“老王首妖，Java IO 也太上頭了吧？”新兵蛋子小二向頭頂很涼快的老王抱怨道爷恳，“你瞧有缆，我就按照傳輸方式對 IO 進行了一個簡單的分類，就能搞出來這么多的玩意！”

好久沒搞過 IO 了棚壁，老王看到這幅思維導(dǎo)圖也是吃了一驚杯矩。想想也是，他當初學(xué)習(xí) Java IO 的時候頭也大袖外，烏央烏央的一片史隆，全是類，估計是所有 Java 包里面類最多的曼验，一會是 Input 一會是 Output泌射，一會是 Reader 一會是 Writer，真不知道 Java 的設(shè)計者是怎么想的蚣驼。

看著肺都快要氣炸的小二魄幕，老王深深地吸了一口氣，耐心地對小二說：“主要是 Java 的設(shè)計者考慮得比較多吧颖杏，所以 IO 給人一種很亂的感覺纯陨，我來給你梳理一下×舸ⅲ”

01翼抠、傳輸方式劃分

就按照你的那副思維導(dǎo)圖來說吧。

傳輸方式有兩種获讳，字節(jié)和字符阴颖，那首先得搞明白字節(jié)和字符有什么區(qū)別，對吧丐膝？

字節(jié)（byte）是計算機中用來表示存儲容量的一個計量單位量愧，通常情況下，一個字節(jié)有 8 位（bit）帅矗。

字符（char）可以是計算機中使用的字母偎肃、數(shù)字、和符號浑此，比如說 A 1 $ 這些累颂。

通常來說，一個字母或者一個字符占用一個字節(jié)凛俱，一個漢字占用兩個字節(jié)紊馏。

具體還要看字符編碼，比如說在 UTF-8 編碼下蒲犬，一個英文字母（不分大小寫）為一個字節(jié)朱监，一個中文漢字為三個字節(jié)；在 Unicode 編碼中原叮，一個英文字母為一個字節(jié)赌朋，一個中文漢字為兩個字節(jié)凰狞。

PS：關(guān)于字符編碼，可以看前面的章節(jié)：錕斤拷

明白了字節(jié)與字符的區(qū)別沛慢，再來看字節(jié)流和字符流就會輕松多了赡若。

字節(jié)流用來處理二進制文件，比如說圖片啊团甲、MP3 啊逾冬、視頻啊。

字符流用來處理文本文件躺苦，文本文件可以看作是一種特殊的二進制文件身腻，只不過經(jīng)過了編碼，便于人們閱讀匹厘。

換句話說就是嘀趟，字節(jié)流可以處理一切文件，而字符流只能處理文本愈诚。

雖然 IO 類很多她按，但核心的就是 4 個抽象類：InputStream、OutputStream炕柔、Reader酌泰、Writer。

（抽象大法真好）

雖然 IO 類的方法也很多匕累，但核心的也就 2 個：read 和 write陵刹。

InputStream 類

• int read()：讀取數(shù)據(jù)
• int read(byte b[], int off, int len)：從第 off 位置開始讀，讀取 len 長度的字節(jié)欢嘿，然后放入數(shù)組 b 中
• long skip(long n)：跳過指定個數(shù)的字節(jié)
• int available()：返回可讀的字節(jié)數(shù)
• void close()：關(guān)閉流衰琐，釋放資源

OutputStream 類

• void write(int b)： 寫入一個字節(jié)，雖然參數(shù)是一個 int 類型炼蹦，但只有低 8 位才會寫入碘耳，高 24 位會舍棄（這塊后面再講）
• void write(byte b[], int off, int len)： 將數(shù)組 b 中的從 off 位置開始，長度為 len 的字節(jié)寫入
• void flush()： 強制刷新框弛，將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入
• void close()：關(guān)閉流

Reader 類

• int read()：讀取單個字符
• int read(char cbuf[], int off, int len)：從第 off 位置開始讀，讀取 len 長度的字符捕捂，然后放入數(shù)組 b 中
• long skip(long n)：跳過指定個數(shù)的字符
• int ready()：是否可以讀了
• void close()：關(guān)閉流瑟枫，釋放資源

Writer 類

• void write(int c)： 寫入一個字符
• void write( char cbuf[], int off, int len)： 將數(shù)組 cbuf 中的從 off 位置開始，長度為 len 的字符寫入
• void flush()： 強制刷新指攒，將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入
• void close()：關(guān)閉流

理解了上面這些方法慷妙，基本上 IO 的靈魂也就全部掌握了。

二允悦、操作對象劃分

小二膝擂，你細想一下，IO IO，不就是輸入輸出（Input/Output）嘛：

• Input：將外部的數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存架馋，比如說把文件從硬盤讀取到內(nèi)存狞山，從網(wǎng)絡(luò)讀取數(shù)據(jù)到內(nèi)存等等
• Output：將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)寫入到外部，比如說把數(shù)據(jù)從內(nèi)存寫入到文件叉寂，把數(shù)據(jù)從內(nèi)存輸出到網(wǎng)絡(luò)等等萍启。

