Java IO 流与 Reader

字节流与字符流的职责分层、装饰器组合，以及读写时的编码与缓冲实践。

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[!info] related notes

所属 MOC：标准库 · 学习路线

前置概念：try-with-resources · 字符串与字符集

后续概念：NIO · JSON

容易混淆：InputStream vs Reader

Java IO 流与 Reader

这个概念为什么出现

文件、网络、进程管道最终都是字节；人类文本还涉及字符编码。Java 经典 IO 分成字节流（InputStream/OutputStream）与字符流（Reader/Writer），并用装饰器叠加缓冲、转换等能力。

[!abstract] 一句话理解字节流处理原始字节；字符流在 Reader/Writer 层处理文本；用 InputStreamReader 等桥接并显式指定 Charset，缓冲装饰器减少系统调用。

最小可运行示例

场景：读取 UTF-8 配置的第一行并写到另一文件

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

public class ConfigLineCopy {
    static void copyFirstLine(Path src, Path dst) throws IOException {
        try (BufferedReader r = Files.newBufferedReader(src, StandardCharsets.UTF_8);
             BufferedWriter w = Files.newBufferedWriter(dst, StandardCharsets.UTF_8)) {
            String line = r.readLine();
            if (line != null) {
                w.write(line);
                w.newLine();
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Path src = Files.createTempFile("cfg-", ".txt");
        try {
            Path dst = Files.createTempFile("cfg-bak-", ".txt");
            try {
                Files.writeString(src, "mode=prod\n", StandardCharsets.UTF_8);
                copyFirstLine(src, dst);
                System.out.println(Files.readString(dst, StandardCharsets.UTF_8).trim());
            } finally {
                Files.deleteIfExists(dst);
            }
        } finally {
            Files.deleteIfExists(src);
        }
    }
}

建议运行：

javac ConfigLineCopy.java && java ConfigLineCopy

期望输出：

mode=prod

本例只复制第一行：readLine 去掉行终止符，newLine 使用系统行分隔符，不是字节级备份。默认打开目标 Writer 会截断已有文件，src/dst 必须是不同文件。

结合场景再看三个关注点

文本用 Reader/Writer + Charset。
缓冲是装饰能力，不是另一种数据模型。
TWR 在离开作用域时尝试 close；本例 BufferedWriter.close 会 flush，但可能抛异常。不能把所有 OutputStream.close 都当作自动刷新或持久化保证。

核心概念与准确模型

1. 字节流

无参 InputStream.read() 返回 0–255 的字节值，或 -1 表示 EOF；read(byte[]) 返回读取数量，可能短读，不能把整个缓冲区都当作有效数据。\
适合图片、protobuf、加密 blob

2. 字符流

Reader 以 UTF-16 char 代码单元为单位；一个 Unicode 码点可能占两个 char，不能把一次 read() 当作一个完整字符。\
InputStreamReader 负责字节→字符解码

3. 装饰器组合

FileInputStream → BufferedInputStream → ...
InputStreamReader → BufferedReader

4. 现代便捷入口

Files.newBufferedReader/Writer
Files.readString/writeString（小文件）

边界情况与反直觉行为

JDK 18+ 默认字符集通常是 UTF-8，旧版本/配置可能不同；外部数据仍应按协议明确 Charset，而非猜测本机默认。\
以 byte 读文本易截断多字节字符。
大文件避免一次 readAllBytes；flush 通常只把应用缓冲交给底层，不等于持久落盘。需要持久化时另查 FileChannel.force/FileDescriptor.sync 等契约。\

常见误区

[!warning] 常见误区：二进制当字符流读压缩包/图片用字节流，否则编码破坏数据。

工程实践

统一 UTF-8。
缓冲区大小按场景，不玄学调参。
网络 IO 设超时（更高层 API）。
优先 NIO.2 Path/Files 管理文件路径。

本节总结

字节 vs 字符是第一刀
装饰器组合能力
编码显式 + 资源关闭

自测题

何时必须用 InputStream 而不是 Reader？
BufferedReader 解决什么？

参考答案

非文本字节数据或需精确字节协议时。
按行高效读取与减少底层读取次数。

延伸阅读与资料来源

资料	类型	支撑内容
I/O Streams (Oracle Tutorial)	教程	流模型
java.io package	API	类型入口