闭流。

BufferedReader/BufferedWriter

BufferedReader 和 BufferedWriter 类分别用于对字符流进行缓冲，常用的方法有：

• BufferedReader br = new BufferedReader(fr)：创建 BufferedReader 对象；
• BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw)：创建 BufferedWriter 对象；
• br.readLine() 和 bw.write(String)：读取或写入一行字符数据；
• br.close() 和 bw.close()：关闭缓冲流。

ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream

ByteArrayInputStream 和 ByteArrayOutputStream 类分别用于读取和写入字节数组，常用的方法有：

• ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(byteArray)：创建 ByteArrayInputStream 对象；
• ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream()：创建 ByteArrayOutputStream 对象；
• bis.read(byte[]) 和 bos.write(byte[])：读取或写入字节数据；
• bis.close() 和 bos.close()：关闭流。

示例

示例1：读取文件

以下示例是通过 BufferedReader 和 FileReader 读取一个文件并输出文件内容：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class ReadFile {
    public static void main(String[] args) {
        String fileName = "C:/temp/test.txt";
        try (FileReader fr = new FileReader(fileName);
             BufferedReader br = new BufferedReader(fr)) {
            String line = br.readLine();
            while (line != null) {
                System.out.println(line);
                line = br.readLine();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

示例2：写入文件

以下示例是通过 BufferedWriter 和 FileWriter 向文件中写入一行字符串：

import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class WriteFile {
    public static void main(String[] args) {
        String fileName = "C:/temp/test.txt";
        try (FileWriter fw = new FileWriter(fileName, true);
             BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw)) {
            bw.write("Hello, World!\n");
            bw.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

以上示例中 <String> 为省略的泛型参数，可以根据具体情况进行替换。