一. IO流概念

首先給大家來解釋一下 “IO流” 這個概念，如果我們連 IO流 是個啥都不知道，也就沒必要繼續(xù)往下看了。在這里會從兩部分展開介紹IO流，即 “IO” 與 “流” 。

1. IO

IO其實代表的是兩個內(nèi)容，即 “I” 與 “O”，它們分別是 “In” 與 “Out” 的縮寫。

In：輸入， 代表著能夠接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源對象，從外部設備把數(shù)據(jù)輸入到內(nèi)存；

Out：輸出， 代表著能夠產(chǎn)出數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源對象，從內(nèi)存中輸出數(shù)據(jù)到外部設備。

對我們來說，大家只需要記住，輸入與輸出都是以內(nèi)存為參照物的即可！

2. 流

接下來咱們再來看看什么是 “流”！請先在腦海里想一下，“流”是一種什么樣的形態(tài)？其實Java中各個API的命名都是很形象的，絕對都做到了見名知意，這里的“流”就是一個很形象的概念！可以說，流是一組有序的數(shù)據(jù)序列，能把數(shù)據(jù)從一個地方帶到另一個地方。根據(jù)數(shù)據(jù)流向的不同，可以分為輸入(Input)流和輸出(Output)流兩種。

• 輸入流：當我們的代碼程序需要 讀入數(shù)據(jù) 的時候，可以開啟一個連通 數(shù)據(jù)源 ****的流(輸入流) ，這個數(shù)據(jù)源可以是文件、內(nèi)存、數(shù)據(jù)庫，或是網(wǎng)絡連接。
• 輸出流：同樣的，當我們的代碼程序需要 輸出數(shù)據(jù) 的時候，也可以開啟一個連通 目的地 ****的流(輸出流)， 這個目的地一般是指我們的代碼程序。

你可以想象一下，我們的數(shù)據(jù)好像就是在數(shù)據(jù)源與目的地之間 “流動” 了起來。其實 流(stream)這個概念，一開始源于UNIX中的管道(pipe)概念 。 在UNIX中，管道是一條不間斷的字節(jié)流，用來實現(xiàn)程序或進程間的通信，或讀寫外圍設備、外部文件等。最后再給各位提取一下流的概念：

流是一組有順序的，有起點和終點的字節(jié)集合，是對數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偡Q或抽象。數(shù)據(jù)在兩設備間的傳輸稱為流，流的本質(zhì)是數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶匦钥梢詫⒘鞒橄鬄楦鞣N類，方便更直觀的進行數(shù)據(jù)操作。

3. IO流

最后，我們再把IO流的概念梳理一下。

程序中的數(shù)據(jù)需要移動傳輸，比如硬盤上的數(shù)據(jù)需要出現(xiàn)在顯示器上，從鍵盤輸入的內(nèi)容需要存儲在硬盤上，所有的這些操作都要進行數(shù)據(jù)傳輸，而在Java中負責進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g就是“IO流”。這是一種按順序讀寫數(shù)據(jù)的模式，它的特點是單向流動，數(shù)據(jù)會像自來水一樣在水管中流動，所以我們把它稱為IO流。

外部的數(shù)據(jù)輸入到計算機，計算機內(nèi)部的數(shù)據(jù)輸出到外部，這個實現(xiàn)的過程就是由IO流來完成的，且輸入和輸出都是以內(nèi)存為中心的。

• Input輸入：是把數(shù)據(jù)從各種外部的輸入設備(鍵盤、麥克風等)中讀入到內(nèi)存，例如，把文件從硬盤讀取到內(nèi)存，從網(wǎng)絡讀取數(shù)據(jù)到內(nèi)存等；
• Output輸出：指把數(shù)據(jù)從內(nèi)存輸出到各種外部設備(如顯示器、磁盤等)，例如，把數(shù)據(jù)從內(nèi)存寫入到文件，把數(shù)據(jù)從內(nèi)存輸出到網(wǎng)絡等。

