一. IO流概念

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

1. IO

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

In：輸入， 代表著能夠接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源對(duì)象，從外部設(shè)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(duì)象，從內(nèi)存中輸出數(shù)據(jù)到外部設(shè)備。

對(duì)我們來(lái)說(shuō)，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(lái)咱們?cè)賮?lái)看看什么是 “流”！請(qǐng)先在腦海里想一下，“流”是一種什么樣的形態(tài)？其實(shí)Java中各個(gè)API的命名都是很形象的，絕對(duì)都做到了見(jiàn)名知意，這里的“流”就是一個(gè)很形象的概念！可以說(shuō)，流是一組有序的數(shù)據(jù)序列，能把數(shù)據(jù)從一個(gè)地方帶到另一個(gè)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(dāng)我們的代碼程序需要 讀入數(shù)據(jù) 的時(shí)候，可以開(kāi)啟一個(gè)連通 數(shù)據(jù)源 ****的流(輸入流) ，這個(gè)數(shù)據(jù)源可以是文件、內(nèi)存、數(shù)據(jù)庫(kù)，或是網(wǎng)絡(luò)連接。
• 輸出流：同樣的，當(dāng)我們的代碼程序需要 輸出數(shù)據(jù) 的時(shí)候，也可以開(kāi)啟一個(gè)連通 目的地 ****的流(輸出流)， 這個(gè)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(dòng)” 了起來(lái)。其實(shí) 流(stream)這個(gè)概念，一開(kāi)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(lái)實(shí)現(xiàn)程序或進(jìn)程間的通信，或讀寫(xiě)外圍設(shè)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(diǎn)和終點(diǎn)的字節(jié)集合，是對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偡Q或抽象。數(shù)據(jù)在兩設(shè)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(lèi)，方便更直觀的進(jìn)行數(shù)據(jù)操作。

3. IO流

最后，我們?cè)侔袸O流的概念梳理一下。

程序中的數(shù)據(jù)需要移動(dòng)傳輸，比如硬盤(pán)上的數(shù)據(jù)需要出現(xiàn)在顯示器上，從鍵盤(pán)輸入的內(nèi)容需要存儲(chǔ)在硬盤(pán)上，所有的這些操作都要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而在Java中負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)就是“IO流”。這是一種按順序讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的模式，它的特點(diǎn)是單向流動(dòng)，數(shù)據(jù)會(huì)像自來(lái)水一樣在水管中流動(dòng)，所以我們把它稱為IO流。

外部的數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)輸出到外部，這個(gè)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程就是由IO流來(lái)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(shè)備(鍵盤(pán)、麥克風(fēng)等)中讀入到內(nèi)存，例如，把文件從硬盤(pán)讀取到內(nèi)存，從網(wǎng)絡(luò)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(shè)備(如顯示器、磁盤(pán)等)，例如，把數(shù)據(jù)從內(nèi)存寫(xiě)入到文件，把數(shù)據(jù)從內(nèi)存輸出到網(wǎng)絡(luò)等。

我們之所以要以內(nèi)存為中心，是因?yàn)榇a要運(yùn)行在內(nèi)存中，這就需要各種數(shù)據(jù)都必須進(jìn)入到內(nèi)存中進(jìn)行處理。大家要注意，IO流對(duì)數(shù)據(jù)的處理，只能按照數(shù)據(jù)序列的順序來(lái)進(jìn)行，即前一個(gè)數(shù)據(jù)處理完之后才能處理后一個(gè)數(shù)據(jù)，否則會(huì)產(chǎn)生異常。

二. 作用

那么根據(jù)上面對(duì)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(gè)傳輸通道，用于處理設(shè)備與代碼程序之間的數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)備是指硬盤(pán)、內(nèi)存、數(shù)據(jù)庫(kù)、鍵盤(pán)錄入、網(wǎng)絡(luò)等。

一言以蔽之，IO流屏蔽了實(shí)際的設(shè)備處理數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)，我們不必關(guān)心其內(nèi)部具體的流動(dòng)過(guò)程，只需知道IO流是用來(lái)處理設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)募纯伞?/p>

三. 分類(lèi)

如果你只看上面IO流的概念，感覺(jué)也沒(méi)有什么難度，但是關(guān)于IO流的學(xué)習(xí)，最難的是分類(lèi)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(biāo)準(zhǔn)來(lái)分類(lèi)的話，可以分類(lèi)如下：

