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Java IO流是Java中处理输入输出的核心机制，通过不同的流类型实现了对数据的高效读写。

一、IO流的分类

1. 按数据方向

输入流（Input Stream）：从数据源（如文件、网络等）读取数据。
输出流（Output Stream）：向目标（如文件、网络等）写入数据。

2. 按数据类型

字节流（Byte Streams）：以字节（8位）为单位操作，处理所有二进制数据（如图片、音频、视频等）。
- 基类：InputStream 和 OutputStream。
字符流（Character Streams）：以字符（16位Unicode）为单位操作，专门处理文本数据。
- 基类：Reader 和 Writer。

3. 按功能

节点流（Node Streams）：直接操作数据源（如文件流）。
处理流（Processing Streams）：对现有流进行包装，增强功能（如缓冲、转换格式）。

二、核心类与常用流

1. 字节流

InputStream（输入流）
- FileInputStream：从文件读取字节。
- ByteArrayInputStream：从字节数组读取。
- BufferedInputStream：提供缓冲功能，减少IO次数。
- DataInputStream：读取Java基本数据类型（如int、double）。
- ObjectInputStream：反序列化对象（需实现Serializable接口）。
OutputStream（输出流）
- FileOutputStream：向文件写入字节。
- ByteArrayOutputStream：写入字节数组。
- BufferedOutputStream：缓冲输出流。
- DataOutputStream：写入Java基本数据类型。
- ObjectOutputStream：序列化对象。

2. 字符流

Reader（字符输入流）
- FileReader：读取文本文件。
- BufferedReader：提供缓冲功能，支持readLine()逐行读取。
- InputStreamReader：将字节流转换为字符流（可指定编码）。
Writer（字符输出流）
- FileWriter：写入文本文件。
- BufferedWriter：缓冲输出流。
- OutputStreamWriter：将字符流转换为字节流（可指定编码）。

3. 转换流

InputStreamReader 和 OutputStreamWriter：用于字节流与字符流的转换，支持字符编码（如UTF-8、GBK）。

三、示例代码

1. 文件读写

字节流示例（复制文件）：

try (FileInputStream fis = new FileInputStream("input.jpg");
     FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.jpg")) {
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int bytesRead;
    while ((bytesRead = fis.read(buffer)) != -1) {
        fos.write(buffer, 0, bytesRead);
    }
}

字符流示例（逐行读取文本）：

try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("file.txt"))) {
    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
    }
}

2. 对象序列化

// 序列化
try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("data.obj"))) {
    oos.writeObject(new Person("Alice", 30));
}

// 反序列化
try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("data.obj"))) {
    Person p = (Person) ois.readObject();
}

3. 缓冲流提升性能

// 使用缓冲流复制文件（效率更高）
try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("input.txt"));
     BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("output.txt"))) {
    int data;
    while ((data = bis.read()) != -1) {
        bos.write(data);
    }
}

四、IO流的使用场景

IO流主要用于处理输入和输出操作，适用于以下场景：

文件读写：通过IO流可以读取和写入文件中的数据，如读取配置文件、写入日志等。
网络通信：通过IO流可以进行网络数据的传输和接收，如Socket通信、HTTP请求等。
数据库操作：通过IO流可以将数据读取到内存中，或将内存中的数据写入到数据库中。
文本处理：通过IO流可以读取和写入文本文件，进行文本处理和操作。

五、高级特性

NIO（New I/O）
- Java 1.4引入的java.nio包，提供非阻塞IO、通道（Channel）、缓冲区（Buffer）等机制，适合高并发场景。
- 核心类：ByteBuffer, FileChannel, Selector。

自动资源管理（try-with-resources）

Java 7+支持自动关闭实现了AutoCloseable接口的资源：

try (Resource1 r1 = new Resource1(); Resource2 r2 = new Resource2()) {
    // 使用资源
} // 自动调用close()

六、常见问题

字节流 vs 字符流
- 字节流处理二进制数据，字符流处理文本（自动处理编码）。
- 文本文件建议用字符流，避免编码问题。
选择缓冲流
- 频繁读写时，缓冲流通过减少IO次数提升性能。
字符编码问题
- 使用InputStreamReader/OutputStreamWriter时需指定编码（如UTF-8）。

七、总结

Java IO流通过分层设计（节点流+处理流）和装饰器模式，灵活支持多种数据操作场景。掌握字节流、字符流及缓冲机制是高效处理IO的关键，同时注意资源释放和编码问题。对于高性能需求，可进一步学习NIO框架。

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