Java IO 框架整理

可从IO的类层次，IO框架的设计模式来论述。

总体来说，IO可以分为字节流和字符流，不同在于字符流由字节流包装而来，在IO读入之后经过JVM处理，把字节流转换成字符流。而字符流的字符采用哪种字符编码实现由JVM默认编码决定。
而每个流都分输入和输出，所以，总体来说，IO有四个顶层类：
InputStream
OutputStream
Reader
Writer

而作为机器级别于机器直接交互的则是字节流：
InputStream
OutputStream

以IO的中间类，进行字节流到字符流的转换过渡，通常可作为字符流类的构造参数，可指定编码：
InputStreamReader
OutputStreamWriter

而字节流和字符流的缓冲容器来看有byte和char之分，所以派生出：
ByteArrayInputStream
ByteArrayOutputStream
CharArrayInputStream
CharArrayOutputStream

以上类只是表示流的表示形式，而在传输形式上还表现为是否有缓冲。所以，可以派生出子类为可缓冲类：
BufferInputStream
BufferOutputStream
BufferReader
BufferWriter

每一个顶层类都有对目录文件（File）的支持：
FileInputStream
FileOutputStream
FileReader
FileWriter

在Java中，一个强大的功能就是可以对对象进行序列化，转成二进制文件输出，也就是字节流输出而不是字符流输出，所以有顶层的InputStream和OutputStream派生类：
ObjectInputStream
ObjectOutputStream

流包括了节点流和过滤流，注意的是过滤流，可在读写的同时对数据进行操作，并且实现了同步操作，顶层过滤流类：
FilterInputStream
FilterOutputStream
其子类则在其基础上，对节点流进行封装，常见子类有：
BufferInputStream          BufferOutputStream
DataInputStream            DataOutputStream
LineNumberInputStream      PrintStream
可参考子类的构造方法。


以上IO操作几乎就是把流装载到内存中，对其进行操作的时候是顺序读写，而需要随机读写时：
RandomAccessFile


从整个类框架的结构实现的接口来看，顶层类：
InputStream implements Closable,
OutputStream implements Closable, Flushable
Reader implements Closable, Readable
Writer implements Closable, Flushable, Appendable
各个接口方法：
Closable: close();
Flushable: flush();
Readable: read(CharBuffer cb);
Appendable: append();
从IO类使用时的规则来看，实现这些方法就是很自然的了，也是必须要实现的。如：流使用完必须关闭，流输出前必须刷新。

注意的是，这四个顶层类都没有实现Serializable接口。
java.io.Serializable虽然属于IO框架，但其并不是直接作用于IO框架四个顶层IO类及其子类，而是作用于其它对象，使其可被序列化，再通过IO类对其进行输入输出。如：File、ObjectStreamClass、String。


从IO类的构造器来看，通过几层的包装使得IO类从顶层类的基础功能增强为具有一定能力应用类。如：
BufferReader br = new BufferReader(new InputStreamReader(System.in));
PrintWriter pw = new PrintWriter(new BufferWriter(new FileWriter("pw.out")));
ObjectOutputStream out =
new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("file.out"));
从设计模式的角度来看，应该就是装饰器模式（但从装饰器定义来看，似乎又不是，请指点）。

评论

2 楼 wuchienchao 2014-02-14  

笔误了吧CharArrayInputStream  CharArrayOutputStream 应该是CharArrayReader CharArrayWriter

1 楼 tanshenghui 2010-03-23  

Java IO 框架中主要应用了两个设计模式：装饰模式和适配器模式。

姑且就把Java IO划分为元素和行为两个部分，元素则是适配，行为则是装饰加强。

适配器模式主要在于字节流到字符流的转换和元素的包装上，如类：InputStreamReader, CharArrayReader, FileReader, PipedReader, StringReader。
装饰模式主要在对流的强化之中，如缓冲、过滤、行定位等，如类：BufferedReader, FilterReader, LineNumberReader。

一个典型的例子就是：
BufferReader br = new BufferReader(new InputStreamReader(System.in));
综合了两种模式：把InputStream适配成InputStreamReader，再把InputStreamReader加强装饰城BufferedReader。