Java I/O系统是Java编程语言中的一个重要组成部分,它负责处理程序与外部世界的交互,包括磁盘、网络、标准输入输出等。在Java中,I/O操作主要基于流(Stream)的概念,分为字节流和字符流两大类。 1. **字节流**:字节流处理的是8位的字节数据,包括输入流(InputStream)和输出流(OutputStream)。InputStream是所有输入字节流的基类,不直接创建实例,而是通过其子类如FileInputStream进行操作。System.in是预定义的InputStream实例,通常代表键盘输入。read()方法用于读取单个字节,返回-1表示流结束。字节流不处理字符编码,对于中文字符,读取到的是其字节编码的一部分。 2. **字符流**:字符流处理的是Unicode字符,包括Reader和Writer。InputStreamReader是连接字节流和字符流的桥梁,它可以指定字符编码将字节流转换为字符流。例如,通过BufferedReader可以实现从System.in读取整行的字符数据。 3. **预定义流**:Java提供了一些预定义的流对象,如System.in(标准输入流)、System.out(标准输出流)和System.err(标准错误流),它们可以被重定向以改变输入输出的目标,例如通过System.setIn()、System.setOut()和System.setErr()。 4. **流的层次结构**:Java I/O类形成了层次结构,例如InputStream有FileInputStream、FilterInputStream(如BufferedInputStream和DataInputStream)等子类,提供不同级别的功能增强。Reader类有BufferedReader和InputStreamReader等,提供了面向字符的读取服务。Writer类则包含BufferedWriter、OutputStreamWriter和FileWriter等,用于字符输出。 5. **文本文件与二进制文件**:文本文件通常包含可读的字符,而二进制文件可能包含结构化的数据,如图像或音频文件。在Java中,文本文件的读写可以使用PrintWriter、FileWriter、BufferedWriter等类,它们通常会根据系统默认编码或指定编码来处理字符。二进制文件则通常使用DataInputStream和DataOutputStream来读写原始字节。 6. **异常处理**:在进行I/O操作时,可能会遇到各种异常,如FileNotFoundException、IOException等。这些异常需要通过try-catch语句块进行捕获和处理,以确保程序的健壮性。 7. **缓冲与性能**:BufferedReader和BufferedWriter等类引入了缓冲机制,提高了读写效率。它们在内部维护了一个缓冲区,一次性处理多个字符或字节,减少了对底层I/O操作的调用次数。 8. **数据类型转换**:DataInputStream和DataOutputStream允许读写基本Java数据类型,如int、double等,这些操作是平台无关的,因为它们使用了固定的字节数来表示每个数据类型。 9. **文件操作**:File类是Java中用于文件操作的基础,可以用来创建、删除、重命名文件以及获取文件的属性信息。 总结起来,Java的I/O系统提供了一套完整的框架,用于处理各种类型的输入输出,包括文件、网络、标准输入输出等。通过流的概念,Java实现了数据的高效传输和转换,同时也为处理不同编码的字符提供了便利。理解和掌握Java的I/O机制对于开发能够正确处理数据输入输出的程序至关重要。
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