一、IO 流分类体系

分类标准 类型 基类（抽象类） 典型实现 适用场景
数据单位 字节流 InputStream / OutputStream FileInputStream, BufferedOutputStream 二进制文件（图片、视频、压缩包）
 字符流 Reader / Writer FileReader, BufferedWriter 文本文件（.txt, .csv, .json）
功能角色 节点流 直接连接数据源 FileInputStream, FileReader 基础读写
 处理流（包装流） 装饰其他流 BufferedInputStream, InputStreamReader 增强功能（缓冲、转换、对象序列化）

二、核心类与方法速查

字节流核心方法（InputStream / OutputStream）

· int read() – 读取一个字节，返回 0~255，流结束返回 -1
· int read(byte[] b) – 读取最多 b.length 字节，返回实际字节数
· int read(byte[] b, int off, int len) – 读取到指定偏移和长度
· void write(int b) / write(byte[] b) / write(byte[] b, int off, int len)
· void flush() – 强制将缓冲数据写出（对字节流一般意义不大，但某些装饰流需要）
· void close() – 释放系统资源

字符流核心方法（Reader / Writer）

· int read() – 读取单个字符（0~65535）
· int read(char[] cbuf) – 读取字符数组
· void write(String str) – 直接写字符串
· void write(char[] cbuf, int off, int len)
· void flush() / void close()

三、文件操作标准步骤（以复制文件为例）

1. 创建源和目标 File 对象（可选，也可直接传路径字符串）
2. 打开输入流和输出流（节点流或包装后的处理流）
3. 循环读写（使用缓冲区，避免单字节操作）
4. 关闭流（先开后关，后开先关；或使用 try-with-resources）
5. 处理异常（IOException 及子类）

四、常用实现类详解

类名 功能 注意点
FileInputStream / FileOutputStream 文件字节流 支持追加（构造器第二个参数 true）
FileReader / FileWriter 文件字符流 使用平台默认编码，跨平台易乱码
BufferedInputStream / BufferedOutputStream 缓冲字节流 默认 8KB 缓冲区，大幅提升性能
BufferedReader / BufferedWriter 缓冲字符流 readLine() 按行读取；newLine() 跨平台换行
InputStreamReader / OutputStreamWriter 字节流转字符流 必须指定字符集（如 UTF-8）
DataInputStream / DataOutputStream 读写 Java 基本类型 与平台无关，但文件格式固定
ObjectInputStream / ObjectOutputStream 对象序列化 需实现 Serializable，注意 serialVersionUID
PrintWriter / PrintStream 格式化输出 print() / printf() 很方便，不抛 IOException

五、缓冲流的原理与正确使用

· 原理：内部维护一个 byte/char 数组，一次性从硬盘读取多个字节到内存缓冲区，后续 read() 从缓冲区取；写时先写入缓冲区，满或 flush() 时真正调用 OS 写入。
· 正确用法：
  ```java
  // 包装节点流
  BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("file.txt"));
  ```
· 注意：
  · 不要同时用缓冲流和节点流操作同一个文件，会相互干扰。
  · 写完数据后务必调用 flush() 或 close()，否则可能丢失最后一批数据。

六、字符编码处理（极其重要）

· 乱码根源：写入时用 A 编码，读取时用 B 编码。
· 解决方案：读写文本文件时统一使用 InputStreamReader / OutputStreamWriter，并显式指定 StandardCharsets.UTF_8。
· 错误示例：new FileReader("a.txt") → 依赖系统编码（如 Windows GBK）。
· 正确示例：
  ```java
  new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream("a.txt"), StandardCharsets.UTF_8));
  ```
· Java 11+ 简化：Files.newBufferedReader(Path.of("a.txt"), StandardCharsets.UTF_8)

七、性能优化技巧

操作 糟糕实践 优化实践
读取小文件 单字节循环 while((b=in.read())!=-1) 使用 byte[8192] 缓冲区或 BufferedInputStream
写文本文件 频繁调用 writer.write(String) 用 StringBuilder 拼接后一次性写入，或使用缓冲流
复制大文件 自己写 while 循环 改用 Files.copy()（底层利用通道或系统调用）
很多小文件随机读 每次打开新流 重用流，或使用 RandomAccessFile

八、异常处理与资源关闭

· 传统写法：嵌套 try-finally，在 finally 中对每个流判空并 close()（繁琐且容易遗漏）。
· 推荐写法：try-with-resources（Java 7+）
  ```java
  try (FileInputStream fis = new FileInputStream("src");
       FileOutputStream fos = new FileOutputStream("dst")) {
      // 读写操作
  } // 自动调用 close()
  ```
· 原则：实现了 AutoCloseable 的资源都应在 try 块头部声明，多个资源用分号隔开，关闭顺序与声明顺序相反。

九、常见操作场景与代码要点

1. 文本文件逐行读取

· 使用 BufferedReader.readLine()，读到 null 表示结束。
· 注意：readLine() 不包含换行符，需要手动添加或使用 newLine()。

2. 文件追加内容

· 字节流：new FileOutputStream(file, true)
· 字符流：new FileWriter(file, true)
· 缓冲流：同样在构造节点流时指定追加标志。

3. 复制文件（兼容二进制和文本）

· 优先使用字节流，即使复制文本文件也不会改变编码。
· 若必须用字符流，注意指定相同编码且不要丢失数据。

4. 读取文件属性（大小、最后修改时间）

· File.length()，File.lastModified()，但更推荐 NIO 的 Files 类。

5. 遍历目录中的文件

· File.listFiles() 返回数组，递归处理时注意 File.isDirectory() 判断。

十、重要注意事项（避坑指南）

1. flush() 不是必须立刻调用，但 close() 前数据未刷新可能导致丢失。BufferedWriter/PrintWriter 等必须显式或隐式刷新。
2. 不要混用字节流和字符流处理同一个文件，尤其不要用字符流读写二进制文件（会损坏数据）。
3. FileReader 和 FileWriter 默认编码问题：在跨平台项目中禁止直接使用，应使用包装流指定编码。
4. read(byte[] b) 返回值可能小于 b.length（尤其接近文件末尾），循环中必须使用实际读取长度。
5. 关闭流的顺序：先打开的后关闭。如果使用 try-with-resources 则无需关心。
6. 性能陷阱：一次只读一个字符/字节，在文件较大时性能急剧下降。
7. 随机访问：RandomAccessFile 支持 seek 和 getFilePointer，但它是独立于 InputStream/OutputStream 体系的。

十一、与 NIO（java.nio.file.Files）的对比

虽然题目要求“基于 IO 流”，但了解现代替代方案有助于选择：

特性 java.io java.nio.file.Files
简单复制 手动循环复制 Files.copy(Path, Path, StandardCopyOption)
读所有字节 循环读取 Files.readAllBytes()
读所有行 BufferedReader 循环 Files.readAllLines()
目录遍历 File.listFiles() 递归 Files.walk() / Files.list()
性能 适中 通常更好（借助底层通道和缓冲）
编码控制 需包装流 Files.newBufferedReader(path, charset) 一行搞定

建议：新项目中优先使用 Files 工具类，但仍需理解 IO 流原理，因为很多底层库和中间件仍然基于流。