理解Java基础IO相关的知识，需要从以下几个点取理解
- 什么是IO流？
- Java IO基础类是怎么设计的，从数据传输方式，数据操作上分析？
- Java IO基础四个抽象类和其实现源码？
- Java IO涉及的设计模式？
IO相关概念
IO理解分类 - 从传输方式上
从数据传输方式或者说是运输方式角度看，可以将 IO 类分为：
1、字节流 2、字符流
字节流和字符流的区别：
- 字节流读取单个字节，字符流读取单个字符（一个字符根据编码的不同，对应的字节也不同，如 UTF-8 编码是 3 个字节，中文编码是 2 个字节。）
- 字节流用来处理二进制文件（图片、MP3、视频文件），字符流用来处理文本文件（可以看做是特殊的二进制文件，使用了某种编码，人可以阅读）。
简而言之，字节是个计算机看的，字符才是给人看的。
字节转字符Input/OutputStreamReader/Writer
编码就是把字符转换为字节，而解码是把字节重新组合成字符。
如果编码和解码过程使用不同的编码方式那么就出现了乱码。
- GBK 编码中，中文字符占 2 个字节，英文字符占 1 个字节；
- UTF-8 编码中，中文字符占 3 个字节，英文字符占 1 个字节；
- UTF-16be 编码中，中文字符和英文字符都占 2 个字节。
UTF-16be 中的 be 指的是 Big Endian，也就是大端。相应地也有 UTF-16le，le 指的是 Little Endian，也就是小端。
Java 使用双字节编码 UTF-16be，这不是指 Java 只支持这一种编码方式，而是说 char 这种类型使用 UTF-16be 进行编码。char 类型占 16 位，也就是两个字节，Java 使用这种双字节编码是为了让一个中文或者一个英文都能使用一个 char 来存储。
IO理解分类 - 从数据操作上
从数据来源或者说是操作对象角度看，IO 类可以分为：
- 文件（file）：FileInputStream、FileOutputStream、FileReader、FileWriter
- 数组（[]）：
- 字节数组（byte[]）：ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream
- 字符数组（char[]）：CharArrayReader、CharArrayWriter
- 管道操作：PipedInputStream、PipedOutputStream、PipedReader、PipedWriter
- 基本数据类型：DataInputStream、DataOutputStream
- 缓冲操作：BufferedInputStream、BufferedOutputStream、BufferedReader、BufferedWriter
- 打印：PrintStream、PrintWriter
- 对象序列化反序列化：ObjectInputStream、ObjectOutputStream
- 转换：InputStreamReader、OutputStreWriter
- 字符串（String）Java8中已废弃：StringBufferInputStream、StringBufferOutputStream、StringReader、StringWriter
IO核心四个超类和常用方法
基本的是 4 个抽象类：InputStream、OutputStream、Reader、Writer。最基本的方法也就是一个读 read() 方法、一个写 write() 方法。
- InputStream 类
public abstract int read() // 读取数据 public int read(byte b[]) // 将读取到的数据放在 byte 数组中，该方法实际上是根据下面的方法实现的，off 为 0，len 为数组的长度 public int read(byte b[], int off, int len) // 从第 off 位置读取 len 长度字节的数据放到 byte 数组中，流是以 -1 来判断是否读取结束的 public long skip(long n) // 跳过指定个数的字节不读取，想想看电影跳过片头片尾 public int available() // 返回可读的字节数量 public void close() // 读取完，关闭流，释放资源 public synchronized void mark(int readlimit) // 标记读取位置，下次还可以从这里开始读取，使用前要看当前流是否支持，可以使用 markSupport() 方法判断 public synchronized void reset() // 重置读取位置为上次 mark 标记的位置 public boolean markSupported() // 判断当前流是否支持标记流，和上面两个方法配套使用
- OutputStream 类
public abstract void write(int b) // 写入一个字节，可以看到这里的参数是一个 int 类型，对应上面的读方法，int 类型的 32 位，只有低 8 位才写入，高 24 位将舍弃。 public void write(byte b[]) // 将数组中的所有字节写入，和上面对应的 read() 方法类似，实际调用的也是下面的方法。 public void write(byte b[], int off, int len) // 将 byte 数组从 off 位置开始，len 长度的字节写入 public void flush() // 强制刷新，将缓冲中的数据写入 public void close() // 关闭输出流，流被关闭后就不能再输出数据了
- Reader 类
public int read(java.nio.CharBuffer target) // 读取字节到字符缓存中 public int read() // 读取单个字符 public int read(char cbuf[]) // 读取字符到指定的 char 数组中 abstract public int read(char cbuf[], int off, int len) // 从 off 位置读取 len 长度的字符到 char 数组中 public long skip(long n) // 跳过指定长度的字符数量 public boolean ready() // 和上面的 available() 方法类似 public boolean markSupported() // 判断当前流是否支持标记流 public void mark(int readAheadLimit) // 标记读取位置，下次还可以从这里开始读取，使用前要看当前流是否支持，可以使用 markSupport() 方法判断 public void reset() // 重置读取位置为上次 mark 标记的位置 abstract public void close() // 关闭流释放相关资源
- Writer 类
public void write(int c) // 写入一个字符 public void write(char cbuf[]) // 写入一个字符数组 abstract public void write(char cbuf[], int off, int len) // 从字符数组的 off 位置写入 len 数量的字符 public void write(String str) // 写入一个字符串 public void write(String str, int off, int len) // 从字符串的 off 位置写入 len 数量的字符 public Writer append(CharSequence csq) // 追加吸入一个字符序列 public Writer append(CharSequence csq, int start, int end) // 追加写入一个字符序列的一部分，从 start 位置开始，end 位置结束 public Writer append(char c) // 追加写入一个 16 位的字符 abstract public void flush() // 强制刷新，将缓冲中的数据写入 abstract public void close() // 关闭输出流，流被关闭后就不能再输出数据了
IO设计模式 - 外观设计模式
Java I/O 使用了装饰者模式来实现。以 InputStream 为例，
