Java I/O 核心流類別實戰應用指南

Java I/O 核心流類別實戰應用指南

Java I/O 體系龐大，掌握核心 13 個流類別足以應付絕大多數檔案讀寫場景。本文透過程式碼範例與圖解，系統梳理 FileInputStream、FileOutputStream、緩衝流、資料流、位元組陣列流與物件流的實際用法。

一、檔案位元組流：FileInputStream 與 FileOutputStream

最基礎的檔案讀寫流，直接操作檔案位元組。

FileInputStream - 檔案讀取

public class FileReadDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        File file = new File("F:\\java\\workspace\\Fanshe\\src\\com\\cyg\\fanshe.java");
        FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
        byte[] buffer = new byte[fis.available()];
        int len;
        while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {
            // 處理讀取的資料
        }
        System.out.println(new String(buffer, 0, len));
        fis.close();
    }
}

FileOutputStream - 檔案寫入

public class FileWriteDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        File file = new File("F:\\a.txt");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
        fos.write("admin".getBytes());
        fos.flush();
        fos.close();
    }
}

二、緩衝流：BufferedInputStream 與 BufferedOutputStream

緩衝流透過內部緩衝區陣列減少實際 I/O 操作次數，大幅提升讀寫效能，並支援 mark() 與 reset() 標記重置功能。

檔案複製範例

public class BufferedCopyDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("E:\\win10 64\\vmware.log");
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("E:\\a.txt");
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);

        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = bis.read(buffer)) != -1) {
            bos.write(buffer, 0, len);
        }
        // 關閉順序：先關外層包裝流，再關內層節點流
        bos.close();
        fos.close();
        bis.close();
        fis.close();
    }
}

三、資料流：DataOutputStream 與 DataInputStream

資料流允許以「機器無關」的方式寫入/讀取 Java 基本型別（int、boolean、char 等）與字串，適合結構化資料儲存。

寫入與讀取範例

public class DataStreamDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 寫入
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("E:\\b.txt");
        DataOutputStream dos = new DataOutputStream(fos);
        dos.writeInt(10);
        dos.writeBytes("admin");
        dos.writeChar('a');
        dos.writeBoolean(true);
        dos.flush();
        dos.close();

        // 讀取（順序必須與寫入一致）
        FileInputStream fis = new FileInputStream("E:\\b.txt");
        DataInputStream dis = new DataInputStream(fis);
        System.out.println(dis.readInt());    // 10
        System.out.println(dis.readByte());   // 'a' 的位元組值
        System.out.println(dis.readChar());   // 'a'
        System.out.println(dis.readBoolean()); // true
        dis.close();
    }
}

四、位元組陣列流：ByteArrayInputStream 與 ByteArrayOutputStream

直接在記憶體中操作位元組陣列，不涉及實體檔案，適合暫存資料、單元測試或資料轉換中介。

範例：記憶體資料讀寫

public class ByteArrayStreamDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        String str = "admin";
        baos.write(str.getBytes());
        
        byte[] buffer = new byte[200];
        ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(str.getBytes());
        bais.read(buffer);
        System.out.println(Arrays.toString(buffer)); // 輸出位元組陣列內容
    }
}

五、物件流：ObjectInputStream 與 ObjectOutputStream

支援物件序列化與反序列化，將物件完整寫入/讀出檔案。使用時類別必須實作 Serializable 介面。

（原文此處僅列標題，實務範例請參考 Java 序列化教學。）

六、字元緩衝流：BufferedReader 與 BufferedWriter

針對字元資料的高效讀寫，支援 readLine() 按行讀取，處理文字檔案更方便。

（原文此處僅列標題，建議搭配 FileReader/FileWriter 使用。）

核心心法總結

• 節點流（如 FileInputStream）直接連接資料源；處理流/包裝流（如 BufferedInputStream）包裝節點流提供額外功能。
• 「裝飾者模式」是 I/O 流設計核心：new BufferedInputStream(new FileInputStream(file))。
• 關閉流原則：先開後關，先關外層包裝流，確保 flush() 生效。
• 資料流讀寫順序必須完全一致，否則資料結構損壞。