所有的程序，在執(zhí)行的時候屏鳍，都是在內(nèi)存上進行的勘纯，一旦關(guān)機，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)就沒了钓瞭，那如果想要持久化驳遵，就需要把內(nèi)存中的數(shù)據(jù)輸出到外部，比如說文件山涡。

文件操作算是 IO 中最典型的操作了堤结，也是最頻繁的操作。那其實你可以換個角度來思考佳鳖，比如說按照 IO 的操作對象來思考霍殴，IO 就可以分類為：文件、數(shù)組系吩、管道来庭、基本數(shù)據(jù)類型、緩沖穿挨、打印月弛、對象序列化/反序列化，以及轉(zhuǎn)換等科盛。

1）文件

文件流也就是直接操作文件的流帽衙，可以細分為字節(jié)流（FileInputStream 和 FileOuputStream）和字符流（FileReader 和 FileWriter）。

FileInputStream 的例子：

int b;
FileInputStream fis1 = new FileInputStream("fis.txt");
// 循環(huán)讀取
while ((b = fis1.read())!=-1) {
    System.out.println((char)b);
}
// 關(guān)閉資源
fis1.close();

FileOutputStream 的例子：

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
fos.write("沉默王二".getBytes());
fos.close();

FileReader 的例子：

int b = 0;
FileReader fileReader = new FileReader("read.txt");
// 循環(huán)讀取
while ((b = fileReader.read())!=-1) {
    // 自動提升類型提升為 int 類型贞绵，所以用 char 強轉(zhuǎn)
    System.out.println((char)b);
}
// 關(guān)閉流
fileReader.close();

FileWriter 的例子：

FileWriter fileWriter = new FileWriter("fw.txt");
char[] chars = "沉默王二".toCharArray();
fileWriter.write(chars, 0, chars.length);
fileWriter.close();

當掌握了文件的輸入輸出厉萝，其他的自然也就掌握了，都大差不差榨崩。

2）數(shù)組

通常來說谴垫，針對文件的讀寫操作，使用文件流配合緩沖流就夠用了母蛛，但為了提升效率翩剪，頻繁地讀寫文件并不是太好，那么就出現(xiàn)了數(shù)組流彩郊，有時候也稱為內(nèi)存流前弯。

ByteArrayInputStream 的例子：

InputStream is =new BufferedInputStream(
        new ByteArrayInputStream(
                "沉默王二".getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));
//操作
byte[] flush =new byte[1024];
int len =0;
while(-1!=(len=is.read(flush))){
    System.out.println(new String(flush,0,len));
}
//釋放資源
is.close();

ByteArrayOutputStream 的例子：

ByteArrayOutputStream bos =new ByteArrayOutputStream();
byte[] info ="沉默王二".getBytes();
bos.write(info, 0, info.length);
//獲取數(shù)據(jù)
byte[] dest =bos.toByteArray();
//釋放資源
bos.close();

3）管道

Java 中的管道和 Unix/Linux 中的管道不同蚪缀，在 Unix/Linux 中，不同的進程之間可以通過管道來通信恕出，但 Java 中询枚，通信的雙方必須在同一個進程中，也就是在同一個 JVM 中剃根，管道為線程之間的通信提供了通信能力哩盲。

一個線程通過 PipedOutputStream 寫入的數(shù)據(jù)可以被另外一個線程通過相關(guān)聯(lián)的 PipedInputStream 讀取出來。

final PipedOutputStream pipedOutputStream = new PipedOutputStream();
final PipedInputStream pipedInputStream = new PipedInputStream(pipedOutputStream);

Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        try {
            pipedOutputStream.write("沉默王二".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            pipedOutputStream.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
});

Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        try {
            byte[] flush =new byte[1024];
            int len =0;
            while(-1!=(len=pipedInputStream.read(flush))){
                System.out.println(new String(flush,0,len));
            }

            pipedInputStream.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
});
thread1.start();
thread2.start();

4）基本數(shù)據(jù)類型

基本數(shù)據(jù)類型輸入輸出流是一個字節(jié)流狈醉，該流不僅可以讀寫字節(jié)和字符廉油，還可以讀寫基本數(shù)據(jù)類型。

DataInputStream 提供了一系列可以讀基本數(shù)據(jù)類型的方法：

DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream(“das.txt”)) ;
byte b = dis.readByte() ;
short s = dis.readShort() ;
int i = dis.readInt();
long l = dis.readLong() ;
float f = dis.readFloat() ;
double d = dis.readDouble() ;
boolean bb = dis.readBoolean() ;
char ch = dis.readChar() ;

