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Java IO 流體系全面總結：從基礎概念到核心類庫深度解析

編輯：Java 綜合教學

Java IO 流體系全面總結：從基礎概念到核心類庫深度解析

一、什麼是 IO 流？

Java 中的 I/O 操作本質上是基於「數據流」進行輸入輸出的機制。數據流代表字符或字節序列的流動，java.io 包提供了讀寫數據的標準 API。無論是文件、網絡還是內存，只要表示數據源的對象，都能以流的形式讀寫。

Java IO 模型採用 裝飾者模式，按功能劃分 Stream，可動態組合裝配。例如需要緩衝的文件輸入流，組合 FileInputStream 和 BufferedInputStream 即可。JDK 1.4 引入 java.nio（New IO），基於通道與緩衝區，大幅提升高併發場景下的 IO 效率。

二、數據流核心概念

數據流如水管中的水流，連接「數據源」（外存、內存、緩存）與「程序」。

輸入流：程序從外部（鍵盤、文件、網絡）讀取數據的通道。
輸出流：程序向外部（顯示器、打印機、文件、網絡）寫入數據的通道。

流的設計使輸入輸出與具體設備解耦，InputStream 不關心數據源設備，OutputStream 不關心目標設備。

三、流的分類體系

1. 按數據單元分類

字節流：最小單元為字節（8 bit），對應 InputStream/OutputStream 體系。
字符流：最小單元為字符（Unicode，16 bit/2 字節），對應 Reader/Writer 體系，自動處理編碼轉換。

2. 按功能角色分類

節點流：直接操作目標設備（如 FileInputStream、FileReader）。
處理流/包裝流：包裝節點流，提供額外功能（如 BufferedInputStream、InputStreamReader）。

3. 按數據來源/去向分類

來源類型	字節流	字符流
文件	FileInputStream / FileOutputStream	FileReader / FileWriter
內存數組	ByteArrayInputStream / ByteArrayOutputStream	CharArrayReader / CharArrayWriter
字符串	StringBufferInputStream	StringReader / StringWriter
管道(進程間通信)	PipedInputStream / PipedOutputStream	PipedReader / PipedWriter

四、核心抽象類與關鍵類

java.io 核心由 5 個類 + 1 個接口構成：

File：文件/目錄元數據管理（非數據流操作）。
InputStream：字節輸入流父類，核心方法 read()、read(byte[])、close()。
OutputStream：字節輸出流父類，核心方法 write()、flush()、close()。
Reader：字符輸入流父類，核心方法 read()、read(char[])。
Writer：字符輸出流父類，核心方法 write()、flush()、close()。
RandomAccessFile：支持隨機訪問文件任意位置讀寫。
Serializable：序列化標記接口。

五、常用流組合實戰

1. 文件拷貝（字節流 + 緩衝）

try (FileInputStream fis = new FileInputStream("src.txt");
     FileOutputStream fos = new FileOutputStream("dest.txt");
     BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
     BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos)) {
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int len;
    while ((len = bis.read(buffer)) != -1) {
        bos.write(buffer, 0, len);
    }
}

2. 文本文件讀寫（字符流 + 緩衝）

try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt"));
     BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt"))) {
    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) {
        bw.write(line);
        bw.newLine();
    }
}