Java IO 體系深度解析：從裝飾器模式到 NIO 零拷貝

流體系雙軌制

兩者成對出現：FileInputStream ↔ FileReader、BufferedInputStream ↔ BufferedReader。

裝飾器模式：動態組合功能

核心類繼承關係：

• 數據源節點流：FileInputStream、ByteArrayInputStream、PipedInputStream
• 裝飾器流（繼承 FilterInputStream）：BufferedInputStream、DataInputStream、GZIPInputStream、ObjectInputStream

實戰組合：緩衝文件讀取

// 經典嵌套寫法
InputStream in = new BufferedInputStream(
    new FileInputStream("C:\\log.txt")
);

// 或分步構建（便於調試）
FileInputStream fis = new FileInputStream("C:\\log.txt");
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);

同理，輸出流組合：new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("out.dat"))。

NIO 核心三件套

1. Channel（通道）：雙向傳輸管道，如 FileChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel
2. Buffer（緩衝區）：固定大小容器，ByteBuffer、CharBuffer 等，支援 flip()/compact() 狀態切換
3. Selector（選擇器）：單線程多路複用，註冊 OP_READ/OP_WRITE/OP_ACCEPT 事件

零拷貝範例

FileChannel in = FileChannel.open(Paths.get("big.dat"), StandardOpenOption.READ);
FileChannel out = FileChannel.open(Paths.get("copy.dat"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE);
in.transferTo(0, in.size(), out); // 內核態直接傳輸，無用戶態拷貝

學習路線建議

1. 掌握 java.io 裝飾器組合邏輯
2. 理解字符編碼處理（InputStreamReader、Charset）
3. 進階學習 NIO：Buffer 狀態機、Selector 事件循環、FileChannel 內存映射
4. 實戰 Netty 等高性能網絡框架源碼