注意：这块会涉及到操作系统和计算机组成原理相关内容。
I/O简而言之，就是输入输出，那么为什么会有I/O呢？其实I/O无时无刻都在我们的身边，比如读取硬盘上的文件，网络文件传输，鼠标键盘输入，也可以是接受单片机发回的数据，而能够支持这些操作的设备就是I/O设备。
我们可以大致看一下整个计算机的总线结构：
常见的I/O设备一般是鼠标、键盘这类通过USB进行传输的外设或者是通过Sata接口或是M.2连接的硬盘。一般情况下，这些设备是由CPU发出指令通过南桥芯片间接进行控制，而不是由CPU直接操作。
而我们在程序中，想要读取这些外部连接的I/O设备中的内容，就需要将数据传输到内存中。而需要实现这样的操作，单单凭借一个小的程序是无法做到的，而操作系统（如：Windows/Linux/MacOS）就是专门用于控制和管理计算机硬件和软件资源的软件，我们需要读取一个IO设备的内容时，可以向操作系统发出请求，由操作系统帮助我们来和底层的硬件交互以完成我们的读取/写入请求。从读取硬盘文件的角度来说，不同的操作系统有着不同的文件系统（也就是文件在硬盘中的存储排列方式，如Windows就是NTFS、MacOS就是APFS），硬盘只能存储一个个0和1这样的二进制数据，至于0和1如何排列，各自又代表什么意思，就是由操作系统的文件系统来决定的。从网络通信角度来说，网络信号通过网卡等设备翻译为二进制信号，再交给系统进行读取，最后再由操作系统来给到程序。
JDK提供了一套用于IO操作的框架，根据流的传输方向和读取单位，分为字节流InputStream和OutputStream以及字符流Reader和Writer，当然，这里的Stream并不是前面集合框架认识的Stream，这里的流指的是数据流，通过流，我们就可以一直从流中读取数据，直到读取到尽头，或是不断向其中写入数据，直到我们写入完成。而这类IO就是我们所说的BIO，
字节流一次读取一个字节，也就是一个byte的大小，而字符流顾名思义，就是一次读取一个字符，也就是一个char的大小（在读取纯文本文件的时候更加适合），有关这两种流，会在后面详细介绍，这个章节我们需要学习16个关键的流。
文件流
要学习和使用IO，首先就要从最易于理解的读取文件开始说起。
文件字节流
首先介绍一下FileInputStream，通过它来获取文件的输入流。
public static void main(String[] args) {try {FileInputStream inputStream = new FileInputStream("路径");//路径支持相对路径和绝对路径} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();}}
相对路径是在当前运行的路径下寻找文件，而绝对路径，是从根目录开始寻找。路径分割符支持使用/或是\\，但是不能写为\因为它是转义字符！
在使用完成一个流之后，必须关闭这个流来完成对资源的释放，否则资源会被一直占用！
public static void main(String[] args) {FileInputStream inputStream = null; //定义可以先放在try外部try {inputStream = new FileInputStream("路径");} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} finally {try { //建议在finally中进行，因为这个是任何情况都必须要执行的！if(inputStream != null) inputStream.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}
虽然这样的写法才是最保险的，但是显得过于繁琐了，尤其是finally中再次嵌套了一个try-catch块，因此在JDK1.7新增了try-with-resource语法，用于简化这样的写法（本质上还是和这样的操作一致，只是换了个写法）
public static void main(String[] args) {
//注意，这种语法只支持实现了AutoCloseable接口的类！
try(FileInputStream inputStream = new FileInputStream("路径")) { //直接在try()中定义要在完成之后释放的资源
} catch (IOException e) { //这里变成IOException是因为调用close()可能会出现，而FileNotFoundException是继承自IOException的
e.printStackTrace();
}
//无需再编写finally语句块，因为在最后自动帮我们调用了close()
}
之后为了方便，我们都使用此语法进行教学。
public static void main(String[] args) {
//test.txt：a
try(FileInputStream inputStream = new FileInputStream("test.txt")) {
//使用read()方法进行字符读取
System.out.println((char) inputStream.read()); //读取一个字节的数据（英文字母只占1字节，中文占2字节）
System.out.println(inputStream.read()); //唯一一个字节的内容已经读完了，再次读取返回-1表示没有内容了
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
使用read可以直接读取一个字节的数据，注意，流的内容是有限的，读取一个少一个！我们如果想一次性全部读取的话，可以直接使用一个while循环来完成：
public static void main(String[] args) {
//test.txt：abcd
try(FileInputStream inputStream = new FileInputStream("test.txt")) {
int tmp;
while ((tmp = inputStream.read()) != -1){ //通过while循环来一次性读完内容
System.out.println((char)tmp);
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
使用方法能查看当前可读的剩余字节数量（注意：并不一定真实的数据量就是这么多，尤其是在网络I/O操作时，这个方法只能进行一个预估也可以说是暂时能一次性读取的数量）
try(FileInputStream inputStream = new FileInputStream("test.txt")) {
System.out.println(inputStream.available()); //查看剩余数量
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
当然，一个一个读取效率太低了，那能否一次性全部读取呢？我们可以预置一个合适容量的byte[]数组来存放。
public static void main(String[] args) {
//test.txt：abcd
try(FileInputStream inputStream = new FileInputStream("test.txt")) {
byte[] bytes = new byte[inputStream.available()]; //我们可以提前准备好合适容量的byte数组来存放
System.out.println(inputStream.read(bytes)); //一次性读取全部内容（返回值是读取的字节数）
System.out.println(new String(bytes)); //通过String(byte[])构造方法得到字符串
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
也可以控制要读取数量：
System.out.println(inputStream.read(bytes, 1, 2)); //第二个参数是从给定数组的哪个位置开始放入内容，第三个参数是读取流中的字节数
注意：一次性读取同单个读取一样，当没有任何数据可读时，依然会返回-1
通过skip()方法可以跳过指定数量的字节：
public static void main(String[] args) {
//test.txt：abcd
try(FileInputStream inputStream = new FileInputStream("test.txt")) {
System.out.println(inputStream.skip(1));
System.out.println((char) inputStream.read()); //跳过了一个字节
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
