Java IO（一）概述

一、IO概述

（一）、介绍

在Java中，所有的数据都是通过流读写的，Java提供了IO来处理设备之间的数据传输，Java程序中，对于数据的输入/输出操作都是以“流”的方式进行的。java.io包下提供了各种“流”类的接口，用以获取不同种类的数据，并通过标准的方法输入或输出数据。对于计算机来说，数据都是以二进制形式读出或写入的。我们可以把文件想象为一个桶，我们可以通过管道将桶里的水抽出来。这里的管道也就相当于Java中的流。流的本质是一种有序的数据集合，有数据源和目的地。

Java 的 IO 主要包含两个部分：流式部分和非流式部分

1、流式部分：是 IO 的主体部分，也是本文介绍的重点，流式部分根据流向分为输入流（InputStream/Reader）和输出流（OutputStream/Writer），根据数据不同的操作单元，分为字节流（InputStream/OutputStream）和字符流（Reader/Writer），依据字节流和字符流，Java 定义了用来操作数据的抽象基类InputStream/OutputStream 和 Reader/Writer，再根据不同应用场景（或功能），在这两种抽象基类上基于数据载体或功能派上出很多子类，用来满足文件，网络，管道等不同场景的 IO 需求，从而形成了 Java 的基本 IO 体系。

2、非流式部分：主要包含一些辅助流式部分的类，如： SerializablePermission 类、File 类、RandomAccessFile 类和 FileDescriptor 等；

二、输入流和输出流

（一）、什么是输入 / 输出流

输入流就是将数据从各种输入设备（包括文件、键盘等）中读取到内存中，输出流则正好相反，是将数据写入到各种输出设备（比如文件、显示器、磁盘等）。例如键盘就是一个标准的输入设备，而显示器就是一个标准的输出设备，但是文件既可以作为输入设备，又可以作为输出设备。

在Java中，输入流与输出流是相对于Java程序而言，从程序中输出到外部设备（比如文件、显示器、磁盘等），叫做输出流，将数据输入到程序中的叫做输入流。

（一）、输入流

（二）、输出流

三、流的分类

（一）、按照流的流向分类：输入流和输出流。

（二）、按照处理的数据的操作单元分类：字节流和字符流。

（三）、按照功能分类：节点流和处理流。

四、字节流和字符流

（一）、字节流

以 8 位（即 1 byte，8 bit）作为一个数据单元，数据流中最小的数据单元是字节。字节数据是二进制形式的，要转成我们能识别的正常字符，需要选择正确的编码方式。我们生活中遇到的乱码问题就是字节数据没有选择正确的编码方式来显示成字符。

（二）、字符流

以 16 位（即 1 char，2 byte，16 bit）作为一个数据单元，数据流中最小的数据单元是字符， Java 中的字符是 Unicode 编码，一个字符占用两个字节。字符编码方式不同，有时候一个字符使用的字节数也不一样，比如ASCLL方式编码的字符，占一个字节；而UTF-8方式编码的字符，一个英文字符需要一个字节，一个中文需要三个字节。

五、节点流和处理流

Java根据是否直接处理数据，Java io又分为节点流和处理流，节点流是真正直接处理数据的；处理流是装饰加工节点流的。

（一）、节点流

节点流是直接处理文件数据，常用节点流分类：

- 文件流：FileInputStream，FileOutputStrean，FileReader，FileWriter，它们都会直接操作文件，直接与 OS 底层交互。因此他们被称为节点流，注意：使用这几个流的对象之后，需要关闭流对象，因为 java 垃圾回收器不会主动回收。不过在 Java7 之后，可以在 try() 括号中打开流，最后程序会自动关闭流对象，不再需要显示地 close。
- 数组流：ByteArrayInputStream，ByteArrayOutputStream，CharArrayReader，CharArrayWriter，对数组进行处理的节点流。
- 管道流：PipedInputStream，PipedOutputStream，PipedReader，PipedWrite，对管道进行处理的节点流。

（二）、处理流

处理流是对一个已存在的流的连接和封装，通过所封装的流的功能调用实现数据读写。如 BufferedReader。处理流的构造方法总是要带一个其他的流对象做参数。

常用处理流（通过关闭处理流里面的节点流来关闭处理流）

- 缓冲流：BufferedImputStrean，BufferedOutputStream，BufferedReader ，BufferedWriter，需要父类作为参数构造，增加缓冲功能，避免频繁读写硬盘，可以初始化缓冲数据的大小，由于带了缓冲功能，所以就写数据的时候需要使用 flush 方法，另外，BufferedReader 提供一个 readLine( ) 方法可以读取一行，而 FileInputStream 和 FileReader 只能读取一个字节或者一个字符，因此 BufferedReader 也被称为行读取器。
- 转换流：InputStreamReader，OutputStreamWriter，构造方法要 InputStream 或 OutputStream 作为参数，实现从字节流到字符流的转换，我们经常在读取键盘输入（System.in）或网络通信的时候，需要使用这两个类。
- 数据流：DataInputStream，DataOutputStream，提供将基础数据类型写入到文件中，或者读取出来。

六、字符编码

计算机中，任何的数据或者文字都是以指定编码方式存在的，在Java程序开发中最常见的是 ISO-8859-1、ASCII、GBK、GB2312、Unicode、 UTF-8 编码。

Java 中常见编码说明如下：

ISO-8859-1：属于单字节编码，最多只能表示 0~255 的字符范围。
ASCII：早期的计算机系统只能处理英文，所以ASCII也就成为了计算机的缺省字符集，包含了英文所需要的所有字符。.
GBK：中文的国标编码，用来表示汉字，属于双字节编码。GBK 可以表示简体中文和繁体中文，兼容 GB2312。
GB2312：中文的国标编码，用来表示汉字，属于双字节编码。
Unicode：是一种编码规范，是为解决全球字符通用编码而设计的。UTF-8 和 UTF-16 是这种规范的一种实现，此编码不兼容 ISO8859-1 编码。Java 内部采用此编码。
UTF-8：针对Unicode的一种可变长度字符编码。它可以用来表示Unicode标准中的任何字符，而且其编码中的第一个字节仍与ASCII相容，使得原来处理ASCII字符的软件无须或只进行少部份修改后，便可继续使用。因此，它逐渐成为电子邮件、网页及其他存储或传送文字的应用中，优先采用的编码。