1 什么是IO
Java中I/O操作主要是指使用Java進行輸入，輸出操作。Java所有的I/O機制都是基於數據流進行輸入輸出，這些數據流表示了字符或者字節數據的流動序列。Java的I/O流提供了讀寫數據的標准方法。任何Java中表示數據源的對象都會提供以數據流的方式讀寫它的數據的方法。
Java.io是大多數面向數據流的輸入/輸出類的主要軟件包。此外，Java也對塊傳輸提供支持，在核心庫 java.nio中采用的便是塊IO。
流IO的好處是簡單易用，缺點是效率較低。塊IO效率很高，但編程比較復雜。
Java IO模型:
Java的IO模型設計非常優秀，它使用Decorator模式，按功能划分Stream，你可以動態裝配這些Stream，以便獲得你需要的功能。例如，你需要一個具有緩沖的文件輸入流，則應當組合使用FileInputStream和BufferedInputStream。
2 數據流的基本概念
數據流是一串連續不斷的數據的集合，就像水管里的水流，在水管的一端一點一點地供水，而在水管的另一端看到的是一股連續不斷的水流。數據寫入程序可以是一段、一段地向數據流管道中寫入數據，這些數據段會按先后順序形成一個長的數據流。對數據讀取程序來說，看不到數據流在寫入時的分段情況，每次可以讀取其中的任意長度的數據，但只能先讀取前面的數據后，再讀取后面的數據。不管寫入時是將數據分多次寫入，還是作為一個整體一次寫入，讀取時的效果都是完全一樣的。
“流是磁盤或其它外圍設備中存儲的數據的源點或終點。”
在電腦上的數據有三種存儲方式，一種是外存，一種是內存，一種是緩存。比如電腦上的硬盤，磁盤，U盤等都是外存，在電腦上有內存條，緩存是在CPU里面的。外存的存儲量最大，其次是內存，最后是緩存，但是外存的數據的讀取最慢，其次是內存，緩存最快。
這里總結從外存讀取數據到內存以及將數據從內存寫到外存中。對於內存和外存的理解，我們可以簡單的理解為容器，即外存是一個容器，內存又是另外一個容器。那又怎樣把放在外存這個容器內的數據讀取到內存這個容器以及怎么把內存這個容器里的數據存到外存中呢？
在Java類庫中，IO部分的內容是很龐大的，因為它涉及的領域很廣泛:
標准輸入輸出，文件的操作，網絡上的數據流，字符串流，對象流，zip文件流等等，java中將輸入輸出抽象稱為流，就好像水管，將兩個容器連接起來。將數據從外存中讀取到內存中的稱為輸入流，將數據從內存寫入外存中的稱為輸出流。
總結的基本概念如下：
1) 數據流：
一組有序，有起點和終點的字節的數據序列。包括輸入流和輸出流。
2) 輸入流（Input Stream）：
程序從輸入流讀取數據源。數據源包括外界(鍵盤、文件、網絡…)，即是將數據源讀入到程序的通信通道
3) 輸出流：
程序向輸出流寫入數據。將程序中的數據輸出到外界（顯示器、打印機、文件、網絡…）的通信通道。
采用數據流的目的就是使得輸出輸入獨立於設備。
Input Stream不關心數據源來自何種設備（鍵盤，文件，網絡）
Output Stream不關心數據的目的是何種設備（鍵盤，文件，網絡）
4) 數據流分類：
流序列中的數據既可以是未經加工的原始二進制數據，也可以是經一定編碼處理后符合某種格式規定的特定數據。因此Java中的流分為兩種：
1) 字節流：數據流中最小的數據單元是字節
2) 字符流：數據流中最小的數據單元是字符，Java中的字符是Unicode編碼，一個字符占用兩個字節。
流是一個很形象的概念，當程序需要讀取數據的時候，就會開啟一個通向數據源的流，這個數據源可以是文件，內存，或是網絡連接。類似的，當程序需要寫入數據的時候，就會開啟一個通向目的地的流。
3 標准I/O
Java程序可通過命令行參數與外界進行簡短的信息交換，同時，也規定了與標准輸入、輸出設備，如鍵盤、顯示器進行信息交換的方式。而通過文件可以與外界進行任意數據形式的信息交換。
3.1 命令行參數
public class TestArgs { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < args.length; i++) { System.out.println("args[" + i + "] is <" + args[i] + ">"); } } }
運行效果：
3.2 標准輸入，輸出數據流
java系統自帶的標准數據流：java.lang.System:
java.lang.System public final class System extends Object{ static PrintStream err;//標准錯誤流（輸出）
static InputStream in;//標准輸入(鍵盤輸入流)
static PrintStream out;//標准輸出流(顯示器輸出流)
}
注意：①System類不能創建對象，只能直接使用它的三個靜態成員。②每當main方法被執行時,就自動生成上述三個對象。
1)標准輸出流 System.out
System.out向標准輸出設備輸出數據，其數據類型為PrintStream。方法：
Void print(參數)
Void println(參數)
2)標准輸入流 System.in
System.in讀取標准輸入設備數據（從標准輸入獲取數據，一般是鍵盤），其數據類型為InputStream。方法：
int read() //返回ASCII碼。若返回值為-1，說明沒有讀取到任何字節，讀取工作結束。
int read(byte[] b) //讀入多個字節到緩沖區b中，返回值是讀入的字節數。
例子可參考：JAVA中的System.in這篇文章。
3)標准錯誤流
System.err輸出標准錯誤，其數據類型為PrintStream。可查閱API獲得詳細說明。
4 java.IO層次體系結構
在整個Java.io包中最重要的就是5個類和一個接口。5個類指的是File、OutputStream、InputStream、Writer、Reader；一個接口指的是Serializable。掌握了這些IO的核心操作那么對於Java中的IO體系也就有了一個初步的認識了。
Java I/O主要包括如下幾個層次，包含三個部分：
