Java IO 體系全景圖：Input/Output 類別繼承架構速查

Java IO 設計核心：裝飾者模式

Java IO 採用「節點流 + 處理流」分層，以 裝飾者模式 動態組合功能：

• 節點流：直接操作資料源（檔案、網路、記憶體、陣列）。
• 處理流：包裝節點流，提供緩衝、轉碼、物件序列化、資料型別讀寫等增強。

輸入體系 (Input) 類別圖

關鍵抽象基類

• InputStream（位元組輸入） → FileInputStream, ByteArrayInputStream, PipedInputStream
• Reader（字元輸入） → InputStreamReader（位元組轉字元橋樑）, FileReader, BufferedReader

常用處理流組合

// 位元組緩衝 + 資料型別讀取
DataInputStream dis = new DataInputStream(
    new BufferedInputStream(
        new FileInputStream("data.bin")));

// 字元緩衝逐行讀取（推薦）
try (BufferedReader br = new BufferedReader(
        new InputStreamReader(new FileInputStream("log.txt"), StandardCharsets.UTF_8))) {
    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) { ... }
}

輸出體系 (Output) 類別圖

關鍵抽象基類

• OutputStream（位元組輸出） → FileOutputStream, ByteArrayOutputStream, PipedOutputStream
• Writer（字元輸出） → OutputStreamWriter, FileWriter, BufferedWriter, PrintWriter

常用處理流組合

// 字元緩衝 + 自動 flush + UTF-8
try (PrintWriter pw = new PrintWriter(
        new BufferedWriter(
            new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt"), StandardCharsets.UTF_8)), true)) {
    pw.println("Hello World");
}

NIO.2 (Java 7+) 現代化替代

新專案優先考慮 java.nio.file.Files + Path：

• 小檔案一次讀寫：Files.readAllLines(path, UTF_8) / Files.write(path, lines, UTF_8)
• 大檔案串流：Files.newBufferedReader(path, UTF_8) / Files.newBufferedWriter(path, UTF_8)
• 目錄遍歷：Files.walk(path) / Files.find()
• 屬性操作：Files.getLastModifiedTime(path), Files.setPosixFilePermissions()

效能與選型速查表

最佳實務提醒

1. try-with-resources (Java 7+) 自動關閉，杜絕資源洩漏。
2. 明確指定 StandardCharsets.UTF_8，避免平台預設編碼差異。
3. 大量寫入必加 BufferedOutputStream/Writer，減少系統呼叫。
4. 網路/管道流需處理「斷訊/半包」邏輯，單純 IO 類別不保証訊息邊界。

熟悉 IO 體系繼承關係與裝飾組合，即可針對任何資料源選出最高效、最安全的讀寫策略。