Java IO 字符流深度解析：Reader/Writer 體系、緩衝優化與編碼陷阱

字符流本質：字節流 + 解碼器。讀取二進制數據，按指定編碼（默認平台編碼）解碼為字符；寫入時編碼為字節。核心關係：字符流 = 字節流 + 解碼/編碼。

一、字符輸入流：Reader 體系

Reader 為抽象基類，FileReader 為文件字符輸入流實現。

標準讀取步驟

1. 定位目標文件（File 對象）
2. 建立通道（new FileReader(file)）
3. 創建緩衝區（字符數組）
4. 循環讀取（read(char[]) 返回實際讀取字符數）
5. 關閉資源

低效寫法（單字符讀取）

FileReader frd = new FileReader(file);
int content;
while ((content = frd.read()) != -1) {
    System.out.print((char) content); // 極慢，每次調用 native 方法
}
frd.close();

高效寫法（批量讀取 + 緩衝區）

FileReader frd = new FileReader(file);
char[] buffer = new char[1024];
int len;
while ((len = frd.read(buffer)) != -1) {
    System.out.println(new String(buffer, 0, len)); // 按實際長度構造字符串
}
frd.close();

二、字符輸出流：Writer 體系

Writer 為抽象基類，FileWriter 為文件字符輸出流實現。

關鍵機制與注意點

1. 內部緩衝：FileWriter 內部維護 1024 字符緩衝區，數據先寫入緩衝區，滿或 flush()/close() 時才刷盤
2. 追加模式：new FileWriter(file, true) 第二參數 true 開啟追加
3. 自動創建：文件不存在會自動創建

標準寫入示例

File file = new File("D:\\a.txt");
FileWriter fwt = new FileWriter(file, true); // 追加模式
fwt.write("持續授課");
fwt.close(); // 隱含 flush()

三、字符流複製圖片失敗的根因

// 錯誤示範：字符流複製二進制文件
FileReader frd = new FileReader(src);
FileWriter fwt = new FileWriter(dest);
char[] ch = new char[1024];
int len;
while ((len = frd.read(ch)) != -1) {
    fwt.write(ch, 0, len);
    fwt.flush();
}

失敗原因：

1. 圖片為二進制數據，無對應字符編碼映射
2. 解碼時按平台編碼（如 GBK）查表，大量字節無對應字符 → 替換為未知字符（）
3. 編碼寫入時未知字符被丟棄或錯誤編碼 → 數據損壞，圖片無法打開

四、選型原則：何時用字節流？何時用字符流？

五、最佳實踐：緩衝流包裝

無論字節流還是字符流，生產代碼務必包裝緩衝流：

// 字符流緩衝
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(file));
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(file));

// 字節流緩衝
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file));

緩衝流大幅減少系統調用次數，是 IO 效能優化的第一步。