浅谈Java IO流

Java中的IO流（Input/Output streams）是Java程序用来处理数据输入和输出的核心工具集。IO流抽象了数据流动的概念，允许Java程序与外部世界进行数据交换，无论是从文件、网络、键盘输入还是向屏幕、文件或网络发送数据。Java IO流按照处理数据的不同类型和方向，可以分为以下几个关键类别：

1. 字节流（Byte Streams）：
   • java.io.InputStream 和 java.io.OutputStream 是所有字节流的顶层抽象接口，分别表示字节输入流和字节输出流。这类流主要用于处理原始的二进制数据，如图片、音频、视频等非文本文件。
   • 具体的实现类包括 FileInputStream 和 FileOutputStream 用于读写文件，ByteArrayInputStream 和 ByteArrayOutputStream 用于内存中的字节数组操作，还有 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream 等缓冲流，提供了数据读写的缓冲功能，提升效率。
2. 字符流（Character Streams）：
   • java.io.Reader 和 java.io.Writer 是字符流的顶级接口，用于处理字符数据，即文本数据。
   • 具体实现类如 FileReader 和 FileWriter 用于读写文本文件，BufferedReader 和 BufferedWriter 则提供了缓存功能，还有 CharArrayReader 和 CharArrayWriter 用于内存中的字符数组操作。
3. 节点流与处理流：
   • 节点流 直接与数据源或目的地相连，例如读取硬盘文件或写入网络套接字的数据流。
   • 处理流 或 包装流 并不直接连接到数据源或目的地，而是在已有节点流的基础上添加额外功能，如过滤、格式转换、缓冲等。例如 DataInputStream 和 DataOutputStream 用于数据的序列化和反序列化，PrintStream 提供了格式化的输出能力，GZIPOutputStream 和 GZIPInputStream 则实现了数据的压缩和解压。
4. 高级IO流（NIO）：
   • 自Java 1.4以来引入了New IO（NIO），提供了新的通道（Channel）和缓冲区（Buffer）API，允许非阻塞的、面向缓冲的IO操作。例如 java.nio.channels.FileChannel 可以用于高性能的文件读写操作。

Java提供了大量的类来支持IO操作，下表给大家介绍了其中比较常用的一些类。其中，黑色字体的是抽象基类，其他所有的类都继承自它们。红色字体的是节点流，蓝色字体的是处理流。

根据命名很容易理解各个流的作用：

• 以File开头的文件流用于访问文件；

• 以ByteArray/CharArray开头的流用于访问内存中的数组；

• 以Piped开头的管道流用于访问管道，实现进程之间的通信；

• 以String开头的流用于访问内存中的字符串；

• 以Buffered开头的缓冲流，用于在读写数据时对数据进行缓存，以减少IO次数；

• InputStreamReader、InputStreamWriter是转换流，用于将字节流转换为字符流；

• 以Object开头的流是对象流，用于实现对象的序列化；

• 以Print开头的流是打印流，用于简化打印操作；

• 以Pushback开头的流是推回输入流，用于将已读入的数据推回到缓冲区，从而实现再次读取；

• 以Data开头的流是特殊流，用于读写Java基本类型的数据。

注意：
Java IO流的设计遵循了装饰器模式，允许我们通过组合不同类型的流来实现复杂的数据处理任务。在使用流的时候，需要关注资源的有效管理和异常处理，通常会使用try-with-resources语句来确保流在使用完毕后会被正确关闭。