【Java 基础】18 I/O流

文章目录

- 1.基本概念
- 2.字节流
- 3.字符流
- 4.标准输入输出
- 5.最佳实践

I/O流（Input/Output 流）是计算机程序中不可或缺的一部分， 往大了说所有的操作都是IO。Java 提供了强大而灵活的 I/O 框架，支持各种数据的读取和写入操作。

1.基本概念

I/O 即流进和流出

I/O 主要涉及到两个核心概念：输入（Input）和输出（Output）。

输入，表示从外部读取数据到程序。输出，表示将程序的数据写入到外部。

比如我们写的 程序 ，执行之后将结果输出到 控制台，这就是一种我们所常见的 IO。
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Java 将 I/O 抽象成流（Stream）的概念，流是一系列的数据元素，可以是 字节或 字符 。

2.字节流

字节流（Byte Streams）： 处理原始的字节数据。InputStream 和 OutputStream 是字节流的基本抽象类。

FileInputStream 和 FileOutputStream： 用于读取和写入文件的字节流。

例如：

从 input.txt 文件中读取内容，输出到控制台并且将内容写到一个新的文件 output.txt 中

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示例代码：

public static void main(String[] args) {try (FileInputStream fis = new FileInputStream("C:\\tmp\\input.txt");FileOutputStream fos = new FileOutputStream("C:\\tmp\\output.txt")) {// 读取 input.txtint byteData;while ((byteData = fis.read()) != -1) {// 打印内容System.out.print((char) byteData);// 写入 output.txtfos.write(byteData);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}
}

输出结果：Hello cheney

生成了 output.txt，内容：Hello cheney

ByteArrayInputStream 和 ByteArrayOutputStream： 用于读取和写入字节数组的字节流。

public static void main(String[] args) {String data = "Hello cheney";// 读取字符串byte[] dataByte = data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);try (ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(dataByte);ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream()) {byte byteData;while ((byteData = (byte) bais.read()) != -1) {// 写入 ByteArrayOutputStreambaos.write(byteData);}System.out.println(baos);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}
}

输出结果：Hello cheney

3.字符流

字符流（Character Streams）： 处理字符数据，基于 Unicode 字符集。Reader 和 Writer 是字符流的基本抽象类。

FileReader 和 FileWriter： 用于读取和写入文件的字符流。

public static void main(String[] args) {try (FileReader fr = new FileReader("C:\\tmp\\input.txt");FileWriter fw = new FileWriter("C:\\tmp\\output.txt")) {// 读取 input.txtint charData;while ((charData = fr.read()) != -1) {// 打印内容System.out.print((char) charData);// 写入 output.txtfw.write(charData);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}
}

输出结果：Hello cheney

与 FileOutputStream 一样，生成了 output.txt，内容：Hello cheney

BufferedReader 和 BufferedWriter： 提供了缓冲区，加速字符流的读取和写入操作。

public static void main(String[] args) {String in = "C:\\tmp\\input.txt";String out = "C:\\tmp\\output.txt";try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(in));BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter(out))) {// 读取 input.txtString line;while ((line = reader.readLine()) != null) {// // 打印第一行的内容System.out.println(line);// 写入 output.txtwriter.write(line);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}
}

输出结果：Hello cheney

与 FileOutputStream 一样，生成了 output.txt，内容：Hello cheney

4.标准输入输出

System.in 和 System.out： 分别代表标准输入和标准输出，可以通过 Scanner 和 System.out.println 进行读取和写入。

public static void main(String[] args) {try (Scanner scanner = new Scanner(System.in)) {System.out.println("请输入: ");String input = scanner.nextLine();System.out.println("你输入了: " + input);}
}

程序运行：
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5.最佳实践

使用 try-with-resources： 在 Java 7 引入的 try-with-resources 语句可以自动关闭实现 AutoCloseable 接口的资源，避免手动关闭资源的繁琐操作。
使用缓冲流提高性能： 使用 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream 或 BufferedReader 和 BufferedWriter 可以显著提高读写性能。
慎用字节流和字符流的转换： 在字符流和字节流之间进行转换时，要确保正确的字符集，以免出现乱码或数据丢失。
避免频繁的 I/O 操作： 尽量减少 I/O 操作的次数，可以通过缓存数据、合并写入等方式来提高效率。
处理异常： 在进行文件 I/O 操作时，要适时处理异常，确保程序的稳定性。
使用 NIO（New I/O）： Java 提供了 NIO 包，它提供了更灵活、高效的 I/O 操作，适用于高性能的网络编程和文件处理。