• 按IO流的流動(dòng)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(diǎn)流和處理流。

接下來(lái)會(huì)分別解釋一下這幾種類(lèi)型。

1. 輸入流與輸出流

從IO流的流動(dòng)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(xué)者總是分不清輸入流與輸出流，甚至?xí)褍烧吒惴?。所以接下?lái)就再明確一下輸入流與輸出流的區(qū)別，我們來(lái)看下圖：

在上圖中，我們以家中自來(lái)水的進(jìn)水與出水來(lái)形象的比喻輸入流與輸出流。

• 自來(lái)水公司相當(dāng)于是數(shù)據(jù)源，我們家中的房子就相當(dāng)于是目的地；
• 自來(lái)水公司的水進(jìn)入到我們家里，這就是自來(lái)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(lái)水的輸出。

在這個(gè)供水、排水的過(guò)程中，我們可以想一下，輸入、輸出是不是一個(gè)相對(duì)的概念呢？那么相對(duì)于哪個(gè)角色呢？沒(méi)錯(cuò)！輸入、輸出都是相對(duì)于我們的房子來(lái)說(shuō)的，進(jìn)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(lái)水公司的水池，用于提供自來(lái)水(數(shù)據(jù))；
• 輸入流： 從自來(lái)水公司進(jìn)到房子里的管道，攜帶著具體的數(shù)據(jù)家里來(lái)；
• 目的地： 上圖中的房子，這代表著我們項(xiàng)目的代碼程序，或者說(shuō)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(biāo)： 最后的污水廠，這是用于持久化存儲(chǔ)污水(數(shù)據(jù))的地方，其實(shí)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(duì)于內(nèi)存而言的。從某個(gè)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(shè)備上，則被稱為輸出流。簡(jiǎn)單一句話，流向內(nèi)存是輸入流，流出內(nèi)存的輸出流。 我們?cè)賮?lái)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(duì)它寫(xiě)；可以對(duì)輸出流進(jìn)行寫(xiě)操作，但不能對(duì)其讀。所以輸入也叫做讀取數(shù)據(jù)，輸出也叫做作寫(xiě)出數(shù)據(jù)！

2. 字節(jié)流與字符流

上面說(shuō)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(jìn)行數(shù)據(jù)的按序傳輸，一次讀取或?qū)懭胍粋€(gè)字節(jié)(8位)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)， 字節(jié)流能處理所有類(lèi)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(jìn)行數(shù)據(jù)的按序傳輸，根據(jù)碼表映射字符，一次讀取或?qū)懭胍粋€(gè)字符(可能是多個(gè)字節(jié))，一次讀入或?qū)懗?6位二進(jìn)制數(shù)據(jù)， 字符流只能處理文本文件中的字符類(lèi)型數(shù)據(jù) 。

字節(jié)流和字符流的這些區(qū)別，主要是因?yàn)镴ava一個(gè)字節(jié)的空間是1個(gè)Byte，即8位；而一個(gè)字符的空間是2個(gè)Byte，即16位。另外Java的字節(jié)是有符號(hào)類(lèi)型，字符是無(wú)符號(hào)類(lèi)型！

另外我們還知道，計(jì)算機(jī)中的一切文件數(shù)據(jù)(文本、圖片、視頻等)在存儲(chǔ)時(shí)，都是以二進(jìn)制的形式保存的，即都是一個(gè)一個(gè)的字節(jié)，在傳輸時(shí)也同樣如此。所以，字節(jié)流可以傳輸任意類(lèi)型的文件數(shù)據(jù)。在操作流的時(shí)候，我們要時(shí)刻明確，無(wú)論使用什么樣的流，底層傳輸?shù)氖冀K為二進(jìn)制數(shù)據(jù)。

但如果我們需要讀寫(xiě)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(lái)處理單字節(jié)的，在處理字符文本時(shí)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(shí)也是基于字節(jié)流的，所以字節(jié)流和字符流的原理其實(shí)也是相同的，只不過(guò)處理的數(shù)據(jù)單位大小不同而已。一般情況下，Java所有關(guān)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(huì)問(wèn)，我們?cè)陂_(kāi)發(fā)時(shí)，到底是要選擇字節(jié)流還是字符流呢？

答案就是，對(duì)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(diǎn)流與處理流

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

節(jié)點(diǎn)流，可以直接與數(shù)據(jù)源相連，進(jìn)行讀入或?qū)懗觥?/strong>