Java IO 核心总结：File 类、字节流与字符流详解

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在 Java 开发中，文件操作和 IO 流是非常基础且重要的内容。无论是读取配置文件、保存日志，还是实现文件上传下载，都离不开 IO 操作。

本文从实战角度出发，系统总结：

• File 类的常见用法
• 字节流：InputStream / OutputStream 的用法
• 字符流：Reader / Writer 的用法
• 字节流与字符流的区别与选择
• 资源管理与综合示例

一、File 类：文件与目录的抽象

java.io.File 是 Java 对文件系统中文件（包括目录）的抽象描述。

注意：创建一个 File 对象，并不代表该文件在磁盘上真实存在。它只是路径的抽象表示。

1. 构造方法

示例：

File file1 = new File("hello.txt");
File file2 = new File("D:\\\\test", "hello.txt");
File parent = new File("D:\\\\test");
File file3 = new File(parent, "hello.txt");

2. 路径相关方法

File file = new File("..\\\\hello-world.txt");

System.out.println(file.getParent()); // ..\\
System.out.println(file.getName()); // hello-world.txt
System.out.println(file.getPath()); // ..\\hello-world.txt
System.out.println(file.getAbsolutePath()); // 绝对路径
System.out.println(file.getCanonicalPath()); // 修饰后的绝对路径，会解析 . 和 ..

3. 文件与目录操作

示例：创建、删除文件

File file = new File("test.txt");

System.out.println(file.exists()); // false
System.out.println(file.createNewFile()); // true
System.out.println(file.exists()); // true
System.out.println(file.delete()); // true
System.out.println(file.exists()); // false

示例：创建目录

File dir = new File("some-parent\\\\some-dir");

// mkdir() 如果父目录不存在会失败
System.out.println(dir.mkdir()); // false

// mkdirs() 可以创建多级目录
System.out.println(dir.mkdirs()); // true

二、IO 流的分类

在 Java 中，IO 流按照处理数据的单位分为两类：

注意：字符流本质上还是基于字节流实现的，只是加了一层编码/解码的包装。

三、字节流：InputStream / OutputStream

1. InputStream（字节输入流）

InputStream 是字节输入流的抽象类，最常用的子类是 FileInputStream。

推荐方式：使用缓冲区读取

try (InputStream is = new FileInputStream("hello.txt")) {
byte[] buf = new byte[1024];
int len;

while ((len = is.read(buf)) != –1) {
// buf 的 [0, len) 是本次读取到的数据
System.out.write(buf, 0, len);
}
}

2. OutputStream（字节输出流）

OutputStream 是字节输出流的抽象类，最常用的子类是 FileOutputStream。

写入示例：

try (OutputStream os = new FileOutputStream("output.txt")) {
String s = "你好中国";
byte[] b = s.getBytes("UTF-8");
os.write(b);

os.flush(); // 不要忘记 flush
}

四、字符流：Reader / Writer（重点补充）

字符流专门用于处理文本数据，它能自动处理字符集编码，避免字节流读取中文时的乱码问题。

1. Reader（字符输入流）

Reader 是字符输入流的抽象类，常用子类有 FileReader、BufferedReader。

基础用法（FileReader）：

try (Reader reader = new FileReader("hello.txt")) {
int ch;
while ((ch = reader.read()) != –1) {
System.out.print((char) ch);
}
}

高效用法（BufferedReader，支持按行读取）：

BufferedReader 提供了 readLine() 方法，可以一次读取一行文本，非常适合处理文本文件。

try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("hello.txt"))) {
String line;
while ((line = reader.readLine()) != null) {
System.out.println(line);
}
}

注意：FileReader 使用系统默认字符集，如果文件编码与系统默认不一致，可能会出现乱码。此时应使用 InputStreamReader 手动指定编码。

2. Writer（字符输出流）

Writer 是字符输出流的抽象类，常用子类有 FileWriter、BufferedWriter。

基础用法（FileWriter）：

try (Writer writer = new FileWriter("output.txt")) {
writer.write("你好，世界\\n");
writer.write("Hello, World\\n");
writer.flush();
}

高效用法（BufferedWriter，支持换行）：

try (BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter("output.txt"))) {
writer.write("我是第一行");
writer.newLine(); // 换行
writer.write("我是第二行");
writer.flush();
}

3. 转换流：InputStreamReader / OutputStreamWriter

转换流是字节流和字符流之间的桥梁，可以指定字符集编码，解决乱码问题。

读取时指定编码：

try (BufferedReader reader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(new FileInputStream("hello.txt"), "UTF-8"))) {
String line;
while ((line = reader.readLine()) != null) {
System.out.println(line);
}
}

写入时指定编码：

try (BufferedWriter writer = new BufferedWriter(
new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("output.txt"), "UTF-8"))) {
writer.write("你好，世界");
writer.flush();
}

五、字节流 vs 字符流：如何选择？

选择原则：

• 如果是二进制文件（图片、音视频等），必须使用字节流。
• 如果是文本文件，优先使用字符流（尤其是 BufferedReader/BufferedWriter），避免乱码并提高效率。
• 如果文本文件编码特殊（如 UTF-8 而系统默认 GBK），必须使用转换流指定编码。

六、资源管理：try-with-resources

IO 资源非常宝贵，使用完毕后必须关闭。Java 7 提供了 try-with-resources 语法，只要资源实现了 AutoCloseable 接口，就能自动关闭。

标准写法：

try (InputStream is = new FileInputStream("source.txt");
OutputStream os = new FileOutputStream("dest.txt")) {

byte[] buf = new byte[1024];
int len;

while ((len = is.read(buf)) != –1) {
os.write(buf, 0, len);
}

os.flush();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}

七、综合示例：文件复制（字节流 vs 字符流）

1. 使用字节流复制任意文件（推荐）

public class FileCopyDemo {
public static void main(String[] args) {
File source = new File("source.jpg");
File dest = new File("dest.jpg");

try (InputStream is = new FileInputStream(source);
OutputStream os = new FileOutputStream(dest)) {

byte[] buf = new byte[1024];
int len;
while ((len = is.read(buf)) != –1) {
os.write(buf, 0, len);
}
os.flush();
System.out.println("复制完成");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

2. 使用字符流复制文本文件

public class TextCopyDemo {
public static void main(String[] args) {
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(new FileInputStream("source.txt"), "UTF-8"));
BufferedWriter writer = new BufferedWriter(
new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("dest.txt"), "UTF-8"))) {

String line;
while ((line = reader.readLine()) != null) {
writer.write(line);
writer.newLine();
}
writer.flush();
System.out.println("文本复制完成");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

八、总结

掌握 File、字节流、字符流的基本用法，是 Java 文件编程的基础。

实际开发中：

• 操作文件元信息使用 File；
• 读写二进制文件使用 InputStream / OutputStream；
• 读写文本文件使用 Reader / Writer，优先选择 BufferedReader / BufferedWriter；
• 编码不一致时使用转换流指定字符集；
• 始终使用 try-with-resources 管理资源；
• 不要忘记 flush() 和 close()。