JAVA流

流的基本概念

流（Stream）在Java中是对数据序列的抽象，用于处理输入输出（I/O）操作。它代表了从一个源（如文件、网络套接字、内存缓冲区）到另一个目的地的数据流动。流不是特指网络套接字，而是涵盖了所有I/O操作，包括文件、控制台、网络等。

在计算机体系中，数据在磁盘、内存和CPU之间流动时，流充当了桥梁角色。但更准确地说，流操作通常涉及：

源（如磁盘文件）→ 内存（缓冲区）→ 程序（CPU处理）
程序 → 内存（缓冲区）→ 目的（如磁盘文件）

常见的流包括：

标准输入/输出流：System.in（标准输入），System.out（标准输出），System.err（标准错误输出）。例如 System.out.println使用了标准输出流。
文件流：用于读写文件，如 FileInputStream, FileOutputStream, FileReader, FileWriter。
缓冲流：在基础流之上增加缓冲功能，提高效率，如 BufferedReader, BufferedWriter。
数据流：用于读写基本数据类型，如 DataInputStream, DataOutputStream。
对象流：用于序列化对象，如 ObjectInputStream, ObjectOutputStream。
网络流：用于网络通信，如 Socket相关的流。

文件流操作示例

文件流主要分为字节流（用于处理二进制数据）和字符流（用于处理文本数据，处理字符编码）。

字节流文件复制

import java.io.*;

public class FileCopyByteStream {
    public static void main(String[] args) {
        String sourceFile = "1.txt";
        String targetFile = "2.txt";
        try {
            copyByStream(sourceFile, targetFile);
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("文件复制失败: " + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 使用字节流复制文件（使用try-with-resources自动关闭资源）
     * @param sourceDir 源文件路径
     * @param targetDir 目标文件路径
     * @throws IOException 当IO操作失败时抛出
     */
    public static void copyByStream(String sourceDir, String targetDir) throws IOException {
        // 使用try-with-resources确保流自动关闭
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream(sourceDir);
             FileOutputStream fos = new FileOutputStream(targetDir)) {
      
            byte[] buffer = new byte[8192]; // 使用8KB缓冲区（通常比1KB更高效）
            int length;
      
            while ((length = fis.read(buffer)) != -1) {
                fos.write(buffer, 0, length);
            }
      
            System.out.println("文件复制完成！");
        }
        // 无需finally块 - try-with-resources自动处理关闭
    }
}

字符流文件复制（改进版）

import java.io.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class FileCopyCharStream {
    public static void main(String[] args) {
        String sourceFile = "1.txt";
        String targetFile = "2.txt";
        try {
            copyByCharStream(sourceFile, targetFile);
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("文件复制失败: " + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 使用字符流复制文本文件（显式指定字符编码）
     * @param sourceDir 源文件路径
     * @param targetDir 目标文件路径
     * @throws IOException 当IO操作失败时抛出
     */
    public static void copyByCharStream(String sourceDir, String targetDir) throws IOException {
        // 使用StandardCharsets常量
        try (FileReader fis = new FileReader(sourceDir, StandardCharsets.UTF_8);
             FileWriter fos = new FileWriter(targetDir, StandardCharsets.UTF_8)) {
      
            char[] buffer = new char[8192];
            int length;
      
            while ((length = fis.read(buffer)) != -1) {
                fos.write(buffer, 0, length);
            }
      
            // flush操作会在close()中自动调用，通常无需显式调用
            System.out.println("文件复制完成！");
        }
    }
}

缓冲流的使用（改进版）

缓冲流（Buffered Stream）通过减少底层系统的调用次数来提高I/O效率。它们确实在基础流之上添加了缓冲层，但更准确的说法是：缓冲流在内存中创建缓冲区，减少了对物理设备（如硬盘）的直接访问次数。

import java.io.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class FileCopyBufferedStream {
    public static void main(String[] args) {
        String sourceFile = "1.txt";
        String targetFile = "2.txt";
        try {
            copyByBufferedStream(sourceFile, targetFile);
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("文件复制失败: " + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 使用缓冲流复制文件（更高效的IO操作）
     * @param sourceDir 源文件路径
     * @param targetDir 目标文件路径
     * @throws IOException 当IO操作失败时抛出
     */
    public static void copyByBufferedStream(String sourceDir, String targetDir) throws IOException {
        // 基础流在try-with-resources中创建，缓冲流包装它们
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream(sourceDir);
             FileOutputStream fos = new FileOutputStream(targetDir);
             BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
             BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos)) {
      
            byte[] buffer = new byte[8192];
            int length;
      
            while ((length = bis.read(buffer)) != -1) {
                bos.write(buffer, 0, length);
            }
      
            System.out.println("文件复制完成！");
        }
    }
}

某些缓冲流（如 BufferedReader）支持标记位置和重置功能。

使用NIO API进行文件复制（现代方法）

Java NIO (New I/O) 提供了更简洁高效的文件操作方式

import java.io.IOException;
import java.nio.file.*;

public class FileCopyNIO {
    public static void main(String[] args) {
        Path sourcePath = Paths.get("1.txt");
        Path targetPath = Paths.get("2.txt");
  
        try {
            Files.copy(sourcePath, targetPath, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);
            System.out.println("文件复制完成！");
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("文件复制失败: " + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

NIO是新型的封装好的文件操作方法。

重要注意事项与最佳实践

资源管理：总是使用try-with-resources来自动关闭流，避免资源泄漏。

不要依赖手动调用 close()，因为异常可能导致资源无法关闭。

字符编码：处理文本文件时总是明确指定字符编码（如UTF-8）。

避免使用 FileReader和 FileWriter的默认构造函数，因为它们使用平台默认编码，可能导致跨环境问题。

缓冲区大小：缓冲区大小（如8KB）通常比小缓冲区（如1KB）性能更好，但应通过测试确定最佳大小。

对于大文件，可以考虑使用更大的缓冲区（如64KB或128KB）。

flush操作：输出流在关闭前会自动flush，通常不需要显式调用 flush()。

如果需要确保数据立即写入（如实时日志），可以显式调用 flush()。

性能考量：对于大文件，NIO的 Files.copy()通常是最佳选择。

缓冲流对于多次小量读写操作最有效。

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