[Java 基础面试题] IO相关

1. IO 流简介

IO 即 Input/Output，输入和输出。数据输入到计算机内存的过程即输入，反之输出到外部存储（比如数据库，文件，远程主机）的过程即输出。数据传输过程类似于水流，因此称为 IO 流。IO 流在 Java 中分为输入流和输出流，而根据数据的处理方式又分为字节流和字符流。

Java IO 流的 40 多个类都是从如下 4 个抽象类基类中派生出来的。

• InputStream/Reader: 所有的输入流的基类，前者是字节输入流，后者是字符输入流。
• OutputStream/Writer: 所有输出流的基类，前者是字节输出流，后者是字符输出流。

2. 字节流

2.1 InputStream（字节输入流）

InputStream 用于从源头（通常是文件）读取数据（字节信息）到内存中，java.io.InputStream抽象类是所有字节输入流的父类。

InputStream 常用方法 ：

• read() ：返回输入流中下一个字节的数据。返回的值介于 0 到 255 之间。如果未读取任何字节，则代码返回 -1 ，表示文件结束。
• read(byte b[ ]) : 从输入流中读取一些字节存储到数组 b 中。如果数组 b 的长度为零，则不读取。如果没有可用字节读取，返回 -1。如果有可用字节读取，则最多读取的字节数最多等于 b.length ， 返回读取的字节数。这个方法等价于 read(b, 0, b.length)。

• read(byte b[], int off, int len) ：在read(byte b[ ]) 方法的基础上增加了 off 参数（偏移量）和 len 参数（要读取的最大字节数）。
• skip(long n) ：忽略输入流中的 n 个字节 ,返回实际忽略的字节数。

• available() ：返回输入流中可以读取的字节数。
• close() ：关闭输入流释放相关的系统资源。

从 Java 9 开始，InputStream 新增加了多个实用的方法：

• readAllBytes() ：读取输入流中的所有字节，返回字节数组。
• readNBytes(byte[] b, int off, int len) ：阻塞直到读取 len 个字节。

• transferTo(OutputStream out) ： 将所有字节从一个输入流传递到一个输出流。

2.2 OutputStream（字节输出流）

OutputStream用于将数据（字节信息）写入到目的地（通常是文件），java.io.OutputStream抽象类是所有字节输出流的父类。

OutputStream 常用方法 ：

• write(int b) ：将特定字节写入输出流。
• write(byte b[ ]) : 将数组b 写入到输出流，等价于 write(b, 0, b.length) 。
• write(byte[] b, int off, int len) : 在write(byte b[ ]) 方法的基础上增加了 off 参数（偏移量）和 len 参数（要读取的最大字节数）。
• flush() ：刷新此输出流并强制写出所有缓冲的输出字节。

• close() ：关闭输出流释放相关的系统资源。

3. 字符流

3.1 Reader（字符输入流）

Reader用于从源头（通常是文件）读取数据（字符信息）到内存中，java.io.Reader抽象类是所有字符输入流的父类。

Reader 用于读取文本， InputStream 用于读取原始字节。

Reader 常用方法 ：

• read() : 从输入流读取一个字符。
• read(char[] cbuf) : 从输入流中读取一些字符，并将它们存储到字符数组 cbuf中，等价于 read(cbuf, 0, cbuf.length) 。
• read(char[] cbuf, int off, int len) ：在read(char[] cbuf) 方法的基础上增加了 off 参数（偏移量）和 len 参数（要读取的最大字节数）。

• skip(long n) ：忽略输入流中的 n 个字符 ,返回实际忽略的字符数。
• close() : 关闭输入流并释放相关的系统资源。

3.2 Writer（字符输出流）

Writer用于将数据（字符信息）写入到目的地（通常是文件），java.io.Writer抽象类是所有字符输出流的父类。

Writer 常用方法 ：

• write(int c) : 写入单个字符。
• write(char[] cbuf) ：写入字符数组 cbuf，等价于write(cbuf, 0, cbuf.length)。
• write(char[] cbuf, int off, int len) ：在write(char[] cbuf) 方法的基础上增加了 off 参数（偏移量）和 len 参数（要读取的最大字节数）。
• write(String str) ：写入字符串，等价于 write(str, 0, str.length()) 。
• write(String str, int off, int len) ：在write(String str) 方法的基础上增加了 off 参数（偏移量）和 len 参数（要读取的最大字节数）。
• append(CharSequence csq) ：将指定的字符序列附加到指定的 Writer 对象并返回该 Writer 对象。
• append(char c) ：将指定的字符附加到指定的 Writer 对象并返回该 Writer 对象。

• flush() ：刷新此输出流并强制写出所有缓冲的输出字符。
• close():关闭输出流释放相关的系统资源。

4. 字节缓冲流

IO 操作是很消耗性能的，缓冲流将数据加载至缓冲区，一次性读取/写入多个字节，从而避免频繁的 IO 操作，提高流的传输效率。

字节缓冲流这里采用了装饰器模式来增强 InputStream 和OutputStream子类对象的功能。

5. 字符缓冲流

BufferedReader （字符缓冲输入流）和 BufferedWriter（字符缓冲输出流）类似于 BufferedInputStream（字节缓冲输入流）和BufferedOutputStream（字节缓冲输入流），内部都维护了一个字节数组作为缓冲区。不过，前者主要是用来操作字符信息。

6. 打印流

System.out 实际是用于获取一个 PrintStream 对象，print方法实际调用的是 PrintStream 对象的 write 方法。

PrintStream 属于字节打印流，与之对应的是 PrintWriter （字符打印流）。PrintStream 是OutputStream 的子类，PrintWriter 是 Writer 的子类。

public class PrintStream extends FilterOutputStream
    implements Appendable, Closeable {
}
public class PrintWriter extends Writer {
}