卧槽，这也真的太上头了吧

“老吴，Java IO 也太上头了吧？”新兵蛋子小三向头顶很凉快的老吴抱怨道，“你瞧，我就按照传输方式对 IO 进行了一个简单的分类，就能搞出来这么多的玩意！”

好久没搞过 IO 了，老吴看到这幅思维导图也是吃了一惊。想想也是，他当初学习 Java IO 的时候头也大，乌央乌央的一片，全是类，估计是所有 Java 包里面类最多的，一会是 Input 一会是 Output，一会是 Reader 一会是 Writer，真不知道 Java 的设计者是怎么想的。

看着肺都快要气炸的小三，老吴深深地吸了一口气，耐心地对小三说：“主要是 Java 的设计者考虑得比较多吧，所以 IO 给人一种很乱的感觉，我来给你梳理一下。”

01、传输方式划分

就按照你的那副思维导图来说吧。

传输方式有两种，字节和字符，那首先得搞明白字节和字符有什么区别，对吧？

字节（byte）是计算机中用来表示存储容量的一个计量单位，通常情况下，一个字节有 8 位（bit）。

字符（char）可以是计算机中使用的字母、数字、和符号，比如说 A 1 $ 这些。

通常来说，一个字母或者一个字符占用一个字节，一个汉字占用两个字节。

具体还要看字符编码，比如说在 UTF-8 编码下，一个英文字母（不分大小写）为一个字节，一个中文汉字为三个字节；在 Unicode 编码中，一个英文字母为一个字节，一个中文汉字为两个字节。

PS：关于字符编码，可以看前面的章节：锟斤拷

明白了字节与字符的区别，再来看字节流和字符流就会轻松多了。

字节流用来处理二进制文件，比如说图片啊、MP3 啊、视频啊。

字符流用来处理文本文件，文本文件可以看作是一种特殊的二进制文件，只不过经过了编码，便于人们阅读。

换句话说就是，字节流可以处理一切文件，而字符流只能处理文本。

虽然 IO 类很多，但核心的就是 4 个抽象类：InputStream、OutputStream、Reader、Writer。

（抽象大法真好）

虽然 IO 类的方法也很多，但核心的也就 2 个：read 和 write。

InputStream 类

int read() ：读取数据
int read(byte b[], int off, int len) ：从第 off 位置开始读，读取 len 长度的字节，然后放入数组 b 中
long skip(long n) ：跳过指定个数的字节
int available() ：返回可读的字节数
void close() ：关闭流，释放资源

OutputStream 类

void write(int b) ：写入一个字节，虽然参数是一个 int 类型，但只有低 8 位才会写入，高 24 位会舍弃（这块后面再讲）
void write(byte b[], int off, int len) ：将数组 b 中的从 off 位置开始，长度为 len 的字节写入
void flush() ：强制刷新，将缓冲区的数据写入
void close() ：关闭流

Reader 类

int read() ：读取单个字符
int read(char cbuf[], int off, int len) ：从第 off 位置开始读，读取 len 长度的字符，然后放入数组 b 中
long skip(long n) ：跳过指定个数的字符
int ready() ：是否可以读了
void close() ：关闭流，释放资源

Writer 类

void write(int c) ：写入一个字符
void write( char cbuf[], int off, int len) ：将数组 cbuf 中的从 off 位置开始，长度为 len 的字符写入
void flush() ：强制刷新，将缓冲区的数据写入
void close() ：关闭流

理解了上面这些方法，基本上 IO 的灵魂也就全部掌握了。

二、操作对象划分

小二，你细想一下，IO IO，不就是输入输出（Input/Output）嘛：

Input：将外部的数据读入内存，比如说把文件从硬盘读取到内存，从网络读取数据到内存等等
Output：将内存中的数据写入到外部，比如说把数据从内存写入到文件，把数据从内存输出到网络等等。

所有的程序，在执行的时候，都是在内存上进行的，一旦关机，内存中的数据就没了，那如果想要持久化，就需要把内存中的数据输出到外部，比如说文件。

文件操作算是 IO 中最典型的操作了，也是最频繁的操作。那其实你可以换个角度来思考，比如说按照 IO 的操作对象来思考，IO 就可以分类为：文件、数组、管道、基本数据类型、缓冲、打印、对象序列化/反序列化，以及转换等。

1）文件

文件流也就是直接操作文件的流，可以细分为字节流（FileInputStream 和 FileOuputStream）和字符流（FileReader 和 FileWriter）。

FileInputStream 的例子：

int b;
FileInputStream fis1 = new FileInputStream("fis.txt");
// 循环读取
while ((b = fis1.read())!=-1) {System.out.println((char)b);
}
// 关闭资源
fis1.close();

FileOutputStream 的例子：

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
fos.write("小菜鸡".getBytes());
fos.close();

FileReader 的例子：

int b = 0;
FileReader fileReader = new FileReader("read.txt");
// 循环读取
while ((b = fileReader.read())!=-1) {// 自动提升类型提升为 int 类型，所以用 char 强转System.out.println((char)b);
}
// 关闭流
fileReader.close();

FileWriter 的例子：

FileWriter fileWriter = new FileWriter("fw.txt");
char[] chars = "小菜鸡".toCharArray();
fileWriter.write(chars, 0, chars.length);
fileWriter.close();

