Java IO 流體系全景圖：從控制台到文件、網絡的數據搬運指南

Java IO 流體系全景圖：從控制台到文件、網絡的數據搬運指南

Java IO 核心抽象：**流**——有序數據序列。輸入流讀源，**輸出流**寫目標。java.io 提供字節流（InputStream/OutputStream）與字符流（Reader/Writer）兩大體系，橋樑是 InputStreamReader/OutputStreamWriter。

一、控制台交互

// 字符流包裝系統標準輸入
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
// 讀單字符
int c = br.read(); // 返回 int，-1 表結束
// 讀整行
String line = br.readLine(); // 不含換行符
// 寫控制台
System.out.write('A'); // 字節寫入
System.out.println("Hello"); // 文本寫入（推薦）

二、文件字節流

// 完整複製示例（二進制安全）
try (FileInputStream in = new FileInputStream("src.dat");
     FileOutputStream out = new FileOutputStream("dst.dat")) {
    byte[] buf = new byte[8192];
    int len;
    while ((len = in.read(buf)) != -1) out.write(buf, 0, len);
}

三、文件字符流（解決中文亂碼）

// 寫入：指定 UTF-8
try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("a.txt");
     OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos, "UTF-8")) {
    osw.write("中文輸入\r\nEnglish");
}
// 讀取：同編碼
try (FileInputStream fis = new FileInputStream("a.txt");
     InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis, "UTF-8")) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    char[] buf = new char[1024];
    int len;
    while ((len = isr.read(buf)) != -1) sb.append(buf, 0, len);
    System.out.println(sb);
}

四、緩衝流：性能加速器

• BufferedInputStream/BufferedOutputStream：字節緩衝，減少系統調用。
• BufferedReader/BufferedWriter：字符緩衝，提供 readLine()、newLine()。

// 高效文本複製
try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("src.txt"));
     BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("dst.txt"))) {
    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) {
        bw.write(line);
        bw.newLine(); // 平台無關換行
    }
}

五、Data 流：基本類型序列化

// 寫基本類型
try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("data.bin"))) {
    dos.writeInt(123);
    dos.writeDouble(3.14);
    dos.writeUTF("Hello");
}
// 讀基本類型（順序必須一致）
try (DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream("data.bin"))) {
    int i = dis.readInt();
    double d = dis.readDouble();
    String s = dis.readUTF();
}

六、File 類：文件/目錄元操作

File f = new File("/tmp/user/java/bin");
f.mkdirs(); // 遞歸創建目錄
File[] files = f.listFiles(); // 列出子項
for (File sub : files) {
    System.out.println(sub.getName() + (sub.isDirectory() ? " [DIR]" : " [FILE]"));
}

七、流體系繼承圖譜（核心）

InputStream (抽象)
├─ FileInputStream
├─ ByteArrayInputStream
├─ FilterInputStream
│  ├─ BufferedInputStream
│  ├─ DataInputStream
│  └─ PushbackInputStream
└─ ObjectInputStream (對象反序列化)

OutputStream (抽象)
├─ FileOutputStream
├─ ByteArrayOutputStream
├─ FilterOutputStream
│  ├─ BufferedOutputStream
│  ├─ DataOutputStream
│  └─ PrintStream (System.out)
└─ ObjectOutputStream (對象序列化)

Reader/Writer 體系結構對應，處理字符編碼轉換。

八、最佳實踐清單

1. try-with-resources (Java 7+) 自動關閉資源，拒絕手動 close()。
2. 指定編碼：new InputStreamReader(fis, StandardCharsets.UTF_8)，拒絕平台默認編碼。
3. 緩衝必加：直接操作 FileInputStream 效能極低，務必包裝 BufferedInputStream。
4. 區分字節/字符：圖片/視頻/二進制用字節流；文本/JSON/XML 用字符流。
5. 大文件分塊：RandomAccessFile / FileChannel (NIO) 支持斷點續傳、內存映射。

掌握 IO 流體系，是處理文件上傳、報表導出、網絡通訊、配置加載等一切「數據搬運」任務的基石。