Java IO 緩衝流與橋接流實戰：BufferedReader/Writer 高效讀寫控制台

為什麼需要緩衝流？

基礎 IO 類（FileInputStream 等）每次讀寫都直接觸發系統呼叫，頻繁切換用戶/核心態，效率極低。緩衝流在記憶體建立緩衝區（預設 8KB），批量讀取/寫入，大幅減少系統呼叫次數，是提升 IO 效率的首選裝飾流。

體系轉換關鍵：橋接流

位元組流（InputStream）與字符流（Reader）體系不相容，無法直接嵌套。橋接流專門負責跨體系轉換：

• InputStreamReader：位元組輸入流 → 字符輸入流（指定 Charset 解碼）
• OutputStreamWriter：位元組輸出流 → 字符輸出流（指定 Charset 編碼）

⚠️ 單向轉換：位元組 → 字符 OK，字符 → 位元組需用 OutputStreamWriter。

經典實戰：高效讀取控制台輸入

標準嵌套結構

BufferedReader br = new BufferedReader(
    new InputStreamReader(System.in) // 橋接：位元組 → 字符
);

完整程式：輸入回顯，quit 退出

import java.io.*;

public class ReadConsoleWithBuffer {
    public static void main(String[] args) {
        BufferedReader br = null;
        try {
            // 三層嵌套：系統流 → 橋接 → 緩衝
            br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            
            String line;
            do {
                System.out.print("請輸入：");
                line = br.readLine(); // 按行讀取，不含換行符
                if (line == null) break; // EOF (Ctrl+D/Ctrl+Z)
                System.out.println("您輸入：" + line);
            } while (!"quit".equals(line));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 關閉最外層流，會自動級聯關閉內層
            if (br != null) try { br.close(); } catch (IOException ignored) {}
        }
    }
}

關鍵點解析

• readLine()：以 \n/\r\n/\r 為分隔，返回內容不包含換行符；流結束返回 null。
• BufferedReader 只能包裝 Reader，故必須先用 InputStreamReader 橋接 System.in。
• 關閉 br.close() 會遞歸關閉 InputStreamReader 和 System.in（但標準流關閉後無法重開，實際專案中通常不關閉 System.in/out/err）。

BufferedWriter 寫入範例

try (BufferedWriter bw = new BufferedWriter(
        new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("log.txt"), StandardCharsets.UTF_8))) {
    bw.write("第一行");
    bw.newLine(); // 跨平台換行符
    bw.write("第二行");
    bw.flush(); // 強制刷新緩衝區到磁碟
}

newLine() 會根據系統屬性 line.separator 寫入正確換行符（Win: \r\n, Linux: \n, Mac: \r）。

裝飾流設計模式精髓

原始流 (節點流)
    │
    ▼
┌─────────────┐
│ 裝飾流 A    │ ← 功能增強 A (如緩衝)
│  - delegate │
└──────┬──────┘
       │
       ▼
┌─────────────┐
│ 裝飾流 B    │ ← 功能增強 B (如編碼轉換)
│  - delegate │
└──────┬──────┘
       │
       ▼
   應用程式

• 每層裝飾流持有對下層流的引用（委派）。
• 對最外層流的操作，層層委派到底層節點流。
• 符合開閉原則：新增功能無需修改現有類，只需新增裝飾類。

常見組合速查表

總結

緩衝流是 IO 效率的加速器，橋接流是跨體系的橋樑。掌握三層嵌套標準結構（節點流 → 橋接流 → 緩衝流），即可應對 90% 的文字檔案/控制台讀寫場景。記住：只關閉最外層流，資源鏈自動級聯釋放。