Java IO（输入/输出）是 Java 平台中用于数据流处理的重要部分，提供了对文件、网络、内存等多种数据源和目标的操作。Java IO 包含了多种类和接口，能够实现同步和异步的输入输出操作。Java IO API 主要分为两大部分：面向字节流的 IO 和面向字符流的 IO。

1. 输入输出流

• 字节流（InputStream 和 OutputStream）：用于处理 8 位字节的数据，适合于处理诸如图像、音频、视频等二进制文件。
  • InputStream：读取数据的基类，包括 FileInputStream、BufferedInputStream、DataInputStream 等常见子类。
  • OutputStream：写入数据的基类，包括 FileOutputStream、BufferedOutputStream、DataOutputStream 等常见子类。
• 字符流（Reader 和 Writer）：用于处理 16 位字符的数据，适合于处理文本文件。
  • Reader：读取字符数据的基类，包括 FileReader、BufferedReader、InputStreamReader 等常见子类。
  • Writer：写入字符数据的基类，包括 FileWriter、BufferedWriter、OutputStreamWriter 等常见子类。

2. 文件操作

• File 类：java.io.File 类是 Java IO 中用于表示文件和目录路径的类，提供了对文件和目录的基本操作，如创建、删除、重命名、获取文件信息等。
• RandomAccessFile：用于实现对文件的随机访问，可以从文件的任意位置进行读取和写入，适合于实现文件的分块读写。

3. 缓冲流

• BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream：字节流的缓冲处理类，通过减少对底层资源的访问次数，提高 IO 操作的效率。
• BufferedReader 和 BufferedWriter：字符流的缓冲处理类，用于提高对字符数据的读取和写入效率，常用于逐行读取文本数据。

4. 数据流

• DataInputStream 和 DataOutputStream：用于读取和写入 Java 的原始数据类型（如 int、float、double 等），通过提供对基本数据类型的读写支持，方便了对数据的处理。

5. 对象流

• ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream：用于对象的序列化和反序列化操作，可以将对象转换为字节流，以便存储到文件或通过网络传输。
  • Serializable 接口：对象序列化的前提是类必须实现 Serializable 接口，以便标记该类的对象是可序列化的。

6. 打印流

• PrintStream 和 PrintWriter：提供了格式化输出的功能，可以方便地将各种数据类型输出到文件、控制台等。
  • PrintStream：主要用于字节流的打印输出，常见的 System.out 就是一个 PrintStream 实例。
  • PrintWriter：用于字符流的打印输出，支持自动刷新，常用于文本文件的输出。

7. 管道流

• PipedInputStream 和 PipedOutputStream：用于实现线程之间的通信，PipedInputStream 和 PipedOutputStream 可以连接起来，实现数据在不同线程之间的传输。
• PipedReader 和 PipedWriter：字符流版本的管道，用于线程间的字符数据传输。

8. NIO（New IO）

• 概述：Java NIO（New Input/Output）是在 Java 1.4 引入的，与传统 IO 不同，它是基于缓冲区和通道的非阻塞 IO，能够实现更高效的数据处理。
• Channel（通道）：Channel 是 NIO 中的数据传输通道，用于连接数据源和数据目标。常见的通道类型包括 FileChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel 等。
• Buffer（缓冲区）：Buffer 是用于存储数据的容器，与传统 IO 中的流不同，NIO 中的数据读取和写入都是通过缓冲区进行的。
• Selector（选择器）：Selector 允许一个线程管理多个通道，尤其适合于管理大量的网络连接场景，通过选择器可以实现非阻塞的多路复用。

9. 文件系统和实用工具类

• Files 和 Paths 类：java.nio.file.Files 和 java.nio.file.Paths 类提供了对文件和目录的便捷操作方法，如复制、移动、删除、创建等。
• FileVisitor 接口：用于遍历文件树，可以实现对文件系统的递归访问，常与 Files.walkFileTree() 方法结合使用。

10. IO 的常见应用场景

• 文件读写：使用 FileInputStream、FileOutputStream、FileReader、FileWriter 等类实现文件的读写操作。
• 网络数据传输：使用 Socket 和 ServerSocket 结合 IO 流实现网络中的数据读写。
• 日志系统：使用 PrintWriter 或 BufferedWriter 编写日志到文件。
• 对象持久化：使用 ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 对 Java 对象进行序列化和反序列化。

11. 总结

Java IO 提供了丰富的 API 来处理各种输入输出场景，从简单的文件读写到复杂的网络通信和对象序列化。通过结合使用字节流、字符流、缓冲流、对象流等工具，开发者可以高效地实现数据的传输和处理。理解 Java IO 的各个组成部分和应用场景，有助于在实际开发中编写更加高效、灵活的 IO 处理代码。