面试官：请谈谈 Java 中的 I/O 流

Java 的 I/O 流

I/O 即 Input/Output，I/O 用来处理设备之间的数据传输，比如：从磁盘中读写文件、在网络中传输数据等。

在 Java 中，对于 I/O 的操作是以流（Stream）的方式进行的，在 java.io 包中提供了多种流的类和接口，用来操作各种类型的数据，并通过标准的方法输入（read）和输出（write）数据。

流的分类

抽象父类：InputStream OutputStream Reader Writer；

1. 按照流的流向，分为：输入流和输出流；

2. 按照流中操作的数据单位，分为：字节流（8 bit）和字符流（16 bit）；

   • 字节流：InputStream OutputStream;
   • 字符流：Reader Writer;

3. 按照流是否直接与特定的地方（如磁盘、内存、设备等）相连，分为：节点流和处理流；

   • 节点流：可以从或者向一个特定的节点读写数据的流，如：FileReader 类；

     常见节点流：

     • 文件流：FileInputStream FileReader 等以 File 开头的流；

   • 处理流：是对一个已存在流的封装，如：BufferedReader 类。处理流的构造方法总是要传入一个其他流对象作为参数，一个流对象经过处理流的包装，称为流的连接。注意：关闭流的时候要先关闭外层的流，再关闭内层的流（但是关闭外层的流时会自动关闭内层的流，所以只需要关闭外层的流）；

     常见的处理流：

     • 缓冲流：BufferedInputStream BufferedReader 等以 Buffered 开头的流，增加缓冲功能，避免频繁读写硬盘，提高了数据传输效率，BufferedWriter 和 BufferedOutputStream 提供了 flush() 方法，作用是将缓冲区的数据刷新到基础流中，当缓冲区满了会自动刷新，我们不需要显式调用 flush()，除非需要立即用到当前缓冲区的数据；

     • 转换流：InputStreamReader --> 继承自 Reader，OutputStreamWriter --> 继承自 Writer，实现字节流与字符流之间的转换；

       InputStreamReader：byte 转 char（解码）；OutputStreamWriter：char 转 byte（编码）。

     • 数据流：DataInputStream DataOutputStream ，提供方法读写 Java 基础数据类型；

     • 打印流：PrintStream --> 继承自 FilterOutputStream --> 继承自 OutputStream；PrintWriter 继承自 Writer；这两个类提供了带两个参数的构造方法，可以实现自动 flush()；注意：打印流的 print 方法不会抛出异常；

       public PrintStream(OutputStream out, boolean autoFlush);
       public PrintWriter(Writer out, boolean autoFlush);

NIO

NIO（New IO，Non-Bolcking IO）是 Java 1.4 引入的一套新的 IO API，NIO 与原来的 IO 起着同样的作用，但是 NIO 实现的方式不一样，NIO 支持面向缓冲区的、基于通道的操作，而 IO 是面向流的。NIO 以更高效的方式读写文件。从 JDK 1.7 开始，Java 扩展了 NIO，添加了 java.nio.file 包，提供了 Path, Paths, Files 等类和接口，增强了对文件处理的支持。（注意：Paths 类已经不推荐使用，在未来可能会被废弃）

关于 Path 接口和 Files 类的一些常用方法：

Path

// 写文件：获取输出流，用来写数据进文件里
// 注意，Path.of 创建的 Path 对象只是对一个可能存在的文件的引用，不保证存在这个文件，如要确定，应调用 java.nio.file.Files.exists()方法
OutputStream out = Files.newOutputStream(Path.of("E:/szu.html"));

Files

// 写文件
Files.write(Path path, byte[] file);
// 读文件
Files.readAllBytes(Path path);

if (Files.isDirectory(Path.of(""))) {
    
    // 打印当前目录下的所有文件, forEach 里的 path 类型是 java.nio.file.Path
    Files.list(Path.of("")).forEach(path -> System.out.println(path));

    // 打印指定后缀的所有文件
    Files.list(Path.of(""))
        .filter(path -> path.toString().endswith(".pdf"))
        .forEach(System.out::println);
}

参考资料：

1. 尚硅谷 Java 入门
2. Java 节点流和处理流的区别