1.流式部分――IO的主體部分；
2.非流式部分――主要包含一些輔助流式部分的類，如：File類、RandomAccessFile類和FileDescriptor等類；
3.其他類――文件讀取部分的與安全相關的類，如：SerializablePermission類，以及與本地操作系統相關的文件系統的類，如：FileSystem類和Win32FileSystem類和WinNTFileSystem類。
主要的類如下：
1. File（文件特征與管理）：用於文件或者目錄的描述信息，例如生成新目錄，修改文件名，刪除文件，判斷文件所在路徑等。
2. InputStream（二進制格式操作）：抽象類，基於字節的輸入操作，是所有輸入流的父類。定義了所有輸入流都具有的共同特征。
3. OutputStream（二進制格式操作）：抽象類，基於字節的輸出操作，是所有輸出流的父類。定義了所有輸出流都具有的共同特征。
Java中字符是采用Unicode標准，一個字符是16位，即一個字符使用兩個字節來表示。為此，JAVA中引入了處理字符的流。
4. Reader（文件格式操作）：抽象類，基於字符的輸入操作。
5. Writer（文件格式操作）：抽象類，基於字符的輸出操作。
6. RandomAccessFile（隨機文件操作）：它的功能豐富，可以從文件的任意位置進行存取（輸入輸出）操作。
Java中IO流的體系結構如圖：
5 非流式文件類——File類
在Java語言的java.io包中，由File類提供了描述文件和目錄的操作與管理方法。但File類不是InputStream、OutputStream或Reader、Writer的子類，因為它不負責數據的輸入輸出，而專門用來管理磁盤文件與目錄。
作用：File類主要用於命名文件、查詢文件屬性和處理文件目錄。
public class File extends Object implements Serializable,Comparable {}
例子可參考：JAVA中的File類這篇文章。
6 Java.IO流類庫
java.io包中包含了流式I/O所需要的所有類。在java.io包中有四個基本類：InputStream、OutputStream及Reader、Writer類，它們分別處理字節流和字符流：
| 輸入/輸出 |
字節流 |
字符流 |
| 輸入流 |
Inputstream |
Reader |
| 輸出流 |
OutputStream |
Writer |
Java中其他多種多樣變化的流均是由它們派生出來的:
JDK1.4版本開始引入了新I/O類庫，它位於java.nio包中，新I/O類庫利用通道和緩沖區等來提高I/O操作的效率。
在java.io包中，java.io.InputStream表示字節輸入流，java.io.OutputStream表示字節輸出流，處於java.io包最頂層。這兩個類均為抽象類，也就是說它們不能被實例化，必須生成子類之后才能實現一定的功能。
7 字節流InputStream/OutputStream
7.1 InputStream抽象類
InputStream 為字節輸入流，它本身為一個抽象類，必須依靠其子類實現各種功能，此抽象類是表示字節輸入流的所有類的超類。 繼承自InputStream 的流都是向程序中輸入數據的，且數據單位為字節（8bit）；
InputStream是輸入字節數據用的類，所以InputStream類提供了3種重載的read方法.Inputstream類中的常用方法：
1）public abstract int read( )：讀取一個byte的數據，返回值是高位補0的int類型值。若返回值=-1說明沒有讀取到任何字節讀取工作結束。
2）public int read(byte b[ ])：讀取b.length個字節的數據放到b數組中。返回值是讀取的字節數。該方法實際上是調用下一個方法實現的。
3）public int read(byte b[ ], int off, int len)：從輸入流中最多讀取len個字節的數據，存放到偏移量為off的b數組中。
4）public int available( )：返回輸入流中可以讀取的字節數。注意：若輸入阻塞，當前線程將被掛起，如果InputStream對象調用這個方法的話，它只會返回0，這個方法必須由繼承InputStream類的子類對象調用才有用。
5）public long skip(long n)：忽略輸入流中的n個字節，返回值是實際忽略的字節數, 跳過一些字節來讀取 。
6）public int close( ) ：我們在使用完后，必須對我們打開的流進行關閉。
主要的子類：
1）FileInputStream：把一個文件作為InputStream，實現對文件的讀取操作；
2）ByteArrayInputStream：把內存中的一個緩沖區作為InputStream使用；
3）StringBufferInputStream：把一個String對象作為InputStream；
4）PipedInputStream：實現了pipe的概念，主要在線程中使用；
5）SequenceInputStream：把多個InputStream合並為一個InputStream 。
7.2 OutputStream抽象類
OutputStream提供了3個write方法來做數據的輸出，這個是和InputStream是相對應的。
1）public void write(byte b[ ])：將參數b中的字節寫到輸出流。
2）public void write(byte b[ ], int off, int len) ：將參數b的從偏移量off開始的len個字節寫到輸出流。
3）public abstract void write(int b) ：先將int轉換為byte類型，把低字節寫入到輸出流中。
4）public void flush( ) : 將數據緩沖區中數據全部輸出，並清空緩沖區。
5）public void close( ) : 關閉輸出流並釋放與流相關的系統資源。
主要的子類：