我們之所以要以內(nèi)存為中心，是因為代碼要運行在內(nèi)存中，這就需要各種數(shù)據(jù)都必須進入到內(nèi)存中進行處理。大家要注意，IO流對數(shù)據(jù)的處理，只能按照數(shù)據(jù)序列的順序來進行，即前一個數(shù)據(jù)處理完之后才能處理后一個數(shù)據(jù)，否則會產(chǎn)生異常。

二. 作用

那么根據(jù)上面對IO流的描述，我們就可以搞清楚出IO流的核心作用，如下：

IO流可以在數(shù)據(jù)源和目的地之間搭建一個傳輸通道，用于處理設備與代碼程序之間的數(shù)據(jù)傳輸，設備是指硬盤、內(nèi)存、數(shù)據(jù)庫、鍵盤錄入、網(wǎng)絡等。

一言以蔽之，IO流屏蔽了實際的設備處理數(shù)據(jù)細節(jié)，我們不必關心其內(nèi)部具體的流動過程，只需知道IO流是用來處理設備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)募纯伞?/p>

三. 分類

如果你只看上面IO流的概念，感覺也沒有什么難度，但是關于IO流的學習，最難的是分類太多。IO流有著不同的劃分維度，如果我們根據(jù)這些不同的標準來分類的話，可以分類如下：

• 按IO流的流動方向分為： 輸入流和輸出流；
• 按IO流的數(shù)據(jù)單位分為： 字節(jié)流和字符流；
• 按IO流的不同功能分為： 節(jié)點流和處理流。

接下來會分別解釋一下這幾種類型。

1. 輸入流與輸出流

從IO流的流動方向上，我們知道IO流可以分為輸入流與輸出流，但不少初學者總是分不清輸入流與輸出流，甚至會把兩者搞反。所以接下來就再明確一下輸入流與輸出流的區(qū)別，我們來看下圖：

在上圖中，我們以家中自來水的進水與出水來形象的比喻輸入流與輸出流。

• 自來水公司相當于是數(shù)據(jù)源，我們家中的房子就相當于是目的地；
• 自來水公司的水進入到我們家里，這就是自來水的輸入；
• 我們家中產(chǎn)生的污水，要排到污水處理廠，這就是自來水的輸出。

在這個供水、排水的過程中，我們可以想一下，輸入、輸出是不是一個相對的概念呢？那么相對于哪個角色呢？沒錯！輸入、輸出都是相對于我們的房子來說的，進入到房子叫做輸入，從房子流出就叫做輸出。所以房子就是輸入和輸出的參照物，這就和內(nèi)存是IO流的輸入、輸出參照物一樣！

最后，再把上圖中的各角色明確一下：

• 數(shù)據(jù)源： 上圖中自來水公司的水池，用于提供自來水(數(shù)據(jù))；
• 輸入流： 從自來水公司進到房子里的管道，攜帶著具體的數(shù)據(jù)家里來；
• 目的地： 上圖中的房子，這代表著我們項目的代碼程序，或者說是內(nèi)存；
• 輸出流： 從家中流出到污水廠的管道流，攜帶著具體的數(shù)據(jù)到污水廠；
• 數(shù)據(jù)目標： 最后的污水廠，這是用于持久化存儲污水(數(shù)據(jù))的地方，其實也是一種數(shù)據(jù)源。

所以，IO流中的輸入流與輸出流，入與出都是相對于內(nèi)存而言的。從某個數(shù)據(jù)源讀取數(shù)據(jù)到內(nèi)存中，被稱為輸入流；從內(nèi)存中把數(shù)據(jù)持久化保存到其他設備上，則被稱為輸出流。簡單一句話，流向內(nèi)存是輸入流，流出內(nèi)存的輸出流。 我們再來看下圖：

另外要注意，我們可以從輸入流中讀取信息，但不能對它寫；可以對輸出流進行寫操作，但不能對其讀。所以輸入也叫做讀取數(shù)據(jù)，輸出也叫做作寫出數(shù)據(jù)！

2. 字節(jié)流與字符流

上面說了，按照數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)單位不同，可以把IO流分為字節(jié)流與字符流，兩者的區(qū)別如下：

