1. 什么是IO流

Java对数据的操作是通过流的方式，IO是java中实现输入输出的基础，它可以很方便的完成数据的输入输出操作，Java把不同的输入输出抽象为流，通过流的方式允许Java程序使用相同的方式来访问不同的输入、输出。

IO又分为流IO（java.io）和块IO(java.nio)，Java.io是大多数面向数据流的输入/输出类的主要软件包。此外，Java也对块传输提供支持，在核心库 java.nio中采用的便是块IO。流IO的好处是简单易用，缺点是效率较低。块IO效率很高，但编程比较复杂。

2. IO流原理

IO流是基于流的概念，它将数据的输入和输出看作是一个连续的流。数据从一个地方流向另一个地方，流的方向可以是输入（读取数据）或输出（写入数据）。Java中的IO流分为字节流和字符流两种类型，分别用于处理字节数据和字符数据。

IO流的原理是通过流的管道将数据从源头传输到目标地。源头可以是文件、网络连接、内存等，而目标地可以是文件、数据库、网络等。IO流提供了一组丰富的类和方法来实现不同类型的输入和输出操作。

3. IO流分类

Java中的IO流可以按照数据的类型和流的方向进行分类。

3.1 按数据类型分类

• 字节流（Byte Stream）：以字节为单位读写数据，适用于处理二进制数据，如图像、音频、视频等。常见的字节流类有InputStream和OutputStream。
• 字符流（Character Stream）：以字符为单位读写数据，适用于处理文本数据。字符流会自动进行字符编码和解码，可以处理多国语言字符。常见的字符流类有Reader和Writer。

3.2 按流的方向分类

• 输入流（Input Stream）：用于读取数据。输入流从数据源读取数据，如文件、网络连接等。常见的输入流类有FileInputStream、ByteArrayInputStream、SocketInputStream等。
• 输出流（Output Stream）：用于写入数据。输出流将数据写入到目标地，如文件、数据库、网络等。常见的输出流类有FileOutputStream、ByteArrayOutputStream、SocketOutputStream等。

4. IO流的使用场景

IO流主要用于处理输入和输出操作，适用于以下场景：

• 读写文件：IO流可以方便地读取和写入文件中的数据，从而实现文件的读写操作，例如读取配置文件、处理日志文件、读取用户上传的文件等。
• 网络通信：IO流可以用于处理网络通信中的数据输入和输出，例如通过Socket进行网络通信时，可以使用IO流来传输数据。
• 数据库操作：IO流可以将数据从程序中传输到数据库中，或者从数据库中读取数据到程序中，从而实现数据库的读写操作。
• 内存操作：IO流也可以用于处理内存中的数据输入和输出，例如通过ByteArrayInputStream和ByteArrayOutputStream可以在内存中读写数据。
• 用户交互：IO流可以用于处理用户输入和输出，例如从控制台读取用户输入的数据，或者向控制台输出提示信息和结果。

5. 常用的IO流类

Java提供了许多IO流类来满足不同的需求，下面介绍一些常用的IO流类：

5.1 字节流类

• InputStream：用于从输入源读取字节数据的抽象类。
• FileInputStream：从文件中读取字节数据的类。
• ByteArrayInputStream：从字节数组中读取字节数据的类。
• BufferedInputStream：提供缓冲功能的字节输入流类。
• DataInputStream：读取基本数据类型的字节输入流类。

import java.io.*;

public class ByteStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建一个文件输入流
            FileInputStream fis = new FileInputStream("example.txt");

            // 创建一个缓冲输入流，提高读取效率
            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);

            // 创建一个字节数组输出流
            ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();

            // 读取文件内容到字节数组输出流中
            int data;
            while ((data = bis.read()) != -1) {
                bos.write(data);
            }

            // 将字节数组输出流中的内容转换为字节数组
            byte[] byteArray = bos.toByteArray();

            // 打印输出字节数组内容
            System.out.println(new String(byteArray));

            // 关闭流
            bis.close();
            bos.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

5.2 字符流类

• Reader：用于从输入源读取字符数据的抽象类。
• FileReader：从文件中读取字符数据的类。
• BufferedReader：提供缓冲功能的字符输入流类。
• InputStreamReader：将字节流转换为字符流的类。

import java.io.*;

public class CharacterStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建一个文件输入流，用于读取文件中的字符数据
            FileInputStream fis = new FileInputStream("example.txt");

            // 将字节流转换为字符流，用于读取字符数据
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis);

            // 创建一个缓冲字符输入流，提高读取效率
            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);

            // 读取文件内容并打印输出
            String line;
            while ((line = br.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }

            // 关闭流
            br.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

5.3 输入输出流类

• OutputStream：用于向输出目标写入字节数据的抽象类。
• FileOutputStream：将字节数据写入文件的类。
• ByteArrayOutputStream：将字节数据写入字节数组的类。
• BufferedOutputStream：提供缓冲功能的字节输出流类。
• DataOutputStream：将基本数据类型写入输出流的类。

import java.io.*;

public class OutputStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建一个文件输出流，用于向文件中写入字节数据
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("example.txt");

            // 创建一个缓冲字节输出流，提高写入效率
            BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);

            // 创建一个字节数组输出流，用于将数据写入字节数组中
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();

            // 创建一个数据输出流，用于将基本数据类型写入输出流中
            DataOutputStream dos = new DataOutputStream(baos);

            // 写入数据到输出流中
            dos.writeInt(123);
            dos.writeDouble(3.14);
            dos.writeUTF("Hello, world!");

            // 将数据写入文件
            bos.write(baos.toByteArray());

            // 关闭流
            dos.close();
            bos.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

5.4 字符输出流类

• Writer：用于向输出目标写入字符数据的抽象类。
• FileWriter：将字符数据写入文件的类。
• BufferedWriter：提供缓冲功能的字符输出流类。
• OutputStreamWriter：将字节流转换为字符流的类。

import java.io.*;

public class WriterExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建一个文件输出流，用于向文件中写入字符数据
            FileWriter fw = new FileWriter("example.txt");

            // 创建一个缓冲字符输出流，提高写入效率
            BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);

            // 创建一个字符数组输出流，用于将字符数据写入字符数组中
            CharArrayWriter caw = new CharArrayWriter();

            // 创建一个字符输出流，用于将字符数据写入输出流中
            PrintWriter pw = new PrintWriter(caw);

            // 写入数据到输出流中
            pw.println("Hello, world!");
            pw.println("This is a test.");

            // 将数据写入文件
            bw.write(caw.toCharArray());

            // 关闭流
            pw.close();
            bw.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}