《Thinking in Java》第12章筆記：I/O 系統深度解析

File 類：不只是文件

• 代表文件路徑或目錄，list() 返回 String[]，固定長度優於集合。
• FilenameFilter 實現目錄過濾，配合正則表達式匹配文件名（無路徑信息）。
• 匿名內部類簡化一次性過濾器編寫，但需注意 final 限制與可讀性權衡。
• 功能延伸：創建目錄、檢查屬性、重命名/移動 (renameTo)。

流抽象：I/O 的統一語言

• 流隱藏設備細節，分輸入/輸出兩大體系。
• 核心方法：read()/write() 處理單字節/字節數組。
• 裝飾器模式：通過層層包裝組合功能（緩衝、轉換、格式化），導致「創建一個流需多個對象」的複雜性。

字節流體系 (InputStream/OutputStream)

節點流（數據源/目的地）

• ByteArrayInputStream/OutputStream：內存緩衝區
• FileInputStream/OutputStream：文件
• PipedInputStream/OutputStream：線程間管道
• SequenceInputStream：合併多流

處理流（裝飾器）

• DataInputStream/DataOutputStream：基本類型/String 可攜序列化（UTF-8 編碼 String）
• BufferedInputStream/OutputStream：緩衝，大幅提升性能
• LineNumberInputStream：行號追蹤（編譯器專用）
• PushbackInputStream：一字節回退（掃描器專用）
• PrintStream：格式化輸出，捕獲所有 IOException 需手動 checkError()，國際化/換行處理弱，已被 PrintWriter 取代。

字符流體系 (Reader/Writer) —— 為國際化而生

• 不替代字節流，補充 Unicode 字符支持（Java char 為 16 位 Unicode）。
• 適配器：InputStreamReader/OutputStreamWriter 橋接兩體系。
• 對應關係：FileReader/Writer、CharArrayReader/Writer、PipedReader/Writer。

字符流裝飾器

• BufferedReader/Writer：緩衝 + readLine()
• LineNumberReader：替代過時的 LineNumberInputStream
• PushbackReader、StreamTokenizer、PrintWriter（自動 flush 選項、構造器兼容 OutputStream）。

鐵律：棄用 DataInputStream.readLine()，必用 BufferedReader.readLine()。

特立獨行：RandomAccessFile

• 實現 DataInput/DataOutput，但不繼承 InputStream/OutputStream。
• 隨機訪問核心：seek() 定位、getFilePointer()、length()。
• 模式："r" 唯讀、"rw" 讀寫（無僅寫）。
• JDK 1.4 NIO 內存映射文件 已大幅取代其場景。

常用 I/O 組合最佳實踐

1. 讀文本文件：new BufferedReader(new FileReader(file))
2. 讀內存字符串：StringReader + read() 轉 char
3. 讀格式化數據：DataInputStream + ByteArrayInputStream，用 available() 或異常判斷結束
4. 寫文本文件：new BufferedWriter(new FileWriter(file))，必調用 close() flush 緩衝
5. 數據存儲/恢復：DataOutputStream 寫、DataInputStream 讀，跨平台無憂，String 用 writeUTF/readUTF
6. 隨機文件：RandomAccessFile 或 NIO MappedByteBuffer

管道流與標準 I/O

• 管道流：PipedInput/OutputStream、PipedReader/Writer，線程間通信專用（需多線程基礎）。
• 標準 I/O：System.in/out/err。in 需包裝 InputStreamReader → BufferedReader；out 可轉 PrintWriter 雙參構造器啟用自動 flush。
• 重定向：System.setIn/Out/Err，處理字節流而非字符流。

實用工具類：TextFile

封裝 read/write 為靜態方法，支持整文件字符串讀寫、按行存入 ArrayList 處理，極大簡化日常文本操作。