• 字節(jié)流： 字節(jié)流是以字節(jié)(8bit)為單位進行數(shù)據(jù)的按序傳輸，一次讀取或寫入一個字節(jié)(8位)的二進制數(shù)據(jù)， 字節(jié)流能處理所有類型的數(shù)據(jù)(如圖片、音頻、視頻等) ；
• 字符流： 字符流以字符為單位進行數(shù)據(jù)的按序傳輸，根據(jù)碼表映射字符，一次讀取或寫入一個字符(可能是多個字節(jié))，一次讀入或寫出16位二進制數(shù)據(jù)， 字符流只能處理文本文件中的字符類型數(shù)據(jù) 。

字節(jié)流和字符流的這些區(qū)別，主要是因為Java一個字節(jié)的空間是1個Byte，即8位；而一個字符的空間是2個Byte，即16位。另外Java的字節(jié)是有符號類型，字符是無符號類型！

另外我們還知道，計算機中的一切文件數(shù)據(jù)(文本、圖片、視頻等)在存儲時，都是以二進制的形式保存的，即都是一個一個的字節(jié)，在傳輸時也同樣如此。所以，字節(jié)流可以傳輸任意類型的文件數(shù)據(jù)。在操作流的時候，我們要時刻明確，無論使用什么樣的流，底層傳輸?shù)氖冀K為二進制數(shù)據(jù)。

但如果我們需要讀寫的內(nèi)容是字符，并且字符不全是單字節(jié)表示的ASCII字符。有很多的字符是用Unicode編碼表示的，采用的是雙字節(jié)，而InputerStream是用來處理單字節(jié)的，在處理字符文本時不是很方便，所以就需要有一種可以高效處理字符的流。字符流的本質(zhì)其實也是基于字節(jié)流的，所以字節(jié)流和字符流的原理其實也是相同的，只不過處理的數(shù)據(jù)單位大小不同而已。一般情況下，Java所有關于IO流的API，后綴是Stream的是字節(jié)流，后綴是Reader和Writer的是字符流。但你可能會問，我們在開發(fā)時，到底是要選擇字節(jié)流還是字符流呢？

答案就是，對于字節(jié)流和字符流，如果我們只是想處理純文本數(shù)據(jù)，可以優(yōu)先考慮字符流，除此之外盡量使用字節(jié)流。

3. 節(jié)點流與處理流

另外如果從IO流的功能角度來看，IO流可以分為節(jié)點流和處理流，兩者有以下區(qū)別。

節(jié)點流，可以直接與數(shù)據(jù)源相連，進行讀入或寫出。

但如果我們直接使用節(jié)點流進行操作，讀寫并不方便，所以為了更快的讀寫文件，就有了處理流。

處理流，一般會與節(jié)點流一起使用，在節(jié)點流的基礎上，再套接一層，套接在節(jié)點流上的就是處理流。

四. 使用場景

總之，Java中有種類豐富且功能強大的IO流機制，包含了多種流類型，例如：字節(jié)流、字符流、緩沖流、數(shù)據(jù)流、對象流等。我們利用這些流，可以進行文件讀寫、網(wǎng)絡傳輸、圖片處理、音頻視頻處理等場景。

五. 結語

至此，就在今天的這篇文章中給大家科普了IO流的基本概念，今天的重點如下：

• IO流是一種流式的數(shù)據(jù)輸入/輸出模型，負責在數(shù)據(jù)源和目的地之間搭建一個傳輸通道，用于處理設備與代碼程序之間的數(shù)據(jù)傳輸；
• 輸入與輸出都是針對內(nèi)存而言的；
• 字節(jié)流是以字節(jié)(8bit)為單位進行數(shù)據(jù)的按序傳輸，一次讀取或寫入一個字節(jié)(8位)的二進制數(shù)據(jù)；
• 字符流以字符為單位進行數(shù)據(jù)的按序傳輸，根據(jù)碼表映射字符，一次讀取或寫入一個字符(可能是多個字節(jié))。

以上就是學習Java之IO流的基礎概念詳解的詳細內(nèi)容，更多關于Java IO流的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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