Java IO 体系
IO 核心认知
- IO = Input/Output，用于数据传输（文件、网络、内存、控制台）
- Java IO 核心是流（Stream）：数据像水流一样有序传输
- 流是单向的：要么读、要么写
- 所有 IO 类都在 java.io. 包下
1. IO 流三大分类方式（必须背）
1.1 按数据流向
- 输入流（Input）：读数据 → 外部 → 程序
- 输出流（Output）：写数据 → 程序 → 外部
1.2 按操作数据单位
- 字节流：以 byte 为单位，万能流，支持所有文件（图片/视频/文本）
- 字符流：以 char 为单位，只支持纯文本，自带编码
1.3 按功能
- 节点流（低级流）：直接连接数据源（文件、数组、管道）
- 处理流（包装流）：包装节点流，增强功能（缓冲、对象、序列化）
2. IO 四大抽象基类（所有流的爹）
所有流都继承这 4 个抽象类：
- 字节输入流：
InputStream - 字节输出流：
OutputStream - 字符输入流：
Reader - 字符输出流：
Writer
3. 字节流体系（万能流）
3.1 FileInputStream / FileOutputStream（文件节点流）
- 作用：直接读写文件
- 适用：所有文件类型
- 特点：无缓冲区，读写效率低
FileInputStream fis = new FileInputStream("a.jpg");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("b.jpg");
3.2 BufferedInputStream / BufferedOutputStream（缓冲字节流）
- 包装流，内置 8192 字节缓冲区
- 减少磁盘 IO，速度极快
- 企业开发首选
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("a.jpg"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("b.jpg"));
3.3 ByteArrayInputStream / ByteArrayOutputStream（内存数组流）
- 操作内存中的 byte[]
- 不涉及磁盘，速度最快
- 常用于缓存、数据中转
3.4 ObjectInputStream / ObjectOutputStream（对象流）
- 对象序列化 / 反序列化
- 把对象写入文件/网络
- 对象必须实现 Serializable 接口
transient修饰的属性不参与序列化
3.5 DataInputStream / DataOutputStream（数据流）
- 按 Java 基本数据类型读写：int、double、boolean、UTF 字符串
- 常用于自定义协议、网络传输、二进制存储
3.6 PrintStream
- 打印流，
System.out就是它 - 不会抛 IO 异常
- 可打印各种数据
4. 字符流体系（纯文本专用）
4.1 FileReader / FileWriter（文件字符流）
- 直接读写文本文件
- 缺陷：使用系统默认编码，跨平台必乱码
4.2 BufferedReader / BufferedWriter（缓冲字符流）
- 高效、支持按行读写
- 特有方法：
readLine()读一行newLine()写换行
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("a.txt"));
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("b.txt"));
4.3 InputStreamReader / OutputStreamWriter（转换流）
- 字节流 ↔ 字符流 的桥梁
- 可以指定编码（UTF-8/GBK）
- 解决中文乱码唯一方案
- 企业文本 IO 必须用它
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("a.txt"), "UTF-8");
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("b.txt"), "UTF-8");
4.4 CharArrayReader / CharArrayWriter
字符数组流，操作内存 char 数组
4.5 PrintWriter
字符打印流，功能同 PrintStream
5. IO 流完整体系图谱（必背）
InputStream（字节输入）
├── FileInputStream
├── ByteArrayInputStream
├── FilterInputStream
│ ├── BufferedInputStream
│ ├── DataInputStream
│ └── ObjectInputStream
└── PipedInputStream（线程管道）
OutputStream（字节输出）
├── FileOutputStream
├── ByteArrayOutputStream
├── FilterOutputStream
│ ├── BufferedOutputStream
│ ├── DataOutputStream
│ ├── ObjectOutputStream
│ └── PrintStream
└── PipedOutputStream
Reader（字符输入）
├── InputStreamReader（转换流）
│ └── FileReader
├── BufferedReader
├── CharArrayReader
└── StringReader
Writer（字符输出）
├── OutputStreamWriter（转换流）
│ └── FileWriter
├── BufferedWriter
├── CharArrayWriter
├── StringWriter
└── PrintWriter
6. 核心方法（必须掌握）
6.1 字节流方法
// 读
int read(); // 读一个字节，-1结束
int read(byte[] buf); // 读一个数组
void close();
// 写
void write(int b);
void write(byte[] buf);
void write(byte[] buf,int off,int len);
void flush();
void close();
6.2 字符流方法
int read();
int read(char[] cbuf);
String readLine();
void write(String str);
void write(char[] cbuf);
void newLine();
void flush();
7. 各类流使用场景（企业开发标准）
7.1 复制任意文件（图片/视频/文件）
BufferedInputStream + BufferedOutputStream
7.2 读写文本文件、解决乱码
BufferedReader + InputStreamReader（指定UTF-8）
7.3 网络通信接收字符串
Socket 得到字节流 → 转换流 → 缓冲字符流
7.4 对象持久化/网络传输对象
ObjectInputStream / ObjectOutputStream
7.5 二进制协议、基本类型数据传输
DataInputStream / DataOutputStream
7.6 内存快速读写
ByteArrayInputStream / ByteArrayOutputStream
8. 企业开发 IO 巨坑（高频 BUG 合集）
坑1：流忘记关闭 → 文件句柄泄漏 → 服务器崩溃
- 表现：Too many open files
- 解决方案：JDK7+ try-with-resources
坑2：字符流不指定编码 → 中文乱码
- FileReader/FileWriter 用系统编码
- 必须用 InputStreamReader 指定 UTF-8
坑3：flush 忘记调用 → 数据写不出去
- 缓冲区满才自动刷
- 手动调用 flush 或 close 才会落地
坑4：close() 会自动 flush，但不要依赖
- 业务逻辑异常直接跳走，数据丢失
坑5：循环逐字节读写，性能爆炸
- 必须用数组缓冲：byte[8192] / char[8192]
坑6：序列化版本号不一致 → 反序列化失败
- 实现 Serializable 建议显式声明：
private static final long serialVersionUID = 1L;
坑7：transient 变量被序列化（误解）
- transient 修饰的属性不会序列化，默认值为 null / 0
坑8：装饰流关闭会自动关闭底层流
- 只需要关闭最外层流
坑9：文本文件用字节流直接转字符串乱码
- 必须用转换流指定编码
坑10：RandomAccessFile 并发不安全
- 多线程操作同一文件会错乱
9. try-with-resources 自动关闭（企业标准）
实现 AutoCloseable 接口的流都能自动关闭：
try (
FileInputStream fis = new FileInputStream("a.txt");
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis,"UTF-8");
BufferedReader br = new BufferedReader(isr)
) {
String line = br.readLine();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
无需 finally，自动关闭，不会泄漏
10. 传统 BIO 与 NIO 区别（扩展）
10.1 BIO（传统 IO）
- 面向流
- 阻塞 IO
- 单向
- 无缓冲区
- 简单低效
- 适合低并发
10.2 NIO（New IO / Non-blocking IO）
- 面向缓冲区 Buffer
- 非阻塞
- 双向通道 Channel
- 多路复用 Selector
- 高并发、高性能
- 适合网络通信（Netty 基于 NIO）
11. 高频 IO 面试题（100% 考）
- 字节流与字符流区别？
- 什么是节点流、处理流？
- 转换流作用与使用场景？
- 缓冲流为什么快？
- 序列化是什么？需要注意什么？
- try-with-resources 原理？
- flush 和 close 区别？
- 为什么字符流会乱码，字节流不会？
- 数据流作用？
- BIO 与 NIO 区别？
