1.1 什么是Java IO流
想象你正在用吸管喝饮料——吸管就是连接你和饮料杯的通道。Java IO流本质上就是这样的数据传输通道，负责在程序与外部世界之间架起桥梁。它让程序能够从数据源读取信息，也能将处理结果输出到目的地。
我记得刚开始学编程时，总觉得IO流是个抽象概念。直到有次需要读取用户上传的图片文件，才真正理解它的价值。没有IO流，程序就像个与世隔绝的孤岛，无法接收外部输入，也无法输出任何结果。
IO流的核心在于“流动”这个特性。数据像水流一样按顺序传输，你不需要一次性加载全部内容，这对处理大文件特别友好。想象你要搬运一仓库的货物，IO流允许你用小推车分批运输，而不是要求你一次性搬走所有东西。
1.2 IO流的分类体系
Java IO流的设计相当精巧，就像一套模块化的乐高积木。整个体系基于四个关键维度构建，每个维度都对应着不同的应用场景。
从数据传输单位看，分为字节流和字符流。字节流以8位字节为单位，适合处理所有类型文件；字符流以16位字符为单位，专门为文本设计。这有点像货运公司的两种运输方式——集装箱运输适合各种货物，而冷藏车专门运输生鲜食品。
从数据流向看，有输入流和输出流。输入流负责读取数据，输出流负责写入数据。这种分工明确的体系让代码逻辑更加清晰。
从功能层次看，分为节点流和处理流。节点流直接连接数据源，像直饮水龙头；处理流则对节点流进行包装，提供缓冲、转换等增强功能，相当于给水龙头加装了净水器。
数据源类型也决定了流的选择。文件流对应文件操作，数组流处理内存数据，管道流实现线程间通信。这种多样性让Java IO能适应各种应用场景。
1.3 输入流与输出流的区别
理解输入流和输出流的关系，关键在于找准参照物——永远以运行的程序为中心。
输入流是程序的“耳朵”，专门负责聆听外界声音。当程序需要从文件读取配置、从网络接收数据、从键盘获取用户输入时，使用的都是输入流。数据从外部流向程序内部，这个过程是“读操作”。
输出流则是程序的“嘴巴”，负责向外界发声。程序处理完数据后，通过输出流将结果保存到文件、发送到网络、或者在显示器上展示。数据从程序内部流向外部，这属于“写操作”。
我刚开始经常混淆这两者，后来发现一个简单的记忆方法：把自己想象成程序，吃东西是输入，说话是输出。这个类比虽然简单，但确实帮助我理清了思路。
在实际编码中，它们的API设计也体现了这种差异。输入流主要提供read()方法家族，输出流则围绕write()方法构建。这种对称设计让学习成本降低不少，一旦掌握其中一种，另一种就很容易触类旁通。
流的方向一旦确定就不能改变，这点需要特别注意。你不能要求一个只读的输入流去执行写入操作，就像不能让耳朵承担嘴巴的功能。
2.1 字节流操作类
字节流是Java IO体系中最基础的数据传输工具，它们直接操作原始字节数据。这就像建筑工地上的钢筋水泥——虽然粗糙，却是构建一切的基础。
InputStream和OutputStream构成了字节流家族的根基。InputStream提供了一系列read方法，从单个字节读取到批量读取都有覆盖。OutputStream则对应地提供了write方法族。我记得第一次使用FileInputStream读取图片文件时，惊讶于它的灵活性——你可以一个字节一个字节地处理，也可以一次性读取整个文件块。
FileInputStream和FileOutputStream是最常用的字节流实现。它们直接与文件系统打交道，创建通往文件的字节通道。使用它们时需要注意，文件路径既可以是绝对路径也可以是相对路径。相对路径相对于当前工作目录，这个细节曾经让我调试了好几个小时。
ByteArrayInputStream和ByteArrayOutputStream提供了内存中的字节操作能力。它们把字节数组包装成流，避免了物理文件的读写开销。这种设计在处理临时数据或进行数据转换时特别有用，就像在厨房准备食材时使用的工作台。
DataInputStream和DataOutputStream在基础字节流之上添加了读写Java基本数据类型的能力。它们能自动处理int、double、boolean等类型与字节的转换，省去了手动编码的麻烦。这个设计确实非常贴心，让数据处理变得更加直观。
2.2 字符流操作类
当处理文本数据时，字符流展现出独特的优势。它们考虑到了字符编码的复杂性，避免了直接使用字节流可能出现的乱码问题。
Reader和Writer是字符流体系的顶层抽象。与字节流不同，它们操作的是16位的Unicode字符。这种设计让文本处理变得更加自然，你再也不用担心半个汉字的问题。
InputStreamReader和OutputStreamWriter是连接字节世界与字符世界的桥梁。它们能在字节流的基础上，按照指定字符编码进行转换。我曾经遇到过一个项目，需要读取GBK编码的遗留系统文件，正是InputStreamReader解决了编码转换的难题。
FileReader和FileWriter是处理文本文件的便捷工具。它们内部默认使用系统字符编码，对于简单的文本文件读写确实省心。但在跨平台部署时，显式指定编码会更安全——这个经验是我从一次生产环境乱码事故中学到的。
CharArrayReader和CharArrayWriter与它们的字节流对应物类似，提供了基于字符数组的内存操作。StringReader和StringWriter则更进一步，直接以字符串作为数据源和目标。这些工具类在处理字符串转换和临时文本操作时表现出色。
2.3 缓冲流与转换流
缓冲流在IO性能优化中扮演着关键角色。它们通过在内存中建立数据缓冲区，显著减少了实际IO操作次数。
BufferedInputStream和BufferedOutputStream为字节流添加了缓冲功能。默认缓冲区大小是8KB，这个值在大多数场景下都能取得不错的平衡。缓冲流的工作原理很像超市购物——与其为每件商品单独结账，不如先把商品放进购物车，最后一次性结算。
BufferedReader和BufferedWriter为字符流提供了同样的缓冲能力。BufferedReader的readLine方法特别实用，它能一次读取整行文本，极大简化了文本处理逻辑。我记得第一次使用它读取配置文件时，代码行数直接减少了一半。
转换流的价值在于编码处理。当你需要将字节流按照特定字符集转换为字符流时，InputStreamReader就派上用场了。同样，OutputStreamWriter负责将字符流转换为指定编码的字节流。这种设计优雅地解决了跨语言环境的文本处理问题。
PrintStream和PrintWriter提供了格式化的输出能力。它们的方法命名更加友好，print、println、printf让输出语句读起来就像自然语言。虽然PrintStream属于字节流，PrintWriter属于字符流，但它们的API设计保持了高度一致。
这些装饰器类可以灵活组合使用。你可以给FileOutputStream包装上BufferedOutputStream，再套上PrintStream，每一层都添加了新的能力。这种设计模式让Java IO流既保持了简单性，又具备了强大的扩展性。 try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("source.txt"));
BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter("target.txt"))) {
String line;
while ((line = reader.readLine()) != null) {
writer.write(line);
writer.newLine();
}
}