1) ByteArrayOutputStream：把信息存入內存中的一個緩沖區中
2) FileOutputStream：把信息存入文件中
3) PipedOutputStream：實現了pipe的概念，主要在線程中使用
4) SequenceOutputStream：把多個OutStream合並為一個OutStream
流結束的判斷：方法read()的返回值為-1時；readLine()的返回值為null時。
7.3 文件輸入流FileInputStream類
FileInputStream可以使用read()方法一次讀入一個字節，並以int類型返回，或者是使用read()方法時讀入至一個byte數組，byte數組的元素有多少個，就讀入多少個字節。在將整個文件讀取完成或寫入完畢的過程中，這么一個byte數組通常被當作緩沖區，因為這么一個byte數組通常扮演承接數據的中間角色。
作用：以文件作為數據輸入源的數據流。或者說是打開文件，從文件讀數據到內存的類。
使用方法(1)
File fin=new File("d:/abc.txt");
FileInputStream in=new FileInputStream( fin);
使用方法(2)
FileInputStream in=new FileInputStream(“d: /abc.txt”);
package IO; import java.io.FileInputStream; import java.io.IOException; /** * 文件輸入流:FileInputStream類 * @author Administrator * */
public class TestFile2 { public static void main(String[] args) { try { FileInputStream rf = new FileInputStream("E:\\test\\io.txt"); int n = 512; byte buffer[] = new byte[n]; while ((rf.read(buffer, 0, n) != -1) && (n > 0)) { System.out.println(new String(buffer)); } rf.close(); } catch (IOException IOe) { System.out.println(IOe.toString()); } } }
7.4 文件輸出流FileOutputStream類
作用：用來處理以文件作為數據輸出目的數據流；或者說是從內存區讀數據入文件。
FileOutputStream類用來處理以文件作為數據輸出目的數據流；一個表示文件名的字符串，也可以是File或FileDescriptor對象。
創建一個文件流對象有兩種方法：
方式1：
File f=new File (“d:/myjava/write.txt ");
FileOutputStream out= new FileOutputStream (f);
方式2：
FileOutputStream out=new FileOutputStream(“d:/myjava/write.txt ");
方式3：構造函數將FileDescriptor()對象作為其參數。
FileDescriptor() fd=new FileDescriptor();
FileOutputStream f2=new FileOutputStream(fd);
方式4：構造函數將文件名作為其第一參數，將布爾值作為第二參數。
FileOutputStream f=new FileOutputStream("d:/abc.txt",true);
注意：1）文件中寫數據時，若文件已經存在，則覆蓋存在的文件；2）讀/寫操作結束時，應調用close方法關閉流。
程序舉例：使用鍵盤輸入一段文章，將文章保存在文件write.txt中
package IO; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; /** * 文件輸出流:FileOutputStream類 * @author Administrator * */
public class TestFile3 { public static void main(String args[]) throws IOException { try { System.out.println("請輸入："); int count, n = 512; byte buffer[] = new byte[n]; count = System.in.read(buffer); FileOutputStream wf = new FileOutputStream("e:/test/io.txt"); wf.write(buffer, 0, count); wf.close(); // 當流寫操作結束時，調用close方法關閉流。
System.out.println("Save to the write.txt"); } catch (IOException IOe) { System.out.println("File Write Error!"); } } }
7.5 FileInputStream和FileOutputStream的應用
利用程序將文件file1.txt 拷貝到file2.txt中。
package IO; import java.io.File; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; /** * 將io.txt文檔中的內容拷貝到io_copy.txt中 * @author Administrator * */
public class TestFile4 { public static void main(String args[]) throws IOException { try { File inFile = new File("E:/test/io.txt"); File outFile = new File("E:/test/io_copy.txt"); //下面的判斷也可以注釋掉 //因為如果寫入文件不存在，系統會自動創建一個文件，而不會報錯。
