Java IO 的字节流与字符流，浅析 Java 的输入输出体系

2024-01-29 10:24:41

导言

作为 Java 语言的核心组成部分，IO（输入输出）对于任何应用程序而言都至关重要。Java 通过 java.io 包下的类和接口提供了全面的 IO 支持，涵盖字节流、字符流等多种类型，为开发者提供了灵活高效的文件操作能力。本文将深入浅出地探讨 Java IO 的字节流和字符流，揭秘 Java 输入输出体系的运作原理，为开发者提供全面深入的理解。

字节流与字符流：本质与差异

字节流和字符流是 Java IO 中的两大基石，它们以不同的方式处理数据。

字节流： 以字节为单位进行处理，适用于处理二进制数据，如图片、视频等。
字符流： 以字符为单位进行处理，适用于处理文本数据，如文档、网页等。

字节流

Java 中的字节流主要包括以下几类：

InputStream： 抽象基类，定义了输入流的基本操作。
OutputStream： 抽象基类，定义了输出流的基本操作。
FileInputStream： 从文件中读取字节。
FileOutputStream： 向文件中写入字节。
ByteArrayInputStream： 从字节数组中读取字节。
ByteArrayOutputStream： 向字节数组中写入字节。

字符流

Java 中的字符流主要包括以下几类：

Reader： 抽象基类，定义了字符输入流的基本操作。
Writer： 抽象基类，定义了字符输出流的基本操作。
FileReader： 从文件中读取字符。
FileWriter： 向文件中写入字符。
StringReader： 从字符串中读取字符。
StringWriter： 向字符串中写入字符。

字节流与字符流的转换

字节流和字符流之间可以通过转换流相互转换：

InputStreamReader： 将字节流转换为字符流。
OutputStreamWriter： 将字符流转换为字节流。

文件操作：读写与追加

Java IO 支持灵活的文件读写操作：

读操作： 使用 InputStream 或 Reader 读取文件内容。
写操作： 使用 OutputStream 或 Writer 向文件写入内容。
追加操作： 在文件末尾追加内容，使用 FileOutputStream(file, true) 或 FileWriter(file, true)。

缓冲与性能优化

Java IO 提供了缓冲区机制，可以提高文件操作的性能：

BufferedInputStream： 缓冲字节输入流，减少频繁的底层文件访问。
BufferedWriter： 缓冲字符输出流，减少频繁的底层文件写入。

异常处理

Java IO 在文件操作过程中可能会引发异常，需要妥善处理：

IOException： 抽象基类，表示文件操作期间发生的异常。
FileNotFoundException： 找不到指定文件。
EOFException： 到达文件末尾。

示例代码

// 字节流示例：读取文件
try (InputStream in = new FileInputStream("file.txt")) {
    byte[] bytes = new byte[1024];
    int count;
    while ((count = in.read(bytes)) != -1) {
        // 处理读取到的字节
    }
} catch (IOException e) {
    // 处理异常
}

// 字符流示例：写入文件
try (Writer out = new FileWriter("file.txt")) {
    out.write("Hello world!");
} catch (IOException e) {
    // 处理异常
}