一、流的分类及核心概念
在 Java 中，流（Stream）是用于处理输入/输出（I/O）操作的抽象概念，本质上是数据的传输通道，可实现数据在不同设备、不同存储形式之间的传递。流的分类主要有两种维度，分别基于操作目标和处理数据类型，具体分类及说明如下：
1. 按操作目标分类
根据流所操作的目标对象不同，可将其划分为直接操作设备的流和操作其他流的包装流，二者分工明确，适用于不同场景。
- 操作目标为设备/存储介质：此类流直接与内存、硬盘、网络等底层设备交互，是数据传输的“源头”或“目的地”，也可称为基础流。例如，ByteArrayInputStream 专门操作内存中的字节数组，数据的读取和写入均在内存中完成，无需依赖外部设备，效率极高；FileInputStream 则直接与硬盘文件交互，通过读取硬盘中的文件数据供程序使用，是文件 I/O 操作的基础流。
- 操作目标为其他流：此类流本身不直接与底层设备交互，而是以其他流为操作对象，通过对目标流进行包装，增强其功能或扩展其能力，因此被称为包装流（也叫过滤流）。所有包装流均继承自 FilterInputStream（输入包装流）或 FilterOutputStream（输出包装流），核心作用是在原有流的基础上添加额外功能，如缓冲、校验、压缩等。例如，BufferedInputStream 为目标流添加内存缓冲区，减少底层 I/O 次数；CheckedInputStream 为目标流的数据添加校验功能，确保数据传输的准确性。
2. 按处理数据类型分类
根据流所处理的数据单位不同，可分为字节流和字符流，二者分别对应不同的数据处理场景，核心区别在于是否涉及字符编码转换。
- 字节流：以字节（8位）为单位处理数据，适用于所有类型的数据（如文本、图片、音频、视频等二进制数据），是 Java I/O 流的基础。所有字节流均直接或间接继承自 InputStream（字节输入流顶级父类）和 OutputStream（字节输出流顶级父类），这两个类为抽象类，定义了字节流的核心操作方法（如 read()、write()），子类需实现具体逻辑。
- 字符流：以字符（16位 Unicode 字符）为单位处理数据，仅适用于文本数据的处理，核心优势是自动处理字符编码转换，避免出现乱码问题。所有字符流均直接或间接继承自 Reader（字符输入流顶级父类）和 Writer（字符输出流顶级父类），同样为抽象类，其底层本质还是通过字节流实现，只是在字节流基础上封装了编码转换逻辑。
二、常见流的详细说明
以下为 Java 中常用的流类，涵盖基础流、包装流等类型，详细说明其功能、原理及适用场景，帮助理解不同流的使用场景和核心价值：
| 流类名称 | 详细说明 |
|---|---|
| ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream | 基础字节流，核心功能是从字节数组中读取数据（ByteArrayInputStream）和向字节数组中写入数据（ByteArrayOutputStream），本质是实现流与字节数组的相互转换。由于操作均在内存中进行，无外部设备交互，效率极高，常用于无需持久化数据的场景，如第三方 SDK 数据传输、内存中临时数据处理、小数据量的缓存转换等。 |
| FileInputStream、FileOutputStream | 基础字节流，专门用于文件 I/O 操作，直接与硬盘文件交互，可实现从文件读取字节数据（FileInputStream）和向文件写入字节数据（FileOutputStream）。适用于所有文件类型的操作（文本、图片、视频等），但处理文本文件时需手动处理编码转换，否则易出现乱码，通常结合字符转换流使用。 |
| PipedInputStream、PipedOutputStream | 基础字节流，用于实现两个线程之间的同步数据传递，属于线程间通信的工具类。核心原理是二者作为两个线程的公共变量，PipedInputStream 内部维护一个固定大小的字节数组缓冲区，PipedOutputStream 向缓冲区写入数据，PipedInputStream 从缓冲区读取数据，从而完成线程间的数据交换。使用时需注意，读写线程需分开，避免同一线程读写导致死锁。 |
| SequenceInputStream | 基础字节流，具备“流串联”功能，可将多个输入流按顺序组合成一个整体输入流，程序读取时会依次读取每个子流的数据，直至所有子流读取完毕。适用于需要合并多个流数据的场景，如将多个文件的流串联起来，一次性读取所有文件内容，无需逐个处理每个流。 |
| FilterInputStream、FilterOutputStream | 包装流的顶级父类，本身仅提供对目标流的包装能力，默认情况下并未实现任何额外的过滤或增强逻辑，所有方法均直接调用目标流的对应方法。其核心价值在于为子类提供统一的包装框架，开发者可通过继承此类，重写 read()、write() 等方法，实现自定义的过滤逻辑（如数据加密、数据筛选、格式转换等）。 |
| BufferedInputStream、BufferedOutputStream | 包装字节流，核心功能是为目标流提供内存缓冲区，优化 I/O 性能。以 BufferedOutputStream 为例，写入数据时并非直接写入目标设备（如硬盘），而是先存储到缓冲区（默认缓冲区大小为 8192 字节），当缓冲区满、调用 flush() 方法或关闭流时，才将缓冲区中的数据批量写入目标设备。缓冲机制可大幅减少底层设备的 I/O 操作次数（尤其是硬盘、网络等慢速设备），显著提升读写效率，广泛应用于文件操作、网络数据传输等场景。 |
| CheckedInputStream、CheckedOutputStream | 包装字节流，用于对传输的数据进行校验，确保数据的完整性和准确性，支持 CRC-32、CRC-16 等校验算法。工作原理是在读取/写入数据时，同步计算数据的校验值，传输完成后通过对比校验值判断数据是否被篡改。适用于对数据一致性要求较高的场景，如文件传输、网络通信、数据持久化等。 |
