Java I/O的机制

前言

       I/O问题是整个人机交互的核心问题，同样Java提供了丰富的操作I/O的类，此处只讨论java.io包中的63个类(除去Exception类和Error类)，根据数据格式和传输方式可以分成四类(平时可能使用最多的是字节流和字符流):

(1)基于字节操作的I/O接口:InputStream和OutputStream
(2)基于字符操作的I/O接口:Reader和Writer
(3)基于磁盘操作的I/O接口:File
(4)基于网络操作的I/O接口:Socket

1、基于字节的I/O操作接口

       基于字节操作的I/O接口输入和输出分别是InputStream和OutputStream，InputStream的类层次结构如下所示（输入流根据数据类型和操作方式又被划分为若干个子类）:

InputStream提供的主要方法:

public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException;

OutputStream的类层次结构与InputStream的结构类似:

public void write(byte b[], int off, int len) throws IOException;

至于每个子类的具体操作方式和处理字节流的方式参考jdk1.8文档。

2、基于字符的I/O操作接口

       在实际的磁盘操作或是网络操作中，操作的都是字节，而并不是字符，之所以有字符流之说是因为在实际程序中经常使用字符或者字符串，为了操作方便提供字符I/O接口。而不同的字符使用的编码不尽相同，这给在转换成字节时如果使用了不恰当的解码规则就会产生乱码，同时编解码本身也是一个耗时的操作。
       基于字符操作的I/O接口输入和输出分别是Reader和Writer，Reader的类层次结构如下所示:

Reader提供的主要方法:

/*** Reads characters into a portion of an array.  This method will block* until some input is available, an I/O error occurs, or the end of the* stream is reached.** @param      cbuf  Destination buffer* @param      off   Offset at which to start storing characters* @param      len   Maximum number of characters to read* @return     The number of characters read, or -1 if the end of the*             stream has been reached** @exception  IOException  If an I/O error occurs*/abstract public int read(char cbuf[], int off, int len) throws IOException;

Writer的类层次结构与Reader的结构类似:

Writer提供的主要方法:

/*** Writes a portion of an array of characters.** @param  cbuf  Array of characters* @param  off   Offset from which to start writing characters* @param  len   Number of characters to write* @throws  IOException   If an I/O error occurs*/abstract public void write(char cbuf[], int off, int len) throws IOException;

3、字节与字符的转化接口

       数据持久化到磁盘或者在网络上传输的时候都是以字节形式处理的，Java针对字节与字符的转化提供了相应的接口:InputStreamReader和InputStreamWriter。InputStreamReader将字节流解码成字符，InputStreamWriter将字节流编码成字符，不管编码解码均须注意采用的字符集，两种转换均采用了适配器模式（通过InputStreamReader或者InputStreamWriter将InputStream适配成Reader或者Writer）。
字符解码过程(在StreamDecode中存在InputStream和Charset对象用于转化):

字符编码过程(StreamEncoder中存在OutputStream和Charset对象用于转化):

4、File

5、Socket