深入理解Java IO流：补充和优化

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✨收录专栏：Java知识介绍
✨知识内容：IO流的补充
✨适用于：Java初学者
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简介

• 在计算机编程中，IO（Input/Output）流是一种用于处理输入和输出操作的机制，它是与外部设备（如文件、网络连接等）交换数据的重要手段。Java提供了丰富的IO流类库，使得数据的读取和写入变得高效、灵活而且可靠。上篇文章中研究到字节流和字符流，本文将深入探讨字节缓冲流和字符缓冲流以及一些常见的IO流。

缓冲流

缓冲流是对基本的输入输出流的增强，通过缓冲机制，能够提高数据的读写效率。在Java中，根据传输数据类型的不同，缓冲流分为字节缓冲流和字符缓冲流。

基本原理

创建缓冲流对象时，会默认创建一个缓冲区（通常是一个数组），数据的读写操作都是通过缓冲区进行的。通过缓冲区，可以减少底层操作系统的IO次数，从而提高读写效率。

字节缓冲流：（BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream）

字节缓冲流是用于处理字节数据的缓冲流，以下是它们的构造方法：

• BufferedInputStream(InputStream in):是一个字节缓冲输入流，它通过在内部维护一个字节数组作为缓冲区，在读取数据时可以一次性从输入流中读取一定数量的字节，然后从缓冲区中逐个字节地提供给应用程序。这样可以减少对底层输入流的频繁读取，提高读取效率。

使用示例:

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class BufferedInputStreamExample {

    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("input.txt");
             BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(fileInputStream)) {

            int data;
            while ((data = bufferedInputStream.read()) != -1) {
                System.out.print((char) data); // 将读取的字节数据转换为字符并输出
            }
            // 关闭 BufferedInputStream 时，会自动关闭底层的 FileInputStream
            bufferedInputStream.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace(); // 打印异常信息
        }
    }
}

• BufferedOutputStream(OutputStream out): 是一个字节缓冲输出流，它同样通过在内部维护一个字节数组作为缓冲区，在写入数据时可以一次性将一定数量的字节写入缓冲区，然后再一次性写入到底层的输出流。这样可以减少对底层输出流的频繁写入，提高写入效率。

使用示例：

import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class BufferedOutputStreamExample {

    public static void main(String[] args) {
        try (FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("output.txt");
             BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(fileOutputStream)) {

            String data = "Hello, BufferedOutputStream!";
            bufferedOutputStream.write(data.getBytes()); // 将字符串转换为字节数组并写入 BufferedOutputStream
             // 关闭 BufferedOutputStream 时，会自动关闭底层的 FileOutputStream
            bufferedOutputStream.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace(); // 打印异常信息
        }
    }
}

• 当使用 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream时，通常是在处理复制文件或者大量数据的读写操作时，可以利用缓冲提高效率。以下是一个结合使用这两者的示例，演示了如何从一个文件中读取数据并写入到另一个文件中。

综合案例：

import java.io.*;

public class BufferedStreamExample {

    public static void main(String[] args) {
        String sourceFile = "source.txt";           // 输入文件路径
        String destinationFile = "destination.txt"; // 输出文件路径

        try (BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream(sourceFile));
             BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(destinationFile))) {

            int data;
            while ((data = bufferedInputStream.read()) != -1) {
                bufferedOutputStream.write(data); // 写入数据到缓冲区
            }
            //关闭资源
            bufferedOutputStream.close();
            bufferedInputStream.close();
            System.out.println("File copied successfully!");

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

字符缓冲流（BufferedWriter 和 BufferedReader）

是高效数据处理的利器。它们通过缓冲机制，提供了更高效的字符数据读写方式。本文将深入探讨 BufferedWriter 和 BufferedReader 的构造方法、特有方法以及实际应用。

• BufferedWriter：高效的字符输出是字符缓冲输出流，用于将字符数据写入到数据源中。通过使用缓冲机制，它大大提高了写入操作的效率。以下是BufferedWriter 的构造方法和特有方法：

构造方法
BufferedWriter(Writer out): 创建 BufferedWriter 对象，传入一个字符输出流作为参数。
特有方法
void newLine(): 实现换行，等价于 \r\n。
使用示例：

import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class BufferedWriterExample {

    public static void main(String[] args) {
        try (FileWriter fileWriter = new FileWriter("output.txt");
             BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(fileWriter)) {

            String data = "Hello, BufferedWriter!";
            bufferedWriter.write(data); // 写入数据
            bufferedWriter.newLine();    // 换行
            bufferedWriter.write("Line 2");

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace(); // 打印异常信息
        }
    }
}

BufferedReader：高效的字符输入，是字符缓冲输入流，用于从数据源读取字符数据。通过使用缓冲机制，它提高了读取操作的效率。以下是 BufferedReader 的构造方法和特有方法：

构造方法
BufferedReader(Reader in): 创建 BufferedReader 对象，传入一个字符输入流作为参数。
特有方法
String readLine(): 一次读取一行数据，读取完毕返回 null 值。
使用示例

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class BufferedReaderExample {

    public static void main(String[] args) {
        try (FileReader fileReader = new FileReader("input.txt");
             BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(fileReader)) {

            String line;
            while ((line = bufferedReader.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

转换流

在处理字符数据时，不同的系统和应用可能会使用不同的字符编码，如UTF-8、GBK等。转换流是一种能够在字节流和字符流之间进行字符编码转换的流。通过转换流，我们可以将字节流转换为字符流，也可以将字符流转换为字节流，以实现不同字符编码之间的转换。

InputStreamReader：字节流到字符流的桥梁

• InputStreamReader 是字节流到字符流的桥梁，它能够将字节流转换为字符流，同时进行字符编码的转换。以下是InputStreamReader 的构造方法和特有方法：

构造方法
InputStreamReader(InputStream in): 创建 InputStreamReader 对象，传入一个字节输入流作为参数。
InputStreamReader(InputStream in, String charsetName): 创建 InputStreamReader 对象，传入一个字节输入流和指定的字符编码作为参数。

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

public class InputStreamReaderExample {

    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("input.txt");
             InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(fileInputStream)) {

            int data;
            while ((data = inputStreamReader.read()) != -1) {
                System.out.print((char) data); // 将读取的字节数据转换为字符并输出
            }

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace(); // 打印异常堆栈信息
        }
    }
}

OutputStreamWriter：字符流到字节流的桥梁

OutputStreamWriter 是字符流到字节流的桥梁，它能够将字符流转换为字节流，同样可以进行字符编码的转换。以下是 OutputStreamWriter 的构造方法和特有方法：

构造方法
OutputStreamWriter(OutputStream out): 创建 OutputStreamWriter 对象，传入一个字节输出流作为参数。
OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName): 创建 OutputStreamWriter 对象，传入一个字节输出流和指定的字符编码作为参数。

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStreamWriter;

public class OutputStreamWriterExample {

    public static void main(String[] args) {
        try (FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("output.txt");
             OutputStreamWriter outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(fileOutputStream)) {

            String data = "Hello, OutputStreamWriter!";
            outputStreamWriter.write(data); // 将字符数据写入输出流

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace(); // 打印异常堆栈信息
        }
    }
}

后记 美好的一天，到此结束，下次继续努力！欲知后续，请看下回分解，写作不易，感谢大家的支持！！