| DataInputStream、DataOutputStream | 包装字节流，专门用于实现基本数据类型（int、long、float、boolean 等）和字符串与字节数据的相互转换，保留数据的原始二进制格式。例如，存储整数 10000 时，无需转换为字符串“10000”（编码后需 5 个字节），而是直接以 4 个字节的二进制形式写入（对应 int 类型的底层存储），读取时再将 4 个字节还原为 int 类型。相比字符串转换方式，其优势在于无需编码/解码过程，效率更高、存储成本更低，适用于需要高效传输基本数据类型的场景（如网络通信、二进制文件读写）。 |
| Deflater/Inflater 系列、Zip 系列、GZIP 系列、Jar 系列流 | 均为包装字节流，核心功能是实现数据的压缩与解压，适用于需要减少数据体积的场景（如文件存储、网络传输）。其中，DeflaterInputStream/DeflaterOutputStream 基于 ZLIB 算法实现压缩，Inflater 系列对应解压；Zip 系列支持多文件压缩与解压，可生成标准 ZIP 格式文件；GZIP 系列适用于单文件压缩，生成 GZIP 格式文件；Jar 系列专门用于 JAR 文件的读写，本质是在 ZIP 格式基础上添加了 MANIFEST.MF 清单文件。 |
| DigestInputStream、DigestOutputStream | 包装字节流，用于计算流数据的消息摘要，验证数据的安全性和完整性，支持 MD5、SHA-1、SHA-256 等常用摘要算法。与 Checked 系列流的区别在于，消息摘要具有不可逆性，可用于数据防篡改验证（如文件校验、密码加密存储），而 CRC 校验仅用于数据完整性校验，不具备安全性。使用时，读取/写入数据后可获取摘要值，通过对比摘要值判断数据是否被篡改。 |
| PrintStream | 包装字节流，兼具输出流和格式化输出功能，可将所有基本数据类型、对象转换为字符串形式输出，默认使用系统默认编码。其核心特点是提供了 print()、println() 等方法，支持自动换行、空指针输出“null”、布尔值输出“true/false”等便捷操作，System.out 就是 PrintStream 的实例（对应控制台输出）。适用于需要格式化输出数据的场景，如日志打印、控制台交互。 |
| InputStreamReader、OutputStreamWriter | 包装流（字节流与字符流的转换桥梁），核心功能是实现字节流与字符流的相互转换，解决文本文件读写的乱码问题。InputStreamReader 将字节流转换为字符流，读取字节数据时按指定编码（如 UTF-8、GBK）转换为 Unicode 字符；OutputStreamWriter 将字符流转换为字节流，写入字符数据时按指定编码转换为字节数组。与 Data 系列流的区别在于，此类基于字符编码转换，仅适用于文本数据，而 Data 系列基于二进制格式转换，适用于基本数据类型。 |
| FileReader、FileWriter | 字符流，本质是 InputStreamReader、OutputStreamWriter 的简化版，默认使用系统默认编码，专门用于文本文件的字符读写。FileReader 等价于 new InputStreamReader(new FileInputStream(file))，FileWriter 等价于 new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(file))，适用于无需自定义编码的文本文件操作，简化了字符流操作的代码。 |
| BufferedReader、BufferedWriter | 包装字符流，为字符流提供内存缓冲区，优化文本读写效率，对应字节流的 Buffered 系列。BufferedReader 额外提供了 readLine() 方法，可一次性读取一行文本数据，简化了文本行读取操作；BufferedWriter 提供了 newLine() 方法，可自动适配不同系统的换行符（Windows 为 \r\n，Linux 为 \n）。适用于大量文本数据的读写场景，如日志文件解析、配置文件读写。 |
| LineNumberReader | 字符流，继承自 BufferedReader，在缓冲功能的基础上新增了行号跟踪功能。可通过 setLineNumber() 方法设置起始行号，通过 getLineNumber() 方法获取当前读取的行号，适用于需要定位文本行号的场景，如代码编辑器、日志分析工具（需标注错误行号）。 |
| CharArrayReader、CharArrayWriter | 字符流，对应字节流的 ByteArray 系列，核心功能是实现流与字符数组的相互转换，操作均在内存中进行，效率极高。CharArrayReader 从字符数组中读取字符数据，CharArrayWriter 向字符数组中写入字符数据，适用于内存中临时文本数据的处理，如字符串拼接、文本数据缓存。 |
| PipedReader、PipedWriter | 字符流，对应字节流的 Piped 系列，用于实现两个线程之间的文本数据传递，底层通过字符缓冲区实现同步通信，避免了字节流处理文本时的编码问题。适用于线程间传递文本数据的场景，使用时需注意读写线程分离，防止死锁。 |
| StringReader、StringWriter | 字符流，专门用于字符串的读写操作，本质是将字符串作为流的数据源和目的地。StringReader 从字符串中读取字符数据，StringWriter 向内部维护的 StringBuffer 中写入字符数据，最终可通过 toString() 方法获取写入的字符串。适用于需要以流的方式处理字符串的场景，如字符串解析、文本格式化，简化了字符串与流之间的转换操作。 |
核心注意点：1. 包装流使用后，只需关闭外层包装流，底层目标流会被自动关闭，避免资源泄露；2. 字符流仅适用于文本数据，处理二进制数据（图片、视频）需使用字节流，否则会导致数据损坏。
