看完这个，Java IO从此不在难

Java IO 体系看起来类很多，感觉很复杂，但其实是 IO 涉及的因素太多了。在设计 IO 相关的类时，编写者也不是从同一个方面考虑的，所以会给人一种很乱的感觉，并且还有设计模式的使用，更加难以使用这些 IO 类，所以特地对 Java 的 IO 做一个总结。

IO 类设计出来，肯定是为了解决 IO 相关的操作的，想一想哪里会有 IO 操作？网络、磁盘。网络操作相关的类是在java.net 包下，不在本文的总结范围内。提到磁盘，你可能会想到文件，文件操作在 IO 中是比较典型的操作。在 Java 中引入了 “流” 的概念，它表示任何有能力产生数据源或有能力接收数据源的对象。数据源可以想象成水源，海水、河水、湖水、一杯水等等。数据传输可以想象为水的运输，古代有用桶运水，用竹管运水的，现在有钢管运水，不同的运输方式对应不同的运输特性。

从数据来源或者说是操作对象角度看，IO 类可以分为：

• 1、文件（file）：FileInputStream、FileOutputStream、FileReader、FileWriter
• 2、数组（[]）：
  • 2.1、字节数组（byte[]）：ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream
  • 2.2、字符数组（char[]）：CharArrayReader、CharArrayWriter
• 3、管道操作：PipedInputStream、PipedOutputStream、PipedReader、PipedWriter
• 4、基本数据类型：DataInputStream、DataOutputStream
• 5、缓冲操作：BufferedInputStream、BufferedOutputStream、BufferedReader、BufferedWriter
• 6、打印：PrintStream、PrintWriter
• 7、对象序列化反序列化：ObjectInputStream、ObjectOutputStream
• 8、转换：InputStreamReader、OutputStreWriter
• 9、 字符串（String） Java8中已废弃 ： StringBufferInputStream、StringBufferOutputStream、StringReader、StringWriter

数据源节点也可以再进行二次处理，使数据更加容易使用，所以还可以划分成节点流和处理流，这里涉及到设计模式，后面会有专门的文章说。

• 1、字节流
• 2、字符流

字节流是以一个字节单位来运输的，比如一杯一杯的取水。而字符流是以多个字节来运输的，比如一桶一桶的取水，一桶水又可以分为几杯水。

字节流和字符流的区别：

字节流读取单个字节，字符流读取单个字符（一个字符根据编码的不同，对应的字节也不同，如 UTF-8 编码是 3 个字节，中文编码是 2 个字节。）字节流用来处理二进制文件（图片、MP3、视频文件），字符流用来处理文本文件（可以看做是特殊的二进制文件，使用了某种编码，人可以阅读）。简而言之，字节是个计算机看的，字符才是给人看的。

字节流和字符流的划分可以看下面这张图。

不可否认，Java IO 相关的类确实很多，但我们并不是所有的类都会用到，我们常用的也就是文件相关的几个类，如文件最基本的读写类 File 开头的、文件读写带缓冲区的类 Buffered 开头的类，对象序列化反序列化相关的类 Object 开头的类。

2、IO类和相关方法

IO 类虽然很多，但最基本的是 4 个抽象类：InputStream、OutputStream、Reader、Writer。最基本的方法也就是一个读 read() 方法、一个写 write() 方法。方法具体的实现还是要看继承这 4 个抽象类的子类，毕竟我们平时使用的也是子类对象。这些类中的一些方法都是（Native）本地方法、所以并没有 Java 源代码，这里给出笔者觉得不错的 Java IO 源码分析传送门，按照上面这个思路看，先看子类基本方法，然后在看看子类中还新增了那些方法，相信你也可以看懂的，我这里就只对上后面说的常用的类进行总结。

先来看 InputStream 和 OutStream 中的方法简介，因为都是抽象类、大都是抽象方法、所以就不贴源码喽！ 注意这里的读取和写入，其实就是获取（输入）数据和输出数据。