if(!outFile.exists()){ outFile.createNewFile(); } FileInputStream finS = new FileInputStream(inFile); FileOutputStream foutS = new FileOutputStream(outFile); int c; while ((c = finS.read()) != -1) { foutS.write(c); } finS.close(); foutS.close(); System.out.println("操作完成！"); } catch (IOException e) { System.err.println("FileStreamsTest: " + e); } } }
7.6 緩沖輸入輸出流 BufferedInputStream/ BufferedOutputStream
計算機訪問外部設備非常耗時。訪問外存的頻率越高，造成CPU閑置的概率就越大。為了減少訪問外存的次數，應該在一次對外設的訪問中，讀寫更多的數據。為此，除了程序和流節點間交換數據必需的讀寫機制外，還應該增加緩沖機制。緩沖流就是每一個數據流分配一個緩沖區，一個緩沖區就是一個臨時存儲數據的內存。這樣可以減少訪問硬盤的次數,提高傳輸效率。
BufferedInputStream:當向緩沖流寫入數據時候，數據先寫到緩沖區，待緩沖區寫滿后，系統一次性將數據發送給輸出設備。
BufferedOutputStream :當從向緩沖流讀取數據時候，系統先從緩沖區讀出數據，待緩沖區為空時，系統再從輸入設備讀取數據到緩沖區。
1）將文件讀入內存：
將BufferedInputStream與FileInputStream相接
FileInputStream in=new FileInputStream(“file1.txt”);
BufferedInputStream bin=new BufferedInputStream(in);
2）將內存寫入文件：
將BufferedOutputStream與 FileOutputStream相接
FileOutputStreamout=new FileOutputStream(“file1.txt”);
BufferedOutputStream bin=new BufferedInputStream(out);
3）鍵盤輸入流讀到內存
將BufferedReader與標准的數據流相接
InputStreamReader sin=new InputStreamReader (System.in) ；
BufferedReader bin=new BufferedReader(sin);
package IO; import java.io.BufferedReader; import java.io.BufferedWriter; import java.io.FileNotFoundException; import java.io.FileWriter; import java.io.IOException; import java.io.InputStreamReader; /** * 鍵盤輸入流讀到內存 * 將BufferedReader與標准的數據流相接 * InputStreamReader sin=new InputStreamReader(System.in) ； * BufferedReader bin=new BufferedReader(sin); */
public class ReadWriteToFile { public static void main(String args[]){ BufferedReader bin=null; BufferedWriter bout=null; try{ System.out.println("請輸入："); InputStreamReader sin = new InputStreamReader(System.in); bin = new BufferedReader(sin); FileWriter out = new FileWriter("E:/test/br.txt"); bout = new BufferedWriter(out); String s; while((s = bin.readLine()).length()>0){ bout.write(s,0,s.length()); bout.flush();//關鍵的一行代碼。如果沒有加這行代碼,數據只是保存在緩沖區中,而沒有寫進文件。加了這行才能將數據寫入目的地。
} }catch(FileNotFoundException e){ System.out.println("文件未找到"); }catch(IOException e){ System.out.println("讀寫異常"); }finally{ try{ bin.close(); bout.close(); }catch(IOException e){ System.out.println(e.getMessage()); } } } }
程序說明：
從鍵盤讀入字符，並寫入到文件中BufferedReader類的方法：String readLine()，作用：讀一行字符串，以回車符為結束。
BufferedWriter類的方法：bout.write(String s,offset,len)，作用：從緩沖區將字符串s從offset開始，len長度的字符串寫到某處。
8 字符流Writer/Reader
Java中字符是采用Unicode標准，一個字符是16位，即一個字符使用兩個字節來表示。為此，JAVA中引入了處理字符的流。
8.1 Reader抽象類
用於讀取字符流的抽象類。子類必須實現的方法只有read(char[], int, int) 和 close()。但是，多數子類將重寫此處定義的一些方法，以提供更高的效率和/或其他功能。
