字符集与I/O流基础与应用指南

字符集（Character Set）

字符集是对字符进行统一编号的一套规则。
计算机底层只能存储二进制数据，二进制可以映射为整数，因此字符通过编号的方式在计算机中存储。

常见字符集：

ASCII
GBK / GB2312
UTF-8（Unicode）

字符集决定了字符 ↔ 字节之间的映射规则，是理解 I/O 流中文乱码问题的基础。

I/O 流概述

I/O（Input / Output）流用于完成数据在内存与外部介质之间的传输。

File 类只能表示和操作文件本身，不能读写文件内容。
对文件内容的读写必须依赖 I/O 流。

I/O 流的分类

按数据流向划分

输入流（InputStream / Reader）
以内存为基准，将数据从磁盘文件或网络读入内存
输出流（OutputStream / Writer）
以内存为基准，将数据从内存写出到磁盘文件或网络

按数据单位划分

字节流
- 以字节（8 bit）为最小单位
- 适合处理二进制文件（图片、音视频、压缩包等）
字符流
- 以字符为最小单位
- 适合处理纯文本文件，自动处理字符编码

FileInputStream —— 文件字节输入流

将磁盘文件中的数据按字节读入内存。

构造器

FileInputStream(File file)
FileInputStream(String path)

常用方法

public int read();   // 读取一个字节，读取结束返回 -1

示例：逐字节读取

FileInputStream in = new FileInputStream("text.txt");
int code;
while ((code = in.read()) != -1) {
    System.out.println((char) code);
}
in.close();

该方式效率较低，且在读取多字节字符（如中文）时会出现乱码问题。

示例：字节数组读取

FileInputStream in = new FileInputStream("text.txt");
byte[] buffer = new byte[1024];
int len = in.read(buffer);
String result = new String(buffer, 0, len);
System.out.println(result);
in.close();

缓冲数组使用注意点

若多次复用同一个字节数组，必须使用 len 限定有效数据范围：

new String(buffer, 0, len);

处理乱码的常见方式

使用字符流（推荐）
明确指定字符编码
使用 readAllBytes()（适用于小文件）

byte[] bytes = in.readAllBytes();
String result = new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8);

FileOutputStream —— 文件字节输出流

将内存中的数据按字节写出到磁盘文件。

构造器

FileOutputStream(File file)
FileOutputStream(String path)
FileOutputStream(File file, boolean append)
FileOutputStream(String path, boolean append)

常用方法

write(int b)
write(byte[] buffer)
write(byte[] buffer, int offset, int length)

示例

FileOutputStream out = new FileOutputStream("text.txt", true);
out.write("Hello IO\n".getBytes());
out.flush();
out.close();

默认情况下，输出流会覆盖原文件内容。设置 append=true 可实现追加写入。

使用字节流复制文件

字节流适合复制任意类型文件。

基本步骤

创建输入流
创建输出流
循环读写字节数组
关闭资源

FileInputStream in = new FileInputStream("src.jpg");
FileOutputStream out = new FileOutputStream("dest.jpg");
byte[] buffer = new byte[8192];
int len;
while ((len = in.read(buffer)) != -1) {
    out.write(buffer, 0, len);
}
in.close();
out.close();

FileReader —— 字符输入流

以字符为单位，将文本文件数据读入内存，自动处理编码。

构造器

FileReader(File file)
FileReader(String path)

方法

read()
read(char[] buffer)

FileReader reader = new FileReader("text.txt");
char[] buffer = new char[1024];
int len = reader.read(buffer);
System.out.println(new String(buffer, 0, len));
reader.close();

FileWriter —— 字符输出流

将内存中的字符数据写出到文件。

构造器

FileWriter(File file)
FileWriter(String path)
FileWriter(File file, boolean append)

方法

write(int c)
write(char[] buffer)
write(String str)

缓冲流（Buffered Stream）

缓冲流通过**内部缓冲区（默认 8KB）**减少系统 I/O 次数，提高性能。

字节缓冲流

BufferedInputStream
BufferedOutputStream

BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("a.txt"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("b.txt"));

字符缓冲流

BufferedReader
BufferedWriter

支持按行读写：

BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("a.txt"));
String line;
while ((line = br.readLine()) != null) {
    System.out.println(line);
}
br.close();

对象的序列化与反序列化

概念

序列化：将对象转换为字节流写入文件
反序列化：从字节流还原对象

对象必须实现 Serializable 接口。

示例

ObjectOutputStream oos =
    new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("obj.dat"));
oos.writeObject(user);
oos.close();

ObjectInputStream ois =
    new ObjectInputStream(new FileInputStream("obj.dat"));
User u = (User) ois.readObject();
ois.close();

transient 关键字

被 transient 修饰的成员变量不参与序列化，常用于敏感数据。

serialVersionUID

private static final long serialVersionUID = 1L;

用于保证序列化版本一致性。

打印流（PrintStream）

特点：

方便输出各种数据类型
不抛出 IOException
打印结果与内容一致

PrintStream ps = new PrintStream("out.txt");
ps.println(100);
ps.println("Hello");
ps.close();

输出重定向

System.setOut(new PrintStream("log.txt"));
System.out.println("redirect output");

Properties —— 属性集文件

Properties 是基于 Map<String,String> 的集合，常用于配置文件。

写入属性文件

Properties p = new Properties();
p.setProperty("user", "root");
p.setProperty("password", "123456");
p.store(new FileOutputStream("config.properties"), null);

读取属性文件

Properties p = new Properties();
p.load(new FileInputStream("config.properties"));
System.out.println(p.getProperty("user"));