- InputStream 是抽象组件；
- FileInputStream 是 InputStream 的子类，属于具体组件，提供了字节流的输入操作；
- FilterInputStream 属于抽象装饰者，装饰者用于装饰组件，为组件提供额外的功能。例如 BufferedInputStream 为 FileInputStream 提供缓存的功能。
实例化一个具有缓存功能的字节流对象时，只需要在 FileInputStream 对象上再套一层 BufferedInputStream 对象即可。
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(filePath); BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(fileInputStream);
DataInputStream 装饰者提供了对更多数据类型进行输入的操作，比如 int、double 等基本类型。
IO常见类的使用
Java 的 I/O 大概可以分成以下几类：
- 磁盘操作：File
- 字节操作：InputStream 和 OutputStream
- 字符操作：Reader 和 Writer
- 对象操作：Serializable
- 网络操作：Socket
File相关
File 类可以用于表示文件和目录的信息，但是它不表示文件的内容。
递归地列出一个目录下所有文件：
public static void listAllFiles(File dir) { if (dir == null || !dir.exists()) { return; } if (dir.isFile()) { System.out.println(dir.getName()); return; } for (File file : dir.listFiles()) { listAllFiles(file); } }
字节流相关
public static void copyFile(String src, String dist) throws IOException { FileInputStream in = new FileInputStream(src); FileOutputStream out = new FileOutputStream(dist); byte[] buffer = new byte[20 * 1024]; // read() 最多读取 buffer.length 个字节 // 返回的是实际读取的个数 // 返回 -1 的时候表示读到 eof，即文件尾 while (in.read(buffer, 0, buffer.length) != -1) { out.write(buffer); } in.close(); out.close(); }
实现逐行输出文本文件的内容
public static void readFileContent(String filePath) throws IOException { FileReader fileReader = new FileReader(filePath); BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(fileReader); String line; while ((line = bufferedReader.readLine()) != null) { System.out.println(line); } // 装饰者模式使得 BufferedReader 组合了一个 Reader 对象 // 在调用 BufferedReader 的 close() 方法时会去调用 Reader 的 close() 方法 // 因此只要一个 close() 调用即可 bufferedReader.close(); }
序列化 & Serializable & transient
序列化就是将一个对象转换成字节序列，方便存储和传输。
- 序列化：ObjectOutputStream.writeObject()
- 反序列化：ObjectInputStream.readObject()
不会对静态变量进行序列化，因为序列化只是保存对象的状态，静态变量属于类的状态。
Serializable
序列化的类需要实现 Serializable 接口，它只是一个标准，没有任何方法需要实现，但是如果不去实现它的话而进行序列化，会抛出异常。
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException { A a1 = new A(123, "abc"); String objectFile = "file/a1"; ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(objectFile)); objectOutputStream.writeObject(a1); objectOutputStream.close(); ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream(objectFile)); A a2 = (A) objectInputStream.readObject(); objectInputStream.close(); System.out.println(a2); } private static class A implements Serializable { private int x; private String y; A(int x, String y) { this.x = x; this.y = y; } @Override public String toString() { return "x = " + x + " " + "y = " + y; } }
transient
transient 关键字可以使一些属性不会被序列化。
ArrayList 中存储数据的数组 elementData 是用 transient 修饰的，因为这个数组是动态扩展的，并不是所有的空间都被使用，因此就不需要所有的内容都被序列化。通过重写序列化和反序列化方法，使得可以只序列化数组中有内容的那部分数据。
private transient Object[] elementData;
Java 中的网络支持：
- InetAddress：用于表示网络上的硬件资源，即 IP 地址；
- URL：统一资源定位符；
- Sockets：使用 TCP 协议实现网络通信；
- Datagram：使用 UDP 协议实现网络通信。
InetAddress
没有公有的构造函数，只能通过静态方法来创建实例。
InetAddress.getByName(String host); InetAddress.getByAddress(byte[] address);
URL
可以直接从 URL 中读取字节流数据。
public static void main(String[] args) throws IOException { URL url = new URL("http://www.baidu.com"); /* 字节流 */ InputStream is = url.openStream(); /* 字符流 */ InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is, "utf-8"); /* 提供缓存功能 */ BufferedReader br = new BufferedReader(isr); String line; while ((line = br.readLine()) != null) { System.out.println(line); } br.close(); }
Sockets
- ServerSocket：服务器端类
- Socket：客户端类
- 服务器和客户端通过 InputStream 和 OutputStream 进行输入输出。
Datagram
- DatagramSocket：通信类
- DatagramPacket：数据包类
常见问题
- Java 字节读取流的read方法返回int的原因
https://blog.csdn.net/congwiny/article/details/18922847
