Java IO 流體系全景（一）：節點流、過濾流、字節流、字符流與常用流實戰

流的核心分類

字節流核心 API

InputStream

• int read()、int read(byte[] b)、int read(byte[] b, int off, int len)
• long skip(long n)、int available()
• void mark(int readlimit)、void reset()、boolean markSupported()
• void close()

OutputStream

• void write(int b)、void write(byte[] b)、void write(byte[] b, int off, int len)
• void flush()、void close()

字符流核心 API

Reader/Writer 方法簽名與字節流對應，參數類型為 char[] 或 String。

流的套接（裝飾器模式）實戰

典型鏈路：FileInputStream → BufferedInputStream → DataInputStream

• 節點流負責連接文件。
• 緩衝流提升批量讀寫效率（減少系統調用）。
• 數據流提供 readInt()、readUTF() 等類型化讀取。

四大常用流家族實戰

1. 文件流

// 字節複製
try (FileInputStream in = new FileInputStream("src.txt");
     FileOutputStream out = new FileOutputStream("dest.txt")) {
    byte[] buf = new byte[8192];
    int len;
    while ((len = in.read(buf)) != -1) out.write(buf, 0, len);
}

// 字符複製（自動編碼）
try (FileReader in = new FileReader("src.txt");
     FileWriter out = new FileWriter("dest.txt")) {
    char[] buf = new char[4096];
    int len;
    while ((len = in.read(buf)) != -1) out.write(buf, 0, len);
}

2. 緩衝流

• BufferedInputStream/OutputStream：字節緩衝，構造可指定緩衝區大小（預設 8KB）。
• BufferedReader/Writer：字符緩衝，提供 readLine()、newLine() 便利方法。
• 關鍵：flush() 強制寫出，close() 會自動 flush。

3. 管道流：線程間通信

// 生產者線程
PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream();
new Thread(() -> {
    try (PrintWriter pw = new PrintWriter(pos)) {
        for (int i=0;i<10;i++) pw.println("msg-"+i);
    } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }
}).start();

// 消費者線程
PipedInputStream pis = new PipedInputStream(pos);
try (BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(pis))) {
    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) System.out.println("收到：" + line);
}

也可先建立兩端再 connect()。管道流實現記憶體級零拷貝傳輸，適合生產者-消費者模式。

4. 綜合案例：押韻單詞處理（管道流鏈路）

流程：文件讀取 → 逆序線程 → 排序線程 → 逆序還原 → 控制台輸出

Reader source = new FileReader("words.txt");
Reader piped1 = reverse(source);   // 線程1：每行逆序
Reader piped2 = sort(piped1);      // 線程2：全量排序
Reader finalReader = reverse(piped2); // 線程3：再次逆序還原
new BufferedReader(finalReader).lines().forEach(System.out::println);

每個處理階段運行在獨立線程，透過 PipedReader/Writer 串聯，展示流套接與多線程管道協作的強大表達力。

總結

• 掌握 字節/字符、節點/過濾 二維分類，選型無疑慮。
• 善用 try-with-resources 確保資源釋放。
• 緩衝流是性能優化首選，管道流解決線程間流式傳輸。
• 轉換流 InputStreamReader/OutputStreamWriter 是字節與字符世界的橋樑，必須顯式指定 Charset 避免平台預設編碼差異。