摘要：如果不指定字符集，則使用系統(tǒng)默認字符編碼，系統(tǒng)的默認字符編碼一般是。所以更準確的說，是將一個字節(jié)輸入流按照給定的字符編碼來解碼，從而得到一個字符輸入流。當然，缺點就是不能選擇使用的字符編碼。

相對于Python和 C來說，Java的I/O操作API比較復雜，因此本文打算做個簡單的介紹。

總的來說Java的I/O按照處理數(shù)據(jù)的粒度和方向來劃分，一共可以分為4類：

基于字節(jié)

輸入 InputStream

輸出 OutputStream

基于字符

輸入 Reader

輸出 Writer

使用原則：要讀寫二進制數(shù)據(jù)時，使用基于字節(jié)的API；要讀寫文本數(shù)據(jù)時，使用基于字符的API，文本數(shù)據(jù)操作需要指定字符編碼。強調(diào)一點，本文說的字符是指Java的數(shù)據(jù)類型char類型，并不是C語言中的char類型（該類型長度為8位，一個字節(jié)），即Java中的一個字符有可能包含多個字節(jié)。

這里提到的InputStream, OutputStream, Reader 和Writer 是Java API里的4個抽象類，不能用來初始化新的實例，我們只能從這4個類的子類（或者后代類）來創(chuàng)建I/O操作的實例，而且正是這些子類實現(xiàn)類不同介質(zhì)和不同功能的I/O。另外，兩個用于輸入的抽象類都定義了一個抽象的int read()方法，兩個用于輸出的抽象類都定義了一個抽象的void write()方法，這些抽象方法則由子類來實現(xiàn)。

Java I/O可以可以應用于各種輸入輸出介質(zhì)，包括文件、控制臺（也是文件的一種）、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)等。這里先介紹文件I/O，搞懂了文件I/O相關(guān)的API后，其他的I/O就都好理解了。

根據(jù)第一節(jié)的分類，文件I/O的API也分為基于字節(jié) 和基于字符 的兩大類。我們先來看最基礎(chǔ)的文件I/O的類：

基于字節(jié)

FileInputStream
該類的read()方法每次從文件讀取一個字節(jié)。

FileOutputStream
該類的write()方法每次向文件寫入一個字節(jié)。

基于字符

InputStreamReader
該類的read()方法每次從一個輸入流中讀取一個字符。該類的構(gòu)造函數(shù)的第一個參數(shù)是一個InputStream實例，也就是將說該類將一個基于字節(jié)的輸入流變成一個基于字符的輸入流。如果不指定字符集，則使用系統(tǒng)默認字符編碼，Ubuntu系統(tǒng)的默認字符編碼一般是UTF-8。所以更準確的說，是將一個字節(jié)輸入流按照給定的字符編碼來解碼，從而得到一個字符輸入流。

OutputStreamWriter
該類的write()方法每次向一個輸出流中寫入一個字符。該類的構(gòu)造函數(shù)的第一個參數(shù)是一個OutputStream實例，也就是說該類將一個基于字節(jié)的輸出流變成一個基于字符的輸出流。如果不指定字符集，則使用系統(tǒng)默認字符編碼，Ubuntu系統(tǒng)的默認字符編碼一般是UTF-8。所以更準確的說，是將一個字節(jié)輸出流按照給定的字符編碼來編碼（把要輸出的字符轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)據(jù)），從而得到一個字符輸出流。

FileReader
該類的read()方法每次從文件讀取一個字符。這個類的作用等于如下代碼：

InputStreamReader in = new InputStreamReader(new FileInputStream(pathToFile));
也就是先從一個文件創(chuàng)建一個字節(jié)輸入流，然后再采用系統(tǒng)默認編碼方式轉(zhuǎn)換成一個字符輸入流。當然，缺點就是不能選擇使用的字符編碼。

FileWriter
該類的write()方法每次向文件寫入一個字符。這個類的作用等于如下代碼：

`OutputStreamWriter out = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(pathToFile));
具體解釋和FileReader類似。

介紹完常用類，我們來講下如何使用。

二進制數(shù)據(jù)讀寫（基于字節(jié)）

如果要從文件讀入二進制數(shù)據(jù)，則先構(gòu)造一個FileInputStream實例，然后調(diào)用read()方法每次讀入一個字節(jié)，也可以調(diào)用read方法的其他實現(xiàn)，每次讀入多個字節(jié)。

如果要向文件寫入二進制數(shù)據(jù)，則先構(gòu)造一個FileOutputStream示例，然后調(diào)用write()方法每次寫入一個字節(jié)，也可以調(diào)用write方法的其他實現(xiàn)，每次寫入多個字節(jié)。

文本數(shù)據(jù)讀寫（基于字符）

如果要從文件讀入文本數(shù)據(jù)，可以選擇如下兩種方式：

構(gòu)造一個FileReader實例，使用系統(tǒng)默認編碼，然后調(diào)用read()方法每次讀入一個字符，也可以調(diào)用read方法的其他實現(xiàn)，每次讀入多個字符。

采用如下方式構(gòu)造一個InputStreamReader實例：new InputStreamReader(new FileInputStream(pathToFile), codecName)，使用指定的字符編碼，然后調(diào)用read()方法每次讀入一個字符，也可以調(diào)用read方法的其他實現(xiàn)，每次讀入多個字符。

如果要向文件寫入文本數(shù)據(jù)，可以選擇如下兩種方式：

構(gòu)造一個FileWriter實例，使用系統(tǒng)默認編碼，然后調(diào)用write()方法每次寫入一個字符，也可以調(diào)用write方法的其他實現(xiàn)，每次寫入多個字符。

采用如下方式構(gòu)造一個OutputStreamwriter實例：new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(pathToFile), codecName)，使用指定的字符編碼，然后調(diào)用write()方法每次寫入一個字符，也可以調(diào)用write方法的其他實現(xiàn)，每次寫入多個字符。

來看下代碼實例，文件~/tmp/words中存放了一行中文字符，采用的是UTF-8編碼方式:

~/tmp/words 
你好

下面的代碼展示了基于字節(jié)和基于字符兩種方式讀取文件內(nèi)容的區(qū)別：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

public class Hello {

  public static void main(String[] args) {
    String wordFileName = "~/tmp/words";
    String wordFilePath = wordFileName.replace("~", System.getProperty("user.home"));

    try {
      // byte-based input
      System.out.println("InputStream");
      FileInputStream fin = new FileInputStream(wordFilePath);
      int c;
      while ((c = fin.read()) != -1) {
        System.out.printf("%02x ", c);
      }
      System.out.println();

      // char-based input
      System.out.println("Reader");
      InputStreamReader rin = new InputStreamReader(
          new FileInputStream(wordFilePath), "UTF-8");
      while ((c = rin.read()) != -1) {
        System.out.printf("%02x ", c);
      }
      System.out.println();
    } catch (IOException e) {
      System.out.println(e);
      System.exit(1);
    }
  }
}

運行結(jié)果為：

InputStream
e4 bd a0 e5 a5 bd 0a 
Reader
4f60 597d 0a 

可以看出，基于字節(jié)的輸入每次讀入一個字節(jié)，兩個漢字一共6個字節(jié)，換行符一個字節(jié)(0x0a)，一共讀了7次。而基于字符的輸入每次讀入后保存的結(jié)果為兩個字節(jié)（因為Java內(nèi)部都是UTF-16表示的，因此從文件讀入字符的時候已經(jīng)做了UTF-8到UTF-16轉(zhuǎn)換），兩個漢字和一個換行符一共讀了三次。

上一小節(jié)說的方法其實相當于C語言中的中的如下函數(shù)：

FileInputStream: read, fgetc, fread等

FileOutputStream: write, fputc, fwrite等

InputStreamReader, FileReader: 如果文件不是ASCII編碼的，則相當于fgetwc(wchar.h文件中定義)等；如果文件是ASCII編碼，則相當于fgetc等。

OutputStreamWriter, FileWriter: 同上，相當于fputwc和fputc等。

這些只能基于單個字符或者單個字節(jié)進行輸入輸出的API使用起來比較麻煩，比較使用用來操作二進制數(shù)據(jù)。本節(jié)會介紹一些更方便的文件I/O方法。

在不考慮對象序列化等更復雜的方法時，Java也提供了DataInputStream 和DataOutputStream 的類，用來從二進制流中讀取Java的基本類型數(shù)據(jù)或者向二進制流中寫入基本類型數(shù)據(jù)，比如讀一個整型和寫入一個整型。

DataInputStream是FilterInputStream的子類，DataOutputStream則是FilterOutputStream的子類，都屬于過濾類的流，其作用是從一個流讀入數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)換一下表達方式在輸出，比如DataInputStream可以從FileInputStream連續(xù)讀出4個字節(jié)，然后轉(zhuǎn)換成一個整型返回給調(diào)用者。

讀寫二進制文件更高級的就是各種對象序列化方法了，這個本文不討論。

讀寫文本文件我們很習慣于按照行來進行讀寫，比如C語言的scanf 和printf 函數(shù)。在Java中分別使用下面兩個類來進行：

Scanner: 有眾多構(gòu)造函數(shù)，其中一個可以從指定輸入流，然后實現(xiàn)類似scanf函數(shù)的效果。

PrintWritter: 該類在一個Writer的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了常用的print, println和printf接口。

如下代碼從一個文件構(gòu)造一個Scanner實例，然后你就可以調(diào)用Scanner類的next, nextInt, nextLine的函數(shù)來從文件讀取輸入：

Scanner in = new Scanner(new FileInputStream(pathToFile));

Scanner類還有其他構(gòu)造函數(shù)，能夠指定字符編碼，以及從其他類型的參數(shù)構(gòu)造出一個實例。

如下代碼從一個文件構(gòu)造出一個PrintWriter實例，然后你就可以調(diào)用print, println和printf了：

PrintWriter out = new PrintWriter(new FileWriter(pathToFile));

不過還有個更方便的構(gòu)造函數(shù)：

PrintWriter out = new PrintWriter(pathToFile);

System類的三個成員in, out, err分別系統(tǒng)的標準輸入、標準輸出和標準錯誤，通過查看源碼可以發(fā)現(xiàn)他們的定義是這樣的：

public final class System {
  ...
  public static final InputStream in = null;
  public static final PrintStream out = null;
  public static final PrintStream err = null;
  ...
}

因此要從標準輸出讀取數(shù)據(jù)的化，可以直接使用InputStream的read方法，或者構(gòu)造一個Scanner實例來使用:

System.in.read();
Scanner in = new Scanner(System.in);

標準輸出和標準錯誤則是兩個PrintStream類的實例，查看代碼可以發(fā)現(xiàn)，這個類的實現(xiàn)基本上和PrintWriter一樣，也就是說可以直接使用print, println和printf等方法進行數(shù)據(jù)輸出。還有，PrintStream類是繼承自FilterOutputStream，因此write方法也是可用的。