DataOutputStream 提供了一系列可以寫基本數(shù)據(jù)類型的方法：

DataOutputStream das = new DataOutputStream(new FileOutputStream(“das.txt”));
das.writeByte(10);
das.writeShort(100);
das.writeInt(1000);
das.writeLong(10000L);
das.writeFloat(12.34F);
das.writeDouble(12.56);
das.writeBoolean(true);
das.writeChar('A');

5）緩沖

CPU 很快苗傅，它比內(nèi)存快 100 倍抒线，比磁盤快百萬倍。那也就意味著渣慕，程序和內(nèi)存交互會很快嘶炭，和硬盤交互相對就很慢，這樣就會導(dǎo)致性能問題逊桦。

為了減少程序和硬盤的交互眨猎，提升程序的效率，就引入了緩沖流强经，也就是類名前綴帶有 Buffer 的那些睡陪，比如說 BufferedInputStream、BufferedOutputStream匿情、BufferedReader兰迫、BufferedWriter。

緩沖流在內(nèi)存中設(shè)置了一個緩沖區(qū)炬称，只有緩沖區(qū)存儲了足夠多的帶操作的數(shù)據(jù)后汁果，才會和內(nèi)存或者硬盤進行交互。簡單來說玲躯，就是一次多讀/寫點据德，少讀/寫幾次，這樣程序的性能就會提高跷车。

6）打印

恐怕 Java 程序員一生當中最常用的就是打印流了：System.out 其實返回的就是一個 PrintStream 對象棘利，可以用來打印各式各樣的對象。

System.out.println("沉默王二是真的二姓赤！");

PrintStream 最終輸出的是字節(jié)數(shù)據(jù)，而 PrintWriter 則是擴展了 Writer 接口仲吏，所以它的 print()/println() 方法最終輸出的是字符數(shù)據(jù)不铆。使用上幾乎和 PrintStream 一模一樣蝌焚。

StringWriter buffer = new StringWriter();
try (PrintWriter pw = new PrintWriter(buffer)) {
    pw.println("沉默王二");
}
System.out.println(buffer.toString());

7）對象序列化/反序列化

序列化本質(zhì)上是將一個 Java 對象轉(zhuǎn)成字節(jié)數(shù)組，然后可以將其保存到文件中誓斥，或者通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h程只洒。

ByteArrayOutputStream buffer = new ByteArrayOutputStream();
try (ObjectOutputStream output = new ObjectOutputStream(buffer)) {
    output.writeUTF("沉默王二");
}
System.out.println(Arrays.toString(buffer.toByteArray()));

與其對應(yīng)的，有序列化劳坑，就有反序列化毕谴，也就是再將字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)成 Java 對象的過程。

try (ObjectInputStream input = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
        new File("Person.txt")))) {
    String s = input.readUTF();
}

8）轉(zhuǎn)換

InputStreamReader 是從字節(jié)流到字符流的橋連接距芬，它使用指定的字符集讀取字節(jié)并將它們解碼為字符涝开。

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(
        new FileInputStream("demo.txt"));
char []cha = new char[1024];
int len = isr.read(cha);
System.out.println(new String(cha,0,len));
isr.close();

OutputStreamWriter 將一個字符流的輸出對象變?yōu)樽止?jié)流的輸出對象，是字符流通向字節(jié)流的橋梁框仔。

File f = new File("test.txt") ;
Writer out = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(f)) ; // 字節(jié)流變?yōu)樽址? 
out.write("hello world!!") ;    // 使用字符流輸出  
out.close() ;

“小二啊舀武，你看，經(jīng)過我的梳理离斩，是不是感覺 IO 也沒多少東西银舱！針對不同的場景、不同的業(yè)務(wù)跛梗，選擇對應(yīng)的 IO 流就可以了寻馏，用法上就是讀和寫『顺ィ”老王一口氣講完這些诚欠，長長的舒了一口氣。

此時此刻的小二宪祥，還沉浸在老王的滔滔不絕中聂薪。不僅感覺老王的肺活量是真的大，還感慨老王不愧是工作了十多年的“老油條”蝗羊，一下子就把自己感覺頭大的 IO 給梳理得很清晰了藏澳。

這是《Java 程序員進階之路》專欄的第 68 篇。Java 程序員進階之路耀找，該專欄風(fēng)趣幽默翔悠、通俗易懂，對 Java 初學(xué)者極度友好和舒適??野芒，內(nèi)容包括但不限于 Java 語法蓄愁、Java 集合框架、Java IO狞悲、Java 并發(fā)編程撮抓、Java 虛擬機等核心知識點。

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亮白版和暗黑版的 PDF 也準備好了呢摇锋，讓我們一起成為更好的 Java 工程師吧丹拯，一起沖站超！

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