IO流：字节流 字符流 缓冲流详解
IO流：字节流 字符流 缓冲流详解
【Java】IO流：字节流 字符流 缓冲流详解 📚
摘要
大家好，我是默语。今天我们来聊一聊Java中的IO流，包括字节流、字符流和缓冲流。本文将详细介绍这些流的概念、分类、使用方法，并通过具体的代码示例演示如何在项目中灵活应用这些流。让我们一起深入探索吧！✨
引言
IO流是Java编程中的一个重要组成部分，用于处理数据的输入和输出操作。通过IO流，我们可以读取和写入文件、网络通信和其他数据源。本文将详细介绍Java IO流的分类、特性及其具体使用方法，帮助你在实际项目中更好地理解和应用这些知识。
一、“流”的概念
1. “流”的分类
1.1 输入流和输出流
IO流根据数据流动的方向，可以分为输入流和输出流：
- 输入流：用于读取数据，从外部资源（如文件、网络等）读取数据到程序中。
- 输出流：用于写入数据，将数据从程序写入到外部资源。
1.2 字节流和字符流
根据处理的数据类型，可以分为字节流和字符流：
- 字节流：以字节为单位处理数据。适用于处理二进制数据，如图像、音频、视频等。
- 字符流：以字符为单位处理数据。适用于处理文本数据，能够正确处理不同编码格式的文本。
字节和字符的区别？
字节是计算机存储数据的基本单位，一个字节由8位二进制数构成。字符是文本数据的基本单位，一个字符通常由一个或多个字节表示，具体取决于字符编码（如UTF-8、UTF-16等）。
为什么要有字符流？
字符流能够更好地处理文本数据，因为它可以自动处理不同的字符编码问题。字节流只能逐字节处理数据，不考虑编码，因此在处理文本数据时可能会出现乱码问题。
1.3 节点流和处理流
- 节点流：直接与数据源或目的地相连，如文件、内存等。它是IO操作的底层实现。
- 处理流：在节点流之上进行包装，通过对已有流的包装和组合，提供更高效或更方便的操作。
字符流自带缓冲区，为什么还要用字符缓冲流？
虽然字符流自带缓冲区，但字符缓冲流（如BufferedReader和BufferedWriter）提供了更大的缓冲区和更高效的读写操作。它们还提供了一些方便的方法，如按行读取（readLine）和按行写入（newLine）。
2. “流”的特性
- 单向性：每个流只能在一个方向上操作，要么是输入，要么是输出。
- 顺序性：数据在流中按照顺序传递，不允许随机访问。
- 缓冲性：流的操作通常涉及缓冲区，以提高读写性能。
二、字节流（Stream流）
1. InputStream流
InputStream是所有字节输入流的抽象基类，主要用于读取字节数据。
1.1 版本一：无参read()
该方法一次读取一个字节，返回值为读取的字节数据（0-255范围内的整数），若到达流的末尾则返回-1。
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
public class InputStreamExample {
public static void main(String[] args) {
try (FileInputStream fis = new FileInputStream("example.txt")) {
int data;
while ((data = fis.read()) != -1) {
System.out.print((char) data);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}1.2 版本二：read(byte[] b)
该方法一次读取多个字节，存储到字节数组b中，返回读取的字节数，若到达流的末尾则返回-1。
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
public class InputStreamExample {
public static void main(String[] args) {
try (FileInputStream fis = new FileInputStream("example.txt")) {
byte[] buffer = new byte[1024];
int bytesRead;
while ((bytesRead = fis.read(buffer)) != -1) {
System.out.print(new String(buffer, 0, bytesRead));
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}1.3 版本三：read(byte[] b, int offset, int len)
该方法一次读取多个字节，存储到字节数组b中，从偏移量offset开始，最多读取len个字节，返回读取的字节数，若到达流的末尾则返回-1。
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
public class InputStreamExample {
public static void main(String[] args) {
try (FileInputStream fis = new FileInputStream("example.txt")) {
byte[] buffer = new byte[1024];
int bytesRead;
while ((bytesRead = fis.read(buffer, 0, buffer.length)) != -1) {
System.out.print(new String(buffer, 0, bytesRead));
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}2. OutputStream流
OutputStream是所有字节输出流的抽象基类，主要用于写入字节数据。
示例代码
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
public class OutputStreamExample {
public static void main(String[] args) {
try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("example.txt")) {
String data = "Hello, World!";
fos.write(data.getBytes());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}三、字符流（Reader和Writer）
1. Reader
Reader是所有字符输入流的抽象基类，主要用于读取字符数据。
示例代码
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class ReaderExample {
public static void main(String[] args) {
try (FileReader fr = new FileReader("example.txt")) {
int data;
while ((data = fr.read()) != -1) {
System.out.print((char) data);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}2. Writer
Writer是所有字符输出流的抽象基类，主要用于写入字符数据。
示例代码
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
public class WriterExample {
public static void main(String[] args) {
try (FileWriter fw = new FileWriter("example.txt")) {
String data = "Hello, World!";
fw.write(data);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}四、缓冲流（BufferedStream）
1. BufferedReader
BufferedReader是字符输入缓冲流，提供了更高效的读操作和一些便利的方法，如readLine()。
示例代码
import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class BufferedReaderExample {
public static void main(String[] args) {
try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("example.txt"))) {
String line;
while ((line = br.readLine()) != null) {
System.out.println(line);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}2. BufferedWriter
BufferedWriter是字符输出缓冲流，提供了更高效的写操作和一些便利的方法，如newLine()。
示例代码
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
public class BufferedWriterExample {
public static void main(String[] args) {
try (BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("example.txt"))) {
bw.write("Hello, World!");
bw.newLine();
bw.write("This is a new line.");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}3. BufferedInputStream和BufferedOutputStream
BufferedInputStream和BufferedOutputStream是字节输入和输出缓冲流，提供了更高效的字节读写操作。
示例代码
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
public class BufferedStreamExample {
public static void main(String[] args) {
try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("input.txt"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream
(new FileOutputStream("output.txt"))) {
byte[] buffer = new byte[1024];
int bytesRead;
while ((bytesRead = bis.read(buffer)) != -1) {
bos.write(buffer, 0, bytesRead);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}🤔 QA环节
Q: 为什么使用缓冲流？
A: 缓冲流通过引入缓冲区，减少了IO操作的次数，从而提高了读写效率。尤其是对于频繁的小数据读写操作，缓冲流能够显著提升性能。
Q: 如何选择字节流和字符流？
A: 如果处理的是二进制数据，如图像、音频、视频等，使用字节流。如果处理的是文本数据，使用字符流。字符流能够正确处理不同编码格式的文本数据，避免乱码问题。
小结📋
本文详细介绍了Java中的IO流，包括字节流、字符流和缓冲流。通过理解这些流的概念、分类和使用方法，以及代码示例，你应该能够在实际项目中灵活应用这些知识，提高数据读写操作的效率。
未来展望🔮
随着Java的发展，IO操作将变得更加简便和高效。持续关注Java的更新和新特性，将有助于我们在实际项目中更好地应用这些技术。
参考资料📚
腾讯云开发者