InputStream 类

OutputStream 类

再来看 Reader 和 Writer 类中的方法，你会发现和上面两个抽象基类中的方法很像。

Reader 类

Writer 类

下面我们就直接使用他们的子类，在使用中再介绍下面没有的新方法。

1、读取控制台中的输入

import java.io.*;

public class IOTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 三个测试方法
//        test01();
//        test02();
        test03();
    }

    public static void test01() throws IOException {
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        System.out.println("请输入一个字符");
        char c;
        c = (char) bufferedReader.read();
        System.out.println("你输入的字符为"+c);
    }

    public static void test02() throws IOException {
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        System.out.println("请输入一个字符，按 q 键结束");
        char c;
        do {
            c = (char) bufferedReader.read();
            System.out.println("你输入的字符为"+c);
        } while (c != 'q');
    }

    public static void test03() throws IOException {
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        System.out.println("请输入一行字符");
        String str = bufferedReader.readLine();
        System.out.println("你输入的字符为" + str);
    }
}

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至于控制台的输出，我们其实一直都在使用呢， System.out.println() ，out 其实是 PrintStream 类对象的引用，PrintStream 类中当然也有 write() 方法，但是我们更常用 print() 方法和 println() 方法，因为这两个方法可以输出的内容种类更多，比如一个打印一个对象，实际调用的对象的 toString() 方法。

2、二进制文件的写入和读取

注意这里文件的路径，可以根据自己情况改一下，虽然这里的文件后缀是txt，但该文件却是一个二进制文件，并不能直接查看。

@Test
    public void test04() throws IOException {
        byte[] bytes = {12,21,34,11,21};
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File("").getAbsolutePath()+"/io/test.txt");
        // 写入二进制文件，直接打开会出现乱码
        fileOutputStream.write(bytes);
        fileOutputStream.close();
    }

    @Test
    public void test05() throws IOException {
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(new File("").getAbsolutePath()+"/io/test.txt");
        int c;
        // 读取写入的二进制文件，输出字节数组
        while ((c = fileInputStream.read()) != -1) {
            System.out.print(c);
        }
    }
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3、文本文件的写入和读取

write() 方法和 append() 方法并不是像方法名那样，一个是覆盖内容，一个是追加内容，append() 内部也是 write() 方法实现的，也非说区别，也就是 append() 方法可以直接写 null，而 write() 方法需要把 null 当成一个字符串写入，所以两者并无本质的区别。 需要注意的是这里并没有指定文件编码，可能会出现乱码的问题。

@Test
    public void test06() throws IOException {
        FileWriter fileWriter = new FileWriter(new File("").getAbsolutePath()+"/io/test.txt");
        fileWriter.write("Hello，world！/n欢迎来到 java 世界/n");
        fileWriter.write("不会覆盖文件原本的内容/n");
//        fileWriter.write(null); 不能直接写入 null
        fileWriter.append("并不是追加一行内容，不要被方法名迷惑/n");
        fileWriter.append(null);
        fileWriter.flush();
        System.out.println("文件的默认编码为" + fileWriter.getEncoding());
        fileWriter.close();
    }

    @Test
    public void test07() throws IOException {
        FileWriter fileWriter = new FileWriter(new File("").getAbsolutePath()+"/io/test.txt", false); // 关闭追加模式，变为覆盖模式
        fileWriter.write("Hello，world！欢迎来到 java 世界/n");
        fileWriter.write("我来覆盖文件原本的内容");
        fileWriter.append("我是下一行");
        fileWriter.flush();
        System.out.println("文件的默认编码为" + fileWriter.getEncoding());
        fileWriter.close();
    }

    @Test
    public void test08() throws IOException {
        FileReader fileReader = new FileReader(new File("").getAbsolutePath()+"/io/test.txt");
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);
        String str;
        while ((str = bufferedReader.readLine()) != null) {
            System.out.println(str);
        }
        fileReader.close();
        bufferedReader.close();
    }

    @Test
    public void test09() throws IOException {
        FileReader fileReader = new FileReader(new File("").getAbsolutePath()+"/io/test.txt");
        int c;
        while ((c = fileReader.read()) != -1) {
            System.out.print((char) c);
        }
    }
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使用字节流和字符流的转换类 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter 可以指定文件的编码，使用 Buffer 相关的类来读取文件的每一行。

