深入理解I/O操作

一、I/O操作基礎

I/O操作（Input/Output operations）是計算機系統中非常重要的一部分，通常用於數據的輸入和輸出，比如硬碟讀寫、網路傳輸、鍵盤輸入和滑鼠輸出等。

在計算機中，I/O操作通常是指與外部設備之間的通信。為了控制這些外部設備，計算機必須發送指令和接收數據，這就需要進行I/O操作。

在Java中，I/O操作的基礎類庫是java.io包，它提供了各種輸入和輸出的類和介面。

二、輸入和輸出流

在Java中，I/O操作通常是通過輸入和輸出流來進行的。輸入流負責從外部設備讀取數據，輸出流則負責將數據寫入外部設備。

在java.io包中，InputStream、OutputStream、Reader和Writer是最常用的輸入輸出流，常見的繼承類包括ByteArrayOutputStream、FileInputStream、PipedInputStream、PrintStream、StringReader等等。

三、位元組流和字元流

在Java中，輸入輸出流根據處理的數據類型分為位元組流和字元流。

位元組流是以位元組為單位進行I/O操作的，通常用於處理圖像、音頻等二進位數據。Java中最基本的位元組流是InputStream和OutputStream。

字元流則是以字元為單位進行I/O操作的，通常用於處理文本數據。Java中最基本的字元流是Reader和Writer。

在進行I/O操作時，應該根據數據類型選擇合適的位元組流或字元流。如果處理的是文本數據，則應該選擇字元流，否則則應該選擇位元組流。

四、文件讀寫操作

文件讀寫是I/O操作中比較常見的一種操作，它通常使用FileInputStream和FileOutputStream類來實現。

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class FileReadWrite{
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 創建輸入流對象
        FileInputStream in = new FileInputStream("input.txt");
        // 創建輸出流對象
        FileOutputStream out = new FileOutputStream("output.txt");

        // 讀取文件內容並寫入到另一個文件中
        int c;
        while ((c = in.read()) != -1) {
            out.write(c);
        }

        // 關閉流
        in.close();
        out.close();
    }
}

五、字元串讀寫操作

Java中提供了StringReader和StringWriter類來進行字元串讀寫操作，通過這些類，可以方便地在內存中讀寫字元串。

import java.io.StringReader;
import java.io.StringWriter;

public class StringReadWrite {
    public static void main(String[] args) {
        String input = "Hello World!";
        // 創建StringReader對象
        StringReader reader = new StringReader(input);
        // 創建StringWriter對象
        StringWriter writer = new StringWriter();

        char[] buffer = new char[1024];
        int n;
        try {
            // 讀取StringReader中的內容並寫入到StringWriter中
            while ((n = reader.read(buffer)) != -1) {
                writer.write(buffer, 0, n);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 關閉流
            reader.close();
            writer.close();
        }

        // 獲取StringWriter中的字元串內容
        String output = writer.toString();
        System.out.println(output);
    }
}

六、網路傳輸操作

Java中通過Socket和ServerSocket類來實現網路傳輸，可以進行TCP/IP以及UDP協議的通信。下面是一個簡單的網路傳輸操作實例：

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class NetworkTransfer {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 監聽本地的9999埠
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
            System.out.println("Server listening on port 9999...");

            // 等待客戶端連接
            Socket clientSocket = serverSocket.accept();
            System.out.println("Client connected: " + clientSocket.getInetAddress());

            // 獲取輸入輸出流
            InputStream in = clientSocket.getInputStream();
            OutputStream out = clientSocket.getOutputStream();

            // 從輸入流中讀取數據
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int n;
            while ((n = in.read(buffer)) != -1) {
                System.out.println("[Client]:" + new String(buffer, 0, n));
                // 向輸出流中寫入數據
                out.write(buffer, 0, n);
                out.flush();
            }

            // 關閉連接
            in.close();
            out.close();
            clientSocket.close();
            serverSocket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

七、Conclusion

以上是Java中I/O操作的基礎知識和常見操作，通過對這些操作的深入了解，可以更好地學習和應用Java語言，也可以為後續學習和開發提供基礎支持。