注意：FileInputStream是不支持reset()的，虽然有这个方法，但是这里先不提及。
既然有输入流，那么文件输出流也是必不可少的：
public static void main(String[] args) {
//输出流也需要在最后调用close()方法，并且同样支持try-with-resource
try(FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("output.txt")) {
//注意：若此文件不存在，会直接创建这个文件！
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
输出流没有read()操作而是write()操作，使用方法同输入流一样，只不过现在的方向变为我们向文件里写入内容：
public static void main(String[] args) {
try(FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("output.txt")) {
outputStream.write('c'); //同read一样，可以直接写入内容
outputStream.write("lbwnb".getBytes()); //也可以直接写入byte[]
outputStream.write("lbwnb".getBytes(), 0, 1); //同上输入流
outputStream.flush(); //建议在最后执行一次刷新操作（强制写入）来保证数据正确写入到硬盘文件中
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
那么如果是我只想在文件尾部进行追加写入数据呢？我们可以调用另一个构造方法来实现：
public static void main(String[] args) {
try(FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("output.txt", true)) {
outputStream.write("lb".getBytes()); //现在只会进行追加写入，而不是直接替换原文件内容
outputStream.flush();
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
利用输入流和输出流，就可以轻松实现文件的拷贝了：
public static void main(String[] args) {
try(FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("output.txt");
FileInputStream inputStream = new FileInputStream("test.txt")) { //可以写入多个
byte[] bytes = new byte[10]; //使用长度为10的byte[]做传输媒介
int tmp; //存储本地读取字节数
while ((tmp = inputStream.read(bytes)) != -1){ //直到读取完成为止
outputStream.write(bytes, 0, tmp); //写入对应长度的数据到输出流
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
文件字符流
字符流不同于字节，字符流是以一个具体的字符进行读取，因此它只适合读纯文本的文件，如果是其他类型的文件不适用：
public static void main(String[] args) {
try(FileReader reader = new FileReader("test.txt")){
reader.skip(1); //现在跳过的是一个字符
System.out.println((char) reader.read()); //现在是按字符进行读取，而不是字节，因此可以直接读取到中文字符
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
同理，字符流只支持char[]类型作为存储：
public static void main(String[] args) {
try(FileReader reader = new FileReader("test.txt")){
char[] str = new char[10];
reader.read(str);
System.out.println(str); //直接读取到char[]中
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
既然有了Reader肯定也有Writer：
public static void main(String[] args) {
try(FileWriter writer = new FileWriter("output.txt")){
writer.getEncoding(); //支持获取编码（不同的文本文件可能会有不同的编码类型）
writer.write('牛');
writer.append('牛'); //其实功能和write一样
writer.flush(); //刷新
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
我们发现不仅有write()方法，还有一个append()方法，但是实际上他们效果是一样的，看源码：
/**
* Appends the specified character to this writer.
*
* <p> An invocation of this method of the form <tt>out.append(c)</tt>
* behaves in exactly the same way as the invocation
*
*
<pre>
* out.write(c) </pre>
*
* @param c
* The 16-bit character to append
*
* @return This writer
*
* @throws IOException
* If an I/O error occurs
*
* @since 1.5
*/
public Writer append(char c) throws IOException {
write(c);
return this;
}
append支持像StringBuilder那样的链式调用，返回的是Writer对象本身。
练习：尝试一下用Reader和Writer来拷贝纯文本文件
File类
File类专门用于表示一个文件或文件夹，只不过它只是代表这个文件，但并不是这个文件本身。通过File对象，可以更好地管理和操作硬盘上的文件。
public static void main(String[] args) {
File file = new File("test.txt"); //直接创建文件对象，可以是相对路径，也可以是绝对路径
System.out.println(file.exists()); //此文件是否存在
System.out.println(file.length()); //获取文件的大小
System.out.println(file.isDirectory()); //是否为一个文件夹
System.out.println(file.canRead()); //是否可读
System.out.println(file.canWrite()); //是否可写
System.out.println(file.canExecute()); //是否可执行
}
通过File对象，我们就能快速得到文件的所有信息，如果是文件夹，还可以获取文件夹内部的文件列表等内容：
File file = new File("/");
System.out.println(Arrays.toString(file.list())); //快速获取文件夹下的文件名称列表
for (File f : file.listFiles()){ //所有子文件的File对象
System.out.println(f.getAbsolutePath()); //获取文件的绝对路径
}
如果我们希望读取某个文件的内容，可以直接将File作为参数传入字节流或是字符流：
File file = new File("test.txt");
try (FileInputStream inputStream = new FileInputStream(file)){ //直接做参数
System.out.println(inputStream.available());
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
练习：尝试拷贝文件夹下的所有文件到另一个文件夹
若有收获，就点个赞吧
0 人点赞
