第 31 章：IO 流基础

学习目标

• 掌握 File / Path 文件操作
• 理解字节流与字符流的区别
• 掌握缓冲流与 NIO 便捷 API

一、File 与 Path

// 老 API：java.io.File
File file = new File("data/user.txt");
file.exists();          // 是否存在
file.isDirectory();     // 是否目录
file.length();          // 字节数
file.getAbsolutePath(); // 绝对路径
file.mkdirs();          // 创建多级目录
file.delete();          // 删除

// ✅ 新 API：java.nio.file（JDK 7+，推荐）
Path path = Path.of("data/user.txt");
Files.exists(path);
Files.size(path);
Files.createDirectories(path.getParent());
Files.deleteIfExists(path);

为什么用 NIO？ File 的 API 出错时只返回 false，不告诉你原因；Files 抛异常带明确信息。

二、IO 流全景

维度	字节流	字符流
单位	byte（8 位）	char（16 位）
适用	图片、视频、任意二进制	文本
基类	InputStream / OutputStream	Reader / Writer
编码	不处理	自动按字符集解码

判断标准：能用记事本打开看懂的 → 字符流；否则 → 字节流。

三、读写文本文件

// ✅ 最简单（JDK 11+）：小文件一行搞定
String content = Files.readString(Path.of("a.txt"));
Files.writeString(Path.of("b.txt"), content);

// ✅ 按行读（大文件用 Stream，不会一次性加载到内存）
try (Stream<String> lines = Files.lines(Path.of("big.log"))) {
    lines.filter(l -> l.contains("ERROR"))
         .forEach(System.out::println);
}

// ✅ 传统缓冲流写法（要控制编码时）
try (BufferedReader br = Files.newBufferedReader(
        Path.of("a.txt"), StandardCharsets.UTF_8)) {   // ① 显式指定编码
    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) {           // ② readLine 返回 null 表示读完
        System.out.println(line);
    }
}

⚠️ 编码坑：不指定编码时用系统默认（Windows 中文是 GBK），跨平台会乱码。永远显式写 UTF-8。

四、复制文件（字节流）

// ✅ 一行搞定
Files.copy(Path.of("src.png"), Path.of("dst.png"),
           StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);

// 手动实现（理解原理）
try (InputStream in = Files.newInputStream(Path.of("src.png"));
     OutputStream out = Files.newOutputStream(Path.of("dst.png"))) {

    byte[] buffer = new byte[8192];      // ① 8KB 缓冲区，减少系统调用次数
    int len;
    while ((len = in.read(buffer)) != -1) {  // ② read 返回实际读取字节数，-1 表示结束
        out.write(buffer, 0, len);           // ③ 只写实际读到的长度，不能写整个 buffer
    }
}

为什么用 8192？ 大多数文件系统块大小是 4KB，8KB 是吞吐与内存的经验平衡点，JDK 内部默认也是这个值。

五、缓冲流为什么快

性能差距：读 1MB 文件，无缓冲逐字节读比缓冲读慢 上百倍。

六、序列化

public class User implements Serializable {          // ① 必须实现 Serializable
    private static final long serialVersionUID = 1L; // ② 版本号，改类结构时兼容判断依据

    private String name;
    private transient String password;               // ③ transient 字段不参与序列化
}

// 写对象
try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(
        Files.newOutputStream(Path.of("user.dat")))) {
    oos.writeObject(user);
}

// 读对象
try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(
        Files.newInputStream(Path.of("user.dat")))) {
    User u = (User) ois.readObject();
}

⚠️ 生产建议：Java 原生序列化有安全漏洞（反序列化 RCE）且跨语言不通，实际项目用 JSON（Jackson） 或 Protobuf。

七、常见 IO 场景速查

// 读 classpath 资源（读配置文件常用）
try (InputStream in = getClass().getResourceAsStream("/config.yml")) {
    String s = new String(in.readAllBytes(), StandardCharsets.UTF_8);
}

// 遍历目录
try (Stream<Path> paths = Files.walk(Path.of("src"))) {
    paths.filter(p -> p.toString().endsWith(".java"))
         .forEach(System.out::println);
}

// 追加写
Files.writeString(Path.of("log.txt"), "new line\n",
                  StandardOpenOption.CREATE, StandardOpenOption.APPEND);

八、本章小结

要点	关键
Path / Files	优先于老的 File
字节流	二进制，InputStream
字符流	文本，Reader，必须指定 UTF-8
缓冲流	减少系统调用，快上百倍
try-with-resources	流一律这样写
序列化	生产用 JSON，别用原生

动手练习

练习 1：基础题

统计一个 .log 文件中包含 ERROR 的行数。

练习 2：进阶题

写一个方法递归统计目录下所有 .java 文件的总行数，输出 Top 10 最长文件。

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