@Test
    public void test10() throws IOException {
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File("").getAbsolutePath()+"/io/test2.txt");
        OutputStreamWriter outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(fileOutputStream, "GBK"); // 使用 GBK 编码文件
        outputStreamWriter.write("Hello，world！/n欢迎来到 java 世界/n");
        outputStreamWriter.append("另外一行内容");
        outputStreamWriter.flush();
        System.out.println("文件的编码为" + outputStreamWriter.getEncoding());
        outputStreamWriter.close();
        fileOutputStream.close();
    }

    @Test
    public void test11() throws IOException {
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(new File("").getAbsolutePath()+"/io/test2.txt");
        InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(fileInputStream, "GBK"); // 使用 GBK 解码文件
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);
        String str;
        while ((str = bufferedReader.readLine()) != null) {
            System.out.println(str);
        }
        bufferedReader.close();
        inputStreamReader.close();
    }
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4、复制文件

这里笔者做了一些测试，不使用缓冲对文件复制时间的影响，文件的复制实质还是文件的读写。缓冲流是处理流，是对节点流的装饰。

注：这里的时间是在我这台华硕笔记本上测试得到的，只是为了说明使用缓冲对文件的读写有好处。

@Test
    public void  test12() throws IOException {
        // 输入和输出都使用缓冲流
        FileInputStream in = new FileInputStream("E://视频资料//大数据原理与应用//1.1大数据时代.mp4");
        BufferedInputStream inBuffer = new BufferedInputStream(in);
        FileOutputStream out = new FileOutputStream("1.1大数据时代.mp4");
        BufferedOutputStream outBuffer = new BufferedOutputStream(out);
        int len = 0;
        byte[] bs = new byte[1024];
        long begin = System.currentTimeMillis();
        while ((len = inBuffer.read(bs)) != -1) {
            outBuffer.write(bs, 0, len);
        }
        System.out.println("复制文件所需的时间：" + (System.currentTimeMillis() - begin)); // 平均时间约 200 多毫秒
        inBuffer.close();
        in.close();
        outBuffer.close();
        out.close();
    }


    @Test
    public void  test13() throws IOException {
        // 只有输入使用缓冲流
        FileInputStream in = new FileInputStream("E://视频资料//大数据原理与应用//1.1大数据时代.mp4");
        BufferedInputStream inBuffer = new BufferedInputStream(in);
        FileOutputStream out = new FileOutputStream("1.1大数据时代.mp4");
        int len = 0;
        byte[] bs = new byte[1024];
        long begin = System.currentTimeMillis();
        while ((len = inBuffer.read(bs)) != -1) {
            out.write(bs, 0, len);
        }
        System.out.println("复制文件所需时间：" + (System.currentTimeMillis() - begin)); // 平均时间约 500 多毫秒
        inBuffer.close();
        in.close();
        out.close();
    }

    @Test
    public void test14() throws IOException {
        // 输入和输出都不使用缓冲流
        FileInputStream in = new FileInputStream("E://视频资料//大数据原理与应用//1.1大数据时代.mp4");
        FileOutputStream out = new FileOutputStream("1.1大数据时代.mp4");
        int len = 0;
        byte[] bs = new byte[1024];
        long begin = System.currentTimeMillis();
        while ((len = in.read(bs)) != -1) {
            out.write(bs, 0, len);
        }
        System.out.println("复制文件所需时间：" + (System.currentTimeMillis() - begin)); // 平均时间 700 多毫秒
        in.close();
        out.close();
    }

    @Test
    public void test15() throws IOException {
        // 不使用缓冲
        FileInputStream in = new FileInputStream("E://视频资料//大数据原理与应用//1.1大数据时代.mp4");
        FileOutputStream out = new FileOutputStream("1.1大数据时代.mp4");
        int len = 0;
        long begin = System.currentTimeMillis();
        while ((len = in.read()) != -1) {
            out.write(len);
        }
        System.out.println("复制文件所需时间：" + (System.currentTimeMillis() - begin)); // 平均时间约 160000 毫秒，约 2 分多钟
        in.close();
        out.close();
    }
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关于序列化和反序列化的内容，这里给出我之前写的博客，传送门。 总结：Java IO 类很多，但是把握住整个体系，掌握关键的方法，学习起来就会轻松很多，看完这篇文章，你是否觉得 Java IO 并没有你想的那么难呢？欢迎你在下方留言，和我们讨论。

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