编辑“︁Java IO体系”︁

{{Note|本文适用于Java初学者及需要回顾IO体系核心概念的中级开发者，内容涵盖基础API到NIO高级特性}}

= Java IO体系 =
'''Java IO（输入输出）体系'''是Java语言处理数据流的核心API集合，用于实现设备间的数据传输。其设计基于'''流(Stream)'''抽象概念，分为'''字节流'''和'''字符流'''两大体系。

== 核心架构 ==
Java IO采用'''装饰器模式'''，通过嵌套流实现功能扩展。主要包含以下包：
* <code>java.io</code> - 基础IO类库
* <code>java.nio</code> - 非阻塞IO（New IO）

<mermaid>
classDiagram
    class InputStream
    class OutputStream
    class Reader
    class Writer
    class File
    InputStream <|-- FileInputStream
    OutputStream <|-- FileOutputStream
    Reader <|-- InputStreamReader
    Writer <|-- OutputStreamWriter
</mermaid>

== 流分类 ==
=== 1. 字节流（Byte Streams） ===
处理原始二进制数据（8位字节），核心抽象类：
* <code>InputStream</code> - 输入字节流
* <code>OutputStream</code> - 输出字节流

{{Example|文件复制示例|
<syntaxhighlight lang="java">
try (InputStream in = new FileInputStream("source.txt");
     OutputStream out = new FileOutputStream("target.txt")) {
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int bytesRead;
    while ((bytesRead = in.read(buffer)) != -1) {
        out.write(buffer, 0, bytesRead);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}
</syntaxhighlight>
}}

=== 2. 字符流（Character Streams） ===
处理Unicode字符（16位），核心抽象类：
* <code>Reader</code> - 输入字符流
* <code>Writer</code> - 输出字符流

{{Example|文本文件读取|
<syntaxhighlight lang="java">
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("text.txt"))) {
    String line;
    while ((line = reader.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}
</syntaxhighlight>
}}

=== 3. 缓冲流（Buffered Streams） ===
通过内存缓冲区减少物理IO操作：
* <code>BufferedInputStream</code>/<code>BufferedOutputStream</code>
* <code>BufferedReader</code>/<code>BufferedWriter</code>

== 高级特性 ==
=== 对象序列化 ===
实现<code>Serializable</code>接口的对象持久化：
<syntaxhighlight lang="java">
class Person implements Serializable {
    private String name;
    private transient int age; // 不被序列化
    // getters/setters...
}

// 序列化
try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.dat"))) {
    oos.writeObject(new Person("Alice", 30));
}
</syntaxhighlight>

=== NIO（New IO） ===
Java 1.4引入的非阻塞IO模型，核心组件：
* <code>Channel</code> - 双向数据传输通道
* <code>Buffer</code> - 数据容器
* <code>Selector</code> - 多路复用器

<mermaid>
sequenceDiagram
    participant Client
    participant Selector
    participant Channel
    Client->>Selector: 注册关注事件
    loop 事件循环
        Selector->>Channel: 检查就绪通道
        Channel-->>Selector: 返回就绪集合
        Selector->>Client: 通知处理事件
    end
</mermaid>

== 性能对比 ==
{| class="wikitable"
|+ IO操作性能对比（单位：ms）
! 操作类型 !! 1MB文件 !! 100MB文件
|-
| 基础字节流 | 15 | 1200
|-
| 缓冲字节流 | 5 | 400
|-
| NIO传输 | 3 | 250
|}

== 最佳实践 ==
1. 始终使用<code>try-with-resources</code>确保资源关闭
2. 大文件处理优先选择缓冲流
3. 高并发场景考虑NIO或<code>Files</code>工具类
4. 敏感字段使用<code>transient</code>关键字

{{Warning|Windows路径需转义：<code>"C:\\\\data\\\\file.txt"</code> 或使用 <code>Paths.get("C:/data/file.txt")</code>}}

== 常见面试问题 ==
1. '''字节流与字符流的区别？'''
   * 字节流操作8位字节，字符流处理16位Unicode
   * 字符流自动处理编码转换（如UTF-8）

2. '''NIO与传统IO的核心差异？'''
   * 传统IO是阻塞式，NIO支持非阻塞
   * NIO使用Channel和Buffer而非Stream
   * NIO提供Selector实现单线程多通道管理

3. '''为什么需要flush()方法？'''
   强制将缓冲区内容写入目标设备，特别是：
   * 网络传输前
   * 重要日志写入
   * 需要即时反馈的场景

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