当掌握了文件的输入输出，其他的自然也就掌握了，都大差不差。

2）数组

通常来说，针对文件的读写操作，使用文件流配合缓冲流就够用了，但为了提升效率，频繁地读写文件并不是太好，那么就出现了数组流，有时候也称为内存流。

ByteArrayInputStream 的例子：

InputStream is =new BufferedInputStream(new ByteArrayInputStream("小菜鸡".getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));
//操作
byte[] flush =new byte[1024];
int len =0;
while(-1!=(len=is.read(flush))){System.out.println(new String(flush,0,len));
}
//释放资源
is.close();

ByteArrayOutputStream 的例子：

ByteArrayOutputStream bos =new ByteArrayOutputStream();
byte[] info ="小菜鸡".getBytes();
bos.write(info, 0, info.length);
//获取数据
byte[] dest =bos.toByteArray();
//释放资源
bos.close();

3）管道

Java 中的管道和 Unix/Linux 中的管道不同，在 Unix/Linux 中，不同的进程之间可以通过管道来通信，但 Java 中，通信的双方必须在同一个进程中，也就是在同一个 JVM 中，管道为线程之间的通信提供了通信能力。

一个线程通过 PipedOutputStream 写入的数据可以被另外一个线程通过相关联的 PipedInputStream 读取出来。

final PipedOutputStream pipedOutputStream = new PipedOutputStream();
final PipedInputStream pipedInputStream = new PipedInputStream(pipedOutputStream);

Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {pipedOutputStream.write("小菜鸡".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));pipedOutputStream.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
});

Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {byte[] flush =new byte[1024];int len =0;while(-1!=(len=pipedInputStream.read(flush))){System.out.println(new String(flush,0,len));}
pipedInputStream.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}
}
});
thread1.start();
thread2.start();

4）基本数据类型

基本数据类型输入输出流是一个字节流，该流不仅可以读写字节和字符，还可以读写基本数据类型。

DataInputStream 提供了一系列可以读基本数据类型的方法：

DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream(“das.txt”)) ;
byte b = dis.readByte() ;
short s = dis.readShort() ;
int i = dis.readInt();
long l = dis.readLong() ;
float f = dis.readFloat() ;
double d = dis.readDouble() ;
boolean bb = dis.readBoolean() ;
char ch = dis.readChar() ;

DataOutputStream 提供了一系列可以写基本数据类型的方法：

DataOutputStream das = new DataOutputStream(new FileOutputStream(“das.txt”));
das.writeByte(10);
das.writeShort(100);
das.writeInt(1000);
das.writeLong(10000L);
das.writeFloat(12.34F);
das.writeDouble(12.56);
das.writeBoolean(true);
das.writeChar('A');

5）缓冲

CPU 很快，它比内存快 100 倍，比磁盘快百万倍。那也就意味着，程序和内存交互会很快，和硬盘交互相对就很慢，这样就会导致性能问题。

为了减少程序和硬盘的交互，提升程序的效率，就引入了缓冲流，也就是类名前缀带有 Buffer 的那些，比如说 BufferedInputStream、BufferedOutputStream、BufferedReader、BufferedWriter。

缓冲流在内存中设置了一个缓冲区，只有缓冲区存储了足够多的带操作的数据后，才会和内存或者硬盘进行交互。简单来说，就是一次多读/写点，少读/写几次，这样程序的性能就会提高。

6）打印

恐怕 Java 程序员一生当中最常用的就是打印流了： System.out 其实返回的就是一个 PrintStream 对象，可以用来打印各式各样的对象。

System.out.println("小菜鸡是真的二！");

PrintStream 最终输出的是字节数据，而 PrintWriter 则是扩展了 Writer 接口，所以它的 print()/println() 方法最终输出的是字符数据。使用上几乎和 PrintStream 一模一样。

StringWriter buffer = new StringWriter();
try (PrintWriter pw = new PrintWriter(buffer)) {pw.println("小菜鸡");
}
System.out.println(buffer.toString());

7）对象序列化/反序列化

序列化本质上是将一个 Java 对象转成字节数组，然后可以将其保存到文件中，或者通过网络传输到远程。

ByteArrayOutputStream buffer = new ByteArrayOutputStream();
try (ObjectOutputStream output = new ObjectOutputStream(buffer)) {output.writeUTF("小菜鸡");
}
System.out.println(Arrays.toString(buffer.toByteArray()));

与其对应的，有序列化，就有反序列化，也就是再将字节数组转成 Java 对象的过程。

try (ObjectInputStream input = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("Person.txt")))) {String s = input.readUTF();
}

8）转换

InputStreamReader 是从字节流到字符流的桥连接，它使用指定的字符集读取字节并将它们解码为字符。

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("demo.txt"));
char []cha = new char[1024];
int len = isr.read(cha);
System.out.println(new String(cha,0,len));
isr.close();

OutputStreamWriter 将一个字符流的输出对象变为字节流的输出对象，是字符流通向字节流的桥梁。

File f = new File("test.txt") ;
Writer out = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(f)) ; // 字节流变为字符流
out.write("hello world!!") ;    // 使用字符流输出
out.close() ;

“小三啊，你看，经过我的梳理，是不是感觉 IO 也没多少东西！针对不同的场景、不同的业务，选择对应的 IO 流就可以了，用法上就是读和写。”老吴一口气讲完这些，长长的舒了一口气。

此时此刻的小三，还沉浸在老吴的滔滔不绝中。不仅感觉老吴的肺活量是真的大，还感慨老吴不愧是工作了十多年的“老油条”，一下子就把自己感觉头大的 IO 给梳理得很清晰了。

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