Java 7之传统I/O第1篇- 输入输出流基础框架

       stream代表的是任何有能力产出数据的数据源，或是任何有能力接收数据的接收源。Java的I/O操作类在java.io包下，这些类可以大概分为两类，操作字节流的和操作字符流的类：
（1） 字节流   表示以字节为单位从stream中读取或往stream中写入信息，即java.io包中的inputstream类和outputstream类的派生类。通常用来读取二进制数据，如图象和声音。 
（2） 字符流  以Unicode字符为单位从stream中读取或往stream中写入信息。 

1、字节输入流

下面来看一下操作字节输入流的类的框架结构：

由以上的类图可以看出：

1. InputStream是所有的输入字节流的父类，它是一个抽象类。
2. ByteArrayInputStream、StringBufferInputStream、FileInputStream是三种基本的介质流，它们分别从Byte数组、StringBuffer和本地文件中读取数据。PipedInputStream是从与其它线程共用的管道中读取数据。
3. ObjectInputStream和所有FilterInputStream的子类都是装饰流。

各个类的详细的介绍如下：

在FilterInputStream类下还有一些具体的子类，如下图：

2、字节输出流

操作字节输出流的类的框架结构：

可以看到：

1. OutputStream是所有的输出字节流的父类，它是一个抽象类。
2. ByteArrayOutputStream、FileOutputStream是两种基本的介质流，它们分别向Byte数组和本地文件中写入数据。PipedOutputStream是向与其它线程共用的管道中写入数据。
3. ObjectOutputStream和所有FilterOutputStream的子类都是装饰流。下表列出了输出字节流的功能及如何使用它们。

来看一下各个类的具体介绍：

在FilterOutputStream类下还有一些具体的子类，如下图所示。

3、字符输入流

从上图可以看出：    

1.Reader是所有的输入字符流的父类，它是一个抽象类。

2.CharReader、StringReader是两种基本的介质流，它们分别将Char数组、String中读取数据。PipedReader是从与其它线程共用的管道中读取数据。

3. BufferedReader很明显就是一个装饰器，它和其子类负责装饰其它Reader对象。

4.FilterReader是所有自定义具体装饰流的父类，其子类PushbackReader对Reader对象进行装饰，会增加一个行号。

5.InputStreamReader是一个连接字节流和字符流的桥梁，它将字节流转变为字符流。FileReader可以说是一个达到此功能、常用的工具类，在其源代码中明显使用了将FileInputStream转变为Reader的方法。我们可以从这个类中得到一定的技巧。

4、字符输出流

在上面的关系图中可以看出：

1.Writer是所有的输出字符流的父类，它是一个抽象类。

2. CharArrayWriter、StringWriter是两种基本的介质流，它们分别向Char数组、String中写入数据。PipedWriter是向与其它线程共用的管道中写入数据，

3. BufferedWriter是一个装饰器为Writer提供缓冲功能。

4.PrintWriter和PrintStream极其类似，功能和使用也非常相似。

5.OutputStreamWriter是OutputStream到Writer转换的桥梁，它的子类FileWriter其实就是一个实现此功能的具体类（具体可以研究一下Source Code）。功能和使用和OutputStream极其类似，后面会有它们的对应图。

5、字节流与字符流的区别

1、Reader和Writer要解决的，最主要的问题就是国际化。原始的I/O类库只支持8位的字节流，因此不可能很好地处理16位的Unicode字符流。Unicode是国际化的字符集，这样加了Reader和Writer之后，所有的字节流都可以转换为字符流，也就都支持Unicode了。

2、使用字符处理要比字节处理的效率高。实际上字节流在操作时本身不会用到缓冲区（内存），是文件本身直接操作的，而字符流在操作时使用了缓冲区，通过缓冲区再操作文件，如下图所示。同时缓冲区也增加了操作字符的灵活性，例如可以读取当前位置的前一个字符等等...

所以说某些情况下，如果一个程序频繁地操作一个资源（如文件或数据库），则性能会很低，此时为了提升性能，就可以将一部分数据暂时读入到内存的一块区域之中，以后直接从此区域中读取数据即可，因为读取内存速度会比较快，这样可以提升程序的性能。 

         但是，Read和Write并不是取代InputStream和OutputStream，有时，你还必须同时使用"基于byte的类"和"基于字符的类"。为此，它还提供了两个"适配器(adapter)"类。InputStreamReader负责将InputStream转化成Reader，而OutputStreamWriter则将OutputStream转化成Writer。 

参考文献：

1、深入分析Java Web技术内幕

2、http://blog.csdn.net/cynhafa/article/details/6882061