Java IO流概述

輸入/輸出（Input/Output）是計算機系統中非常基礎的一部分，用於從計算機的外部讀取數據或將數據寫出到計算機的外部。在Java中，I/O操作被封裝在Java IO流中。Java IO流提供了非常靈活的方法來操作各種類型的數據，包括文件、網絡連接、內存和其他設備等。

一、Java IO流類型

在Java中，IO流可以分為兩種類型：字節流和字符流。字節流主要用於讀寫二進制文件，如圖片和視頻等；字符流主要用於讀寫純文本文件，如TXT文件等。

1、字節流

字節流是IO操作的基礎，在Java中，字節流主要有兩個抽象類：InputStream和OutputStream。InputStream是用於讀取數據的抽象類，而OutputStream則是用於寫出數據的抽象類。

//讀取文件並輸出文件內容
public void readFile(String fileName) throws IOException{
    FileInputStream fis = new FileInputStream(fileName);
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int len = 0;
    while((len = fis.read(buffer)) != -1){
        System.out.println(new String(buffer,0,len));
    }
    fis.close();
}

//將數據寫入到指定文件
public void writeFile(String fileName,String content) throws IOException{
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(fileName);
    fos.write(content.getBytes());
    fos.close();
}

2、字符流

字符流是針對純文本文件進行操作的IO流。在Java中，字符流主要有兩個抽象類：Reader和Writer。Reader是用於讀取數據的抽象類，而Writer則是用於寫出數據的抽象類。

//讀取文件並輸出文件內容
public void readFile(String fileName) throws IOException{
    FileReader fr = new FileReader(fileName);
    char[] buffer = new char[1024];
    int len = 0;
    while((len = fr.read(buffer)) != -1){
        System.out.println(new String(buffer,0,len));
    }
    fr.close();
}

//將數據寫入到指定文件
public void writeFile(String fileName,String content) throws IOException{
    FileWriter fw = new FileWriter(fileName);
    fw.write(content);
    fw.close();
}

二、Java IO流的讀寫方式

Java IO流提供了多種讀寫方式，我們可以根據需要來選擇適合的方式進行讀寫。下面將介紹Java IO流的常用讀寫方式。

1、字節流的讀寫方式

字節流提供了多種讀寫方式，其中常用的有FileInputStream和FileOutputStream。這兩個類可以分別向文件中讀寫字節流。

//使用FileInputStream讀取文件內容並輸出
public void readFile(String fileName) throws IOException{
    FileInputStream fis = new FileInputStream(fileName);
    byte[] buffer = new byte[fis.available()];
    fis.read(buffer);
    System.out.println(new String(buffer));
    fis.close();
}

//使用FileOutputStream寫出文件內容到指定文件中
public void writeFile(String fileName,String content) throws IOException{
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(fileName);
    fos.write(content.getBytes());
    fos.close();
}

2、字符流的讀寫方式

字符流提供了多種讀寫方式，常用的有FileReader和FileWriter。這兩個類可以分別向文件中讀寫字符流。

//使用FileReader讀取文件內容並輸出
public void readFile(String fileName) throws IOException{
    FileReader fr = new FileReader(fileName);
    char[] buffer = new char[fr.read()];
    fr.read(buffer);
    System.out.println(new String(buffer));
    fr.close();
}

//使用FileWriter寫出文件內容到指定文件中
public void writeFile(String fileName,String content) throws IOException{
    FileWriter fw = new FileWriter(fileName);
    fw.write(content);
    fw.close();
}

三、Java IO流的性能優化

在Java中，IO操作是非常耗時的一個過程。為了提高IO操作的效率，我們可以使用緩衝區或者NIO來進行優化。

1、緩衝區的使用

使用緩衝區可以大大提高讀寫效率，在Java中，InputStream和OutputStream都提供了BufferedReader和BufferedWriter用於緩衝讀寫。

//使用BufferedReader讀取文件內容並輸出
public void readFile(String fileName) throws IOException{
    BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(fileName));
    String line = null;
    while((line = br.readLine()) != null){
        System.out.println(line);
    }
    br.close();
}

//使用BufferedWriter寫出文件內容到指定文件中
public void writeFile(String fileName,String content) throws IOException{
    BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(fileName));
    bw.write(content);
    bw.close();
}

2、NIO的使用

NIO（Non-blocking IO）是Java 1.4引入的新特性，主要用於對IO操作進行優化。在NIO中，使用通道（Channel）來讀寫數據。

//使用NIO讀取文件內容並輸出
public void readFile(String fileName) throws IOException{
    RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(fileName,"rw");
    FileChannel channel = raf.getChannel();
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    while(channel.read(buffer) > 0){
        buffer.flip();
        System.out.println(new String(buffer.array()));
        buffer.clear();
    }
    channel.close();
}

//使用NIO寫出文件內容到指定文件中
public void writeFile(String fileName,String content) throws IOException{
    RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(fileName,"rw");
    FileChannel channel = raf.getChannel();
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    buffer.put(content.getBytes());
    buffer.flip();
    channel.write(buffer);
    channel.close();
}

四、Java IO流的異常處理

在進行IO操作的時候，可能會出現各種異常，例如文件不存在、沒有讀寫權限等。為了確保程序的穩定性，在進行IO操作的時候一定要進行異常處理。

//讀取文件內容並輸出
public void readFile(String fileName) throws IOException{
    BufferedReader br = null;
    try{
        br = new BufferedReader(new FileReader(fileName));
        String line = null;
        while((line = br.readLine()) != null){
            System.out.println(line);
        }
        br.close();
    }catch(FileNotFoundException e){
        System.out.println("文件不存在！");
    }catch(IOException e){
        System.out.println("讀取文件出錯！");
    }finally{
        if(br != null){
            br.close();
        }
    }
}

//將數據寫入到指定文件
public void writeFile(String fileName,String content) throws IOException{
    BufferedWriter bw = null;
    try{
        bw = new BufferedWriter(new FileWriter(fileName));
        bw.write(content);
        bw.close();
    }catch(FileNotFoundException e){
        System.out.println("文件不存在！");
    }catch(IOException e){
        System.out.println("寫出文件出錯！");
    }finally{
        if(bw != null){
            bw.close();
        }
    }
}

總結

Java IO流提供了多種讀寫方式，並且還有緩衝區和NIO等優化方式來提高IO操作的效率。在進行IO操作的時候一定要進行異常處理，確保程序的穩定性。