编辑“︁Java FileOutputStream”︁

{{Note|本教程适用于Java 8及以上版本，部分特性在早期版本中可能不可用}}

= Java FileOutputStream 全面指南 =

'''FileOutputStream'''是Java I/O体系中用于将'''原始字节流写入文件'''的核心类，属于`java.io`包。它是OutputStream抽象类的直接子类，专为文件操作设计。

== 核心概念 ==
FileOutputStream的主要特点：
* 以字节为单位写入数据（适合非文本二进制文件）
* 支持追加模式（append mode）
* 自动创建不存在的文件
* 需要手动关闭资源（推荐使用try-with-resources）

=== 类继承结构 ===
<mermaid>
classDiagram
    OutputStream <|-- FileOutputStream
    FileOutputStream : +write(int b)
    FileOutputStream : +write(byte[] b)
    FileOutputStream : +close()
</mermaid>

== 基础用法 ==

=== 构造方法 ===
FileOutputStream提供多个构造方法：

{| class="wikitable"
|-
! 构造方法 !! 描述
|-
| `FileOutputStream(File file)` || 通过File对象创建
|-
| `FileOutputStream(String name)` || 通过文件路径创建
|-
| `FileOutputStream(File file, boolean append)` || 指定是否追加写入
|-
| `FileOutputStream(String name, boolean append)` || 路径形式+追加模式
|}

=== 基本示例 ===
<syntaxhighlight lang="java">
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class BasicExample {
    public static void main(String[] args) {
        String data = "Hello, FileOutputStream!";
        
        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt")) {
            // 将字符串转换为字节数组并写入
            byte[] byteArray = data.getBytes();
            fos.write(byteArray);
            System.out.println("数据已成功写入文件");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
</syntaxhighlight>

'''输出结果'''：
文件`output.txt`内容变为：
<pre>
Hello, FileOutputStream!
</pre>

== 进阶特性 ==

=== 追加模式 ===
通过设置构造方法的第二个参数为`true`启用追加模式：

<syntaxhighlight lang="java">
// 追加写入而不是覆盖
try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("log.txt", true)) {
    String logEntry = "New log entry at " + new Date() + "\n";
    fos.write(logEntry.getBytes());
}
</syntaxhighlight>

=== 批量写入 ===
对于大文件，建议使用缓冲区：

<syntaxhighlight lang="java">
byte[] buffer = new byte[1024]; // 1KB缓冲区
int bytesRead;
while ((bytesRead = inputStream.read(buffer)) != -1) {
    fileOutputStream.write(buffer, 0, bytesRead);
}
</syntaxhighlight>

=== 性能比较 ===
写入100MB文件的时间对比（单位：ms）：

{| class="wikitable"
|-
! 写入方式 !! 无缓冲 !! 带缓冲(8KB)
|-
| 单字节写入 || 12,450 || 1,200
|-
| 字节数组写入 || 850 || 320
|}

== 异常处理 ==
FileOutputStream可能抛出以下异常：
* `FileNotFoundException` - 文件不存在且无法创建
* `SecurityException` - 无文件访问权限
* `IOException` - 常规I/O错误

推荐处理方式：
<syntaxhighlight lang="java">
try {
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("important.dat");
    // 操作代码...
} catch (FileNotFoundException e) {
    System.err.println("文件无法创建或访问: " + e.getMessage());
} catch (IOException e) {
    System.err.println("I/O错误发生: " + e.getMessage());
} finally {
    if (fos != null) {
        try { fos.close(); } catch (IOException e) { /* 忽略关闭错误 */ }
    }
}
</syntaxhighlight>

== 实际应用案例 ==

=== 案例1：文件复制工具 ===
<syntaxhighlight lang="java">
public static void copyFile(String source, String destination) throws IOException {
    try (InputStream is = new FileInputStream(source);
         OutputStream os = new FileOutputStream(destination)) {
        
        byte[] buffer = new byte[8192]; // 8KB缓冲区
        int length;
        while ((length = is.read(buffer)) > 0) {
            os.write(buffer, 0, length);
        }
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 案例2：二进制数据存储 ===
存储图像文件的元数据：

<syntaxhighlight lang="java">
public void saveImageMetadata(ImageMetadata meta, String outputFile) throws IOException {
    try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
            new FileOutputStream(outputFile))) {
        
        dos.writeUTF(meta.getFormat());  // 写入字符串
        dos.writeInt(meta.getWidth());   // 写入int
        dos.writeInt(meta.getHeight());
        dos.writeLong(meta.getFileSize());
    }
}
</syntaxhighlight>

== 与相关类的比较 ==

{| class="wikitable"
|-
! 类 !! 用途 !! 字符/字节 !! 缓冲
|-
| FileOutputStream || 原始字节写入 || 字节 || 无
|-
| FileWriter || 字符写入 || 字符 || 无
|-
| BufferedOutputStream || 缓冲字节写入 || 字节 || 有
|-
| PrintStream || 格式化输出 || 字节 || 有
|}

== 最佳实践 ==
1. '''总是使用try-with-resources'''确保资源释放
2. 处理大文件时'''使用缓冲区'''（建议8KB以上）
3. 写入后'''调用flush()'''确保数据持久化
4. 考虑使用NIO的`Files.write()`进行简单写入
5. 对文本数据优先考虑`FileWriter`

== 常见问题 ==

=== Q1: 为什么我的文件内容出现乱码？ ===
FileOutputStream直接写入字节，如果文本编码与读取时不一致会出现乱码。解决方案：
<syntaxhighlight lang="java">
String text = "中文内容";
byte[] utf8Bytes = text.getBytes(StandardCharsets.UTF_8); // 明确指定编码
fos.write(utf8Bytes);
</syntaxhighlight>

=== Q2: 如何提高写入性能？ ===
* 增大缓冲区大小（通常8KB-32KB最佳）
* 使用`BufferedOutputStream`包装
* 考虑使用NIO的`FileChannel`

=== Q3: 文件锁相关问题 ===
在Windows系统上，未关闭的FileOutputStream会锁定文件。确保：
* 在finally块中关闭流
* 使用try-with-resources语句

== 数学表示 ==
文件写入速度可以表示为：
<math>
Speed = \frac{FileSize}{Time} = \frac{\sum_{i=1}^{n} BufferSize_i}{T_{total}}
</math>

其中：
* <math>BufferSize_i</math> - 每次写入的缓冲区大小
* <math>T_{total}</math> - 总写入时间

{{Warning|重要安全提示：永远不要直接使用用户提供的路径字符串构造FileOutputStream，这可能导致路径遍历漏洞。应先对路径进行规范化验证。}}

== 总结 ==
FileOutputStream是Java中最基础的二进制文件写入类，虽然API简单，但正确使用需要注意：
* 资源管理（自动关闭）
* 异常处理
* 缓冲区使用
* 编码问题

对于现代Java开发，也可以考虑：
* NIO的`Files.write()`
* `FileChannel`进行随机访问
* 异步I/O操作

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