Java IO 流體系全景：Stream、File、控制台交互與文件讀寫實戰

java.io 包提供了強大而靈活的 I/O 支持，涵蓋基本類型、對象、字符集等多種格式，廣泛應用於文件傳輸、網絡編程。本文通過示例逐步講解核心功能。

一、控制台輸入

系統標準輸入 System.in 為字節流，通常包裝為字符流：

BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

1. 讀取單字符：read()

int read() throws IOException
// 返回字符整數值，流末尾返回 -1
char c;
do {
    c = (char) br.read();
    System.out.println(c);
} while (c != 'q');

2. 讀取字符串：readLine()

String readLine() throws IOException
String str;
do {
    str = br.readLine();
    System.out.println(str);
} while (!str.equals("end"));

二、控制台輸出

System.out 為 PrintStream 對象，常用 print()/println()。底層 write(int byteval) 寫入低 8 位字節，較少直接使用。

三、文件讀寫核心流

1. FileInputStream：文件字節輸入流

// 方式一：文件名字符串
InputStream f = new FileInputStream("C:/java/hello");
// 方式二：File 對象
File file = new File("C:/java/hello");
InputStream f = new FileInputStream(file);

常用方法：

2. FileOutputStream：文件字節輸出流

OutputStream f = new FileOutputStream("C:/java/hello"); // 文件不存在自動創建
File file = new File("C:/java/hello");
OutputStream f = new FileOutputStream(file);

常用方法：

3. 完整複製示例（二進制安全）

public class FileStreamTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            byte[] bWrite = {11, 21, 3, 40, 5};
            OutputStream os = new FileOutputStream("test.txt");
            for (int x = 0; x < bWrite.length; x++) {
                os.write(bWrite[x]);
            }
            os.close();

            InputStream is = new FileInputStream("test.txt");
            int size = is.available();
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                System.out.print((char) is.read() + " ");
            }
            is.close();
        } catch (IOException e) {
            System.out.print("Exception");
        }
    }
}

4. 字符流處理中文（解決亂碼）

public class FileStreamTest2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        File f = new File("a.txt");
        FileOutputStream fop = new FileOutputStream(f);
        OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(fop, "UTF-8");
        writer.append("中文輸入");
        writer.append("\r\n");
        writer.append("English");
        writer.close(); // 刷新緩衝區並關閉
        fop.close();

        FileInputStream fip = new FileInputStream(f);
        InputStreamReader reader = new InputStreamReader(fip, "UTF-8");
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        while (reader.ready()) {
            sb.append((char) reader.read());
        }
        System.out.println(sb.toString());
        reader.close();
        fip.close();
    }
}

四、文件與目錄操作

1. File 類：文件/目錄抽象

• mkdir()：創建單級目錄
• mkdirs()：創建多級目錄（含父目錄）
• isDirectory()：判斷是否目錄
• list()：列出目錄下文件/子目錄名

2. 創建目錄示例

String dirname = "/tmp/user/java/bin";
File d = new File(dirname);
d.mkdirs(); // 自動創建父目錄

Java 自動識別跨平台路徑分隔符（/ 在 Windows 也可用）。

3. 讀取目錄內容示例

File f1 = new File("/tmp");
if (f1.isDirectory()) {
    String[] s = f1.list();
    for (String name : s) {
        File f = new File("/tmp/" + name);
        System.out.println(name + (f.isDirectory() ? " is a directory" : " is a file"));
    }
}

五、輔助流類

• FileReader/FileWriter：字符流便利類，內部默認編碼
• DataInputStream/DataOutputStream：基本類型讀寫
• ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream：內存緩衝區流

掌握流體系層次、選擇合適流組合（字節/字符、緩衝、轉換），是高效處理 I/O 的關鍵。