第 12 章 · 输入输出（IO）

12.1 IO 流概述

Java 用“流（Stream）”抽象数据的输入输出。按数据单位分字节流与字符流，按方向分输入流与输出流。

• 字节流：InputStream / OutputStream（处理二进制）。
• 字符流：Reader / Writer（处理文本，自动处理编码）。

12.2 字节流

try (InputStream in = new FileInputStream("a.bin");
     OutputStream out = new FileOutputStream("b.bin")) {
    byte[] buf = new byte[1024];
    int len;
    while ((len = in.read(buf)) != -1) {
        out.write(buf, 0, len);
    }
}

• FileInputStream/FileOutputStream 读写文件；read() 返回 -1 表示读完。
• 缓冲流 BufferedInputStream/BufferedOutputStream 包装底层流，减少磁盘 IO 次数。
• 装饰设计模式：缓冲流包装普通流，动态增强功能而不改原类。

12.3 字符流

try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("a.txt"));
     BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("b.txt"))) {
    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) {
        bw.write(line);
        bw.newLine();
    }
}

• FileReader/FileWriter 读写字符；BufferedReader.readLine() 按行读取。
• 转换流 InputStreamReader/OutputStreamWriter 在字节流与字符流间转换，可指定编码。

12.4 其他 IO 流

• 对象流：ObjectInputStream/ObjectOutputStream 实现序列化（对象需 implements Serializable）。
• 数据流：DataInputStream/DataOutputStream 读写基本类型（readInt/writeUTF 等）。
• 打印流：PrintStream/PrintWriter（System.out 就是 PrintStream）。
• 内存流：ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream、CharArrayReader/CharArrayWriter 操作内存而非磁盘。
• SequenceInputStream：串联多个输入流。

12.5 File 类

File 表示文件/目录的路径，提供 exists、createNewFile、mkdir、delete、listFiles、isDirectory 等操作。

12.6 随机访问文件

RandomAccessFile 支持按位置读写（seek），适合在文件任意位置跳转。

12.7 字符编码

字符集规定字符与字节的映射：ASCII、GBK、UTF-8（变长，兼容 ASCII）、UTF-16 等。读写时需编码一致，否则乱码：

new InputStreamReader(in, StandardCharsets.UTF_8);

12.8 与其他语言对比

• C：fopen/fread/fwrite 基于文件指针，需手动关闭、手动管理缓冲区，无异常机制。
• C++：iostream（cin/cout）运算符重载流式，也有 fstream。
• Python：open()/with 极简，自动关闭；with 语句 ≈ Java 的 try-with-resources。

关键差异：Java 用“装饰器模式”堆叠流（如缓冲流包文件流），灵活但类多、啰嗦；Python 的 open 一个函数搞定。Java 的 try-with-resources 自动关闭流，避免了 C 式忘记 close 的资源泄漏。