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Java 標準數據流體系詳解：System.in/out/err 與 java.io 包層次結構

編輯：Java 相關知識

標準數據流三大支柱

Java 標準數據流指字符模式下（如 DOS）程序與系統交互的三種預定義流：

流	類型	描述	典型對應
`System.in`	標準輸入流	已打開，提供輸入數據。通常對應鍵盤輸入或主機環境/用戶指定的輸入源。	鍵盤
`System.out`	標準輸出流	已打開，接受輸出數據。通常對應顯示器輸出或指定輸出目標。	顯示器/控制台
`System.err`	標準錯誤輸出流	已打開，接受輸出數據。慣例用於顯示錯誤信息、或需立即引起注意的信息（即使 `out` 已重定向到文件）。	顯示器/控制台（可獨立重定向）

實戰範例：鍵盤輸入與雙重輸出

從 System.in 讀取一行字符存入緩衝區，輸出字節數、整數值與字符值：

package biz.onecn.stream;
import java.io.IOException;

public class Input {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("請輸入：");
        byte[] buffer = new byte[512];
        int count;
        try {
            count = System.in.read(buffer);  // 讀取標準輸入
            System.out.println("實際讀入字節數: " + count);
            System.out.println("輸出結果：");
            // 直接輸出字節值
            for (int i = 0; i < count; i++) {
                System.out.print(buffer[i] + " ");
            }
            System.out.println();
            // 以字符方式輸出
            for (int i = 0; i < count; i++) {
                System.out.print((char) buffer[i]);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

read() 在 java.io 中，拋 IOException，用 try-catch 捕獲。

java.io 包核心流層次結構

字節流體系（以字節為基本單位）

InputStream：字節輸入流超類。子類必須提供「返回下一個輸入字節」方法。
直接子類：AudioInputStream, ByteArrayInputStream, FileInputStream, FilterInputStream, ObjectInputStream, PipedInputStream, SequenceInputStream, StringBufferInputStream。
OutputStream：字節輸出流超類。子類必須提供「寫入一個輸出字節」方法。
直接子類：ByteArrayOutputStream, FileOutputStream, FilterOutputStream, ObjectOutputStream, PipedOutputStream。

字符流體系（以字符為基本單位，處理編碼轉換）

Reader：字符輸入抽象類。子類必須實現 read(char[], int, int) 與 close()。
直接子類：BufferedReader, CharArrayReader, FilterReader, InputStreamReader, PipedReader, StringReader。
Writer：字符輸出抽象類。子類必須實現 write(char[], int, int)、flush()、close()。
直接子類：BufferedWriter, CharArrayWriter, FilterWriter, OutputStreamWriter, PipedWriter, PrintWriter, StringWriter。

關鍵橋樑：InputStreamReader / OutputStreamWriter

InputStreamReader：字節輸入流 → 字符輸入流（解碼，指定 charset）。
OutputStreamWriter：字符輸出流 → 字節輸出流（編碼，指定 charset）。

這兩個類是字節流與字符流體系互通的關鍵適配器。

裝飾器模式在流中的應用

FilterInputStream/FilterOutputStream、FilterReader/FilterWriter 及其子類（BufferedInputStream、BufferedReader、DataInputStream、PrintWriter 等）採用裝飾器模式，動態為基礎流增加功能（緩衝、數據類型讀寫、格式化輸出等）。

總結

掌握 System.in/out/err 三大標準流與 java.io 雙體系（字節/字符）層次結構，是 Java I/O 編程的基石。實際開發中常用組合：new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)) 讀取控制台行文本，new PrintWriter(new OutputStreamWriter(System.out, "UTF-8"), true) 寫入帶自動刷新的 UTF-8 文本。