1）FileReader :與FileInputStream對應，主要用來讀取字符文件，使用缺省的字符編碼，有三種構造函數：
(1）將文件名作為字符串：FileReader f=new FileReader(“c:/temp.txt”);
(2）構造函數將File對象作為其參數。
File f=new file(“c:/temp.txt”);
FileReader f1=new FileReader(f);
(3) 構造函數將FileDescriptor對象作為參數
FileDescriptor() fd=new FileDescriptor();
FileReader f2=new FileReader(fd);
2) CharArrayReader：與ByteArrayInputStream對應
(1) 用指定字符數組作為參數：CharArrayReader(char[])
(2) 將字符數組作為輸入流:CharArrayReader(char[], int, int)
3) StringReader : 與StringBufferInputStream對應
讀取字符串，構造函數如下： public StringReader(String s);
4) InputStreamReader
從輸入流讀取字節，在將它們轉換成字符:Public inputstreamReader(inputstream is);
5) FilterReader: 允許過濾字符流
protected filterReader(Reader r);
6) BufferReader :接受Reader對象作為參數，並對其添加字符緩沖器，使用readline()方法可以讀取一行。
Public BufferReader(Reader r);
主要方法：
(1) public int read() throws IOException; //讀取一個字符，返回值為讀取的字符
(2) public int read(char cbuf[]) throws IOException; /*讀取一系列字符到數組cbuf[]中，返回值為實際讀取的字符的數量*/
(3) public abstract int read(char cbuf[],int off,int len) throws IOException;
/*讀取len個字符，從數組cbuf[]的下標off處開始存放，返回值為實際讀取的字符數量，該方法必須由子類實現*/
8.2 Writer抽象類
寫入字符流的抽象類。子類必須實現的方法僅有write(char[], int, int)、flush() 和 close()。但是，多數子類將重寫此處定義的一些方法，以提供更高的效率和/或其他功能。 其子類如下：
1) FileWrite: 與FileOutputStream對應
將字符類型數據寫入文件，使用缺省字符編碼和緩沖器大小。
Public FileWrite(file f);
2) chararrayWrite:與ByteArrayOutputStream對應 ,將字符緩沖器用作輸出。
Public CharArrayWrite();
3) PrintWrite:生成格式化輸出
public PrintWriter(outputstream os);
4) filterWriter:用於寫入過濾字符流
protected FilterWriter(Writer w);
5) PipedWriter：與PipedOutputStream對應
6) StringWriter：無與之對應的以字節為導向的stream
主要方法：
(1)public void write(int c) throws IOException；//將整型值c的低16位寫入輸出流
(2)public void write(char cbuf[]) throws IOException；//將字符數組cbuf[]寫入輸出流
(3)public abstract void write(char cbuf[],int off,int len) throws IOException;
//將字符數組cbuf[]中的從索引為off的位置處開始的len個字符寫入輸出流
(4)public void write(String str) throws IOException；//將字符串str中的字符寫入輸出流
(5)public void write(String str,int off,int len) throws IOException；
//將字符串str 中從索引off開始處的len個字符寫入輸出流
(6)flush( ); //刷空輸出流，並輸出所有被緩存的字節
(7)close(); //關閉流 public abstract void close() throws IOException
9 InputStream與Reader差別, OutputStream與Writer差別
InputStream和OutputStream類處理的是字節流，數據流中的最小單位是字節(8個bit)
Reader與Writer處理的是字符流(16個bit)，在處理字符流時涉及了字符編碼的轉換問題。
Reader類能夠將輸入流中采用其他編碼類型的字符轉換為Unicode字符，然后在內存中為其分配內存
Writer類能夠將內存中的Unicode字符轉換為其他編碼類型的字符，再寫到輸出流中。
例子參考：JAVA中的字節流與字符流這篇文章。
10 IOException異常類的子類
public class EOFException ：非正常到達文件尾或輸入流尾時，拋出這種類型的異常。
public class FileNotFoundException：當文件找不到時，拋出的異常。
public class InterruptedIOException：當I/O操作被中斷時，拋出這種類型的異常。
參考資料：
http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7418161