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Java IO 流深度解析：從位元組流到物件序列化完整指南

編輯：Java 相關知識

Java 流機制核心概念

流是 Java 中最基礎也最重要的概念之一。檔案讀寫、網路通訊、進程通訊，幾乎所有需要輸入輸出的地方都會用到流。流的本質是處理位元組序列：輸出流負責「取出」位元組，輸入流負責「送入」位元組。由於程式往往無法一次性處理所有資料，流提供了「讀一點、處理一點」的機制，恰如下載大型檔案時邊下載邊存檔。

1. 位元組流：InputStream 與 OutputStream

所有流在 Java 中都是物件。InputStream（輸入流/讀取）與 OutputStream（輸出流/寫入）是兩大基礎抽象類。不同資料源獲取流的方式不同：檔案用 FileInputStream/FileOutputStream，網路用 Socket 獲取流。

讀取檔案範例

public class ReadFileDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String path = "c:/boot.ini";
        File file = new File(path);
        InputStream is = null;
        try {
            is = new FileInputStream(file);
            byte[] content = new byte[0];
            byte[] buffer = new byte[10240];
            int eachTime = is.read(buffer);
            while (eachTime != -1) {
                content = concatByteArrays(content, buffer, eachTime);
                eachTime = is.read(buffer);
            }
            System.out.println(new String(content));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (is != null) try { is.close(); } catch (IOException ignored) {}
        }
    }

    private static byte[] concatByteArrays(byte[] bytes1, byte[] bytes2, int sizeOfBytes2) {
        byte[] result = Arrays.copyOf(bytes1, bytes1.length + sizeOfBytes2);
        System.arraycopy(bytes2, 0, result, bytes1.length, sizeOfBytes2);
        return result;
    }
}

寫入檔案範例

public class SaveFileDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        File file = new File("c:/now.txt");
        if (!file.exists() && !file.createNewFile()) return;
        try (OutputStream os = new FileOutputStream(file)) {
            os.write(new Date().toString().getBytes());
            System.out.println("檔案寫入完成。");
        }
    }
}

2. 字符流：Reader 與 Writer

Reader 與 Writer 是對位元組流的包裝，直接處理字符而非位元組，適合純文字內容：

// 使用 FileReader 讀取文字檔
Reader reader = new FileReader("c:/boot.ini");
char[] buffer = new char[10240];
int count;
String content = "";
while ((count = reader.read(buffer)) != -1) {
    content += new String(buffer, 0, count);
}

更常用的是 BufferedReader 按行讀取：

BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("c:/boot.ini"));
String line;
while ((line = reader.readLine()) != null) {
    content += line + "\n";
}

3. 物件序列化

序列化將物件轉為位元組序列，可持久化或網路傳輸。ObjectOutputStream/ObjectInputStream 專門處理序列化/反序列化，要求類別實作 Serializable 介面：

public class SerializationDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String path = "c:/persons.data";
        writePersons(path);
        readPersons(path);
    }

    private static void writePersons(String path) throws IOException {
        Person[] persons = { new Person("張三", 23), new Person("李四", 24) };
        try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(path))) {
            for (Person p : persons) oos.writeObject(p);
        }
    }

    private static void readPersons(String path) throws IOException, ClassNotFoundException {
        try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(path))) {
            while (true) {
                try {
                    Person p = (Person) ois.readObject();
                    System.out.println(p);
                } catch (EOFException e) { break; }
            }
        }
    }

    static class Person implements Serializable {
        private String name; private int age;
        // 建構子、getter/setter、toString
    }
}