Java IO 是 Java 的一套 API, 用于读入和写出数据(输入和输出)。Java IO API 位于 java.io package。实际上 java.io package 没有解决所有的输入输出情况，例如，web 页面没有包含在 Java IO package 里面，而是由 Java 企业版本的 servlet 和 HTTP package 处理。

Java IO package 关注文件、网络流(Network Stream), 内存缓冲区(internal memory buffer)的输入输出。Java IO package 没有包含用于打开网络套接字(Network socket) 的类。网络套接字由 Java Network API 打开，然后 Java IO 的 InputStream / OutputStream 从打开的套接字读入，或者向打开的套接字写出数据。

Java NIO 用于处理非阻塞的输入输出操作。

Input 和 Output

最常见的数据源或目的地有：

文件

管道

网络连接

内存缓冲区

System.in, System.out, System.error

本质的数据流动请求如下

Source -> Program -> Destination

Stream

Stream 是 Java IO 的核心概念。Stream  是一个无尽头的数据流，可以从一个 Stream 读取数据，也可以向一个 Stream 写入数据。Stream 没有下标，也不能向前向后地移动，和数组不一样。

Stream 可以简单分为基于字节(byte based)，或者基于字符(character based)。

基于字节的 stream 一般叫做 xxxxxxStream，例如 InputStream, OutputStream。这些 stream 一次只读入或写出一个字节，除了 DataInputStream / DataOutputStream。DataInputStream / DataOutputStream 用于处理 int / long / boolean 等类型。

基于字符的 stream 一般叫做 xxxxxxReader 或 xxxxxxWriter。

程序通过 InputStream 或者 Reader 读入数据，通过 OutputStream 或者 Writer 写出数据。

Source -> InputStream / Reader -> Program

Program -> OutputStream / Writer -> Destination

如果需要写组件用于输入或输出，尽量让组件依赖于 InputStream / OutputSteam，而不是他们的具体子类，使得代码更加灵活应变。例如

InputStream is = new FileInputStream(filepath);

OutputSteam os = new FileOutputStream(filepath);

一次从文件读取一个字节是非常慢的，使用 BufferedInputStream 一次读取一大块数据会快很多。例子

InputStream is = new BufferedInputStream(new FileInputStream("/tmp/tony/a.txt"));

缓冲(buffer) 也适用于 OutputStream，用于批量写出到硬盘。

InputStream 和 OutputStream

InputStream 是 Java IO API 中所有 input stream 的基础类。InputSream 下面的子类有 FileInputStream, BufferedInputStream。 InputStream 例子

            InputStream is = new FileInputStream("/tmp/tony/a.txt");

            int data = is.read();

            while(data != -1){

                System.out.print((char)data);

                data = is.read();

            }

FileInputStream 是 InputStream 的子类。例子中省略了异常的处理。

当 read() 方法返回 -1 时，说明 stream 以及没有内容可以读取了。-1 是 int 值，而不是 byte 或 short 值。

read(byte[]) 方法一次读取字节数组，返回读入的字节数。read(byte[]) 比一次只读取一个字节的 read() 要快。每次都需要检查 read(byte[]) 的返回值，来了解读取的数据大小。

mark() 和 reset() 方法主要用于实现解释器，用到情况小。

OutputStream 是 Java IO API 中所有 output stream 的基础类。OutputStream 下面的子类有 FileOutputStream, BufferedOutputStrea。OutputStream 例子

            OutputStream os = new FileOutputStream("/tmp/tony/b.txt");

            byte[] b = {'h', 'e', 'l', 'l'};

            os.write(b);

            os.close();

write(byte[]) 方法将 byte 数组中的所有字节写入到 OutputStream 中

flush() 方法，将已经写出 OutputSteam 的数据清刷(写出)到底层的数据目的地。例如，如果 OutputStream 是 FileOutputStream，写出到 FileOutputStream 的字节还没有全部写出到硬盘。即使 java 代码已经将数据写出到 FileOutputStream，数据可能还在缓存区而已。通过 flush() 方法，可以确保数据都清刷到硬盘(或网络)。

close() 方法，用于关闭 stream。通常位于 final 代码块。

Reader 和 Writer

Reader 和 Writer 在 Java IO 中的功能类似于 InputStream 和 OutputStream，差异点在于 Reader 和 Writer 基于字符。

Reader 是 Java IO API 中又有 reader 的基础类。Reader 下面的子类有 BufferedReader, InputStreamReader, StringReader。例子

            Reader reader = new FileReader("/tmp/tony/a.txt");

            int data = reader.read();

            while(data != -1){

                System.out.print((char)data);

                data = reader.read();

            }

InputStream 一次返回 8 bit( 一个 byte ) 的值 (0 到 255)

Reader 一次返回 16 bit 的值 ( 0 到 65535)， 可能是一个或多个 byte，取决于文本采用的编码格式。

Reader 可以套在 InputStream 外面，来读取字符。

            InputStream is = new FileInputStream("/tmp/tony/a.txt");

            Reader rd = new InputStreamReader(is);

Writer 可以类似地套在 OutputStream 外面，写出字符。

            OutputStream os = new FileOutputStream("/tmp/tony/b.txt");

            Writer wt = new OutputStreamWriter(os);

            wt.write("qqq");

            wt.close();

Reader / Writer 子类的的组装

            Reader reader = new BufferedReader(new FileReader("/tmp/tony/a.txt"));

            Writer writer = new BufferedWriter(new FileWriter("/tmp/tony/c.txt"));

参考资料

Java IO Tutorial, jenkov