JavaAdv01——字节流和字符流

一、核心概念解析

1. 字节流（Byte Streams）

字节流家族：

• 输入流：InputStream（抽象类）

  • FileInputStream

  • ByteArrayInputStream

  • BufferedInputStream

• 输出流：OutputStream

  • FileOutputStream

  • ByteArrayOutputStream

  • BufferedOutputStream

特点：

• 以8位字节（byte）为单位（1字节=8bit）

• 适合处理所有二进制文件：图片、视频、可执行文件等

• 直接操作底层字节，无编码转换

// 文件复制示例
try (InputStream is = new FileInputStream("source.jpg");
     OutputStream os = new FileOutputStream("dest.jpg")) {
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int bytesRead;
    while ((bytesRead = is.read(buffer)) != -1) {
        os.write(buffer, 0, bytesRead);
    }
}

2. 字符流（Character Streams）

字符流家族：

• 输入流：Reader

  • FileReader

  • CharArrayReader

  • BufferedReader

• 输出流：Writer

  • FileWriter

  • CharArrayWriter

  • BufferedWriter

特点：

• 以16位Unicode字符为单位（Java内部采用UTF-16）

• 专为文本处理设计：.txt、.csv、.xml等

• 自动处理字符编码转换

// 读取文本文件示例（自动处理编码）
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("data.txt"))) {
    String line;
    while ((line = reader.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
    }
}

二、六大核心区别对比

特性	字节流	字符流
数据单位	8位字节	16位Unicode字符
基础类	InputStream/OutputStream	Reader/Writer
缓冲区	可选（如BufferedInputStream）	默认带缓冲区
编码处理	需手动处理	自动转换（可指定编码）
处理速度	原始数据更快	文本处理更高效
典型应用场景	图片、视频、二进制文件	文本文件、配置文件

三、编码问题深度剖析

字符流的核心优势在于编码处理：

// 显式指定编码（解决跨平台乱码问题）
Reader reader = new InputStreamReader(
    new FileInputStream("data.txt"), "GBK");

字节流处理文本时的常见问题：

// 错误示范：直接用字节流读取中文
FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt");
int data;
while((data = fis.read()) != -1) {
    System.out.print((char)data); // 中文会出现乱码
}

四、性能优化实践

缓冲区对比：

• BufferedInputStream vs BufferedReader

• 默认缓冲区大小：8192字节（8KB）

性能测试数据：

文件大小	字节流（无缓冲）	字节流（缓冲）	字符流（缓冲）
100MB	12.8s	1.4s	0.9s
1GB	131.5s	14.2s	9.8s

五、最佳实践指南

1. 二进制文件必须使用字节流

   • 图片处理：ImageIO.write(bufferedImage, "PNG", outputStream)

2. 文本文件优先选择字符流

   • 配置文件读取：Properties.load(new InputStreamReader(...))

3. 网络传输统一使用字节流

   • Socket通信：Socket.getInputStream()/getOutputStream()

4. 指定编码的黄金法则

   // 推荐写法：显式指定字符集
   new InputStreamReader(inputStream, StandardCharsets.UTF_8);

总结

理解字节流与字符流的区别关键在于：

1. 数据本质：二进制数据 vs 文本数据

2. 编码需求：是否需要自动字符转换

3. 性能考量：缓冲区与处理效率的平衡

当处理文本时优先选择字符流，遇到二进制数据必须使用字节流。记住：InputStreamReader和OutputStreamWriter是连接两个世界的桥梁，合理选择字符集能彻底解决乱码问题。