在 Java 編程中，IO（輸入輸出）操作是處理文件和數據流的核心部分。本文將圍繞文件系統、硬盤存儲、Java 的?File?類以及?InputStream?和?OutputStream?的使用進行詳細總結，幫助讀者全面掌握 Java IO 編程的核心知識。
一、IO、存儲與文件系統基礎
1. 存儲設備與硬盤
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硬盤：計算機的主要存儲設備，分為機械硬盤（HDD）和固態硬盤（SSD）。
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存儲單位：字節（Byte）、千字節（KB）、兆字節（MB）、g字節（GB）等。
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讀寫速度：SSD 的讀寫速度遠高于 HDD，但價格更貴。
2. 文件系統
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文件系統：操作系統用于管理文件和目錄的機制，常見的有 NTFS（Windows）、EXT4（Linux）、APFS（macOS）。
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文件與目錄：文件是數據的集合，目錄是文件的容器。
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路徑：文件或目錄在文件系統中的位置，分為絕對路徑和相對路徑。
二、Java 中的?File?類
File?類是 Java 中用于表示文件和目錄路徑名的抽象表示。它可以用于創建、刪除、重命名文件和目錄，以及查詢文件屬性。
1. 創建?File?對象
java
復制
File file = new File("example.txt"); // 相對路徑
File dir = new File("/path/to/directory"); // 絕對路徑
2. 常用方法
| 方法 | 作用 |
|---|---|
exists() | 判斷文件或目錄是否存在。 |
isFile() