Java字节流OutputStream和InputStream详解(类结构、核心方法、使用示例)

在 Java 中，字节流是用于处理二进制数据的输入输出方式，主要通过 InputStream 和 OutputStream 这两个抽象类实现。它们是 Java I/O 系统的核心部分，广泛应用于文件读写、网络传输、数据序列化等场景。本文将详细介绍 InputStream 和 OutputStream 的类结构、核心方法以及实际使用示例，帮助开发者更好地理解和应用字节流。

一、InputStream 类结构与核心方法

InputStream 是所有字节输入流的父类，它定义了从源中读取字节的基本操作。其子类包括 FileInputStream、ByteArrayInputStream、BufferedInputStream 等，适用于不同类型的输入来源。

1. read() 方法

用于从输入流中读取一个字节，返回值为读取到的字节（0~255），如果已到达流末尾则返回 -1。

int data;
while ((data = inputStream.read()) != -1) {
    System.out.print((char) data);
}

1. read(byte[] b) 方法

将字节读入指定的字节数组中，返回实际读取的字节数。常用于批量读取数据。

byte[] buffer = new byte[1024];
int bytesRead;
while ((bytesRead = inputStream.read(buffer)) != -1) {
    // 处理 buffer 数据
}

1. available() 方法

返回当前可读取的字节数，用于判断是否还有数据未读。

1. close() 方法

关闭输入流，释放相关资源。

二、OutputStream 类结构与核心方法

OutputStream 是所有字节输出流的父类，用于向目标写入字节数据。其子类包括 FileOutputStream、ByteArrayOutputStream、BufferedOutputStream 等。

1. write(int b) 方法

向输出流中写入一个字节，参数 b 是一个 0~255 的整数。

outputStream.write('A');

1. write(byte[] b) 方法

将字节数组中的所有字节写入输出流。

byte[] data = "Hello, World!".getBytes();
outputStream.write(data);

1. flush() 方法

刷新输出流，确保所有缓冲的数据被写出，常用于需要立即写入磁盘或网络的情况。

1. close() 方法

关闭输出流，释放相关资源。

三、常用子类与使用示例

1. FileInputStream 和 FileOutputStream

用于读写本地文件。例如：

try (FileInputStream fis = new FileInputStream("input.txt");
     FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt")) {
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int bytesRead;
    while ((bytesRead = fis.read(buffer)) != -1) {
        fos.write(buffer, 0, bytesRead);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

1. BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream

提供缓冲功能，提高读写效率。通常与 FileInputStream 或 FileOutputStream 一起使用。

try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("input.txt"));
     BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("output.txt"))) {
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int bytesRead;
    while ((bytesRead = bis.read(buffer)) != -1) {
        bos.write(buffer, 0, bytesRead);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

1. ByteArrayInputStream 和 ByteArrayOutputStream

用于在内存中进行字节流操作，常用于临时存储或数据转换。

byte[] data = "Hello".getBytes();
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(data);
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
int b;
while ((b = bais.read()) != -1) {
    baos.write(b);
}
System.out.println(baos.toString()); // 输出: Hello

四、使用注意事项

在使用字节流时，应始终使用 try-with-resources 语句确保流能被正确关闭。

对于频繁读写操作，建议使用缓冲流（如 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream）以提升性能。

避免在多线程环境中共享同一个流对象，以免造成数据混乱或异常。

InputStream 和 OutputStream 是 Java 中处理字节流的基础类，适用于各种二进制数据的读写操作。掌握它们的类结构、核心方法和使用技巧，能够帮助开发者高效地完成文件操作、网络通信等任务。合理选择流类型并结合缓冲机制，可以显著提升程序的性能与稳定性。理解并熟练运用字节流，是 Java 开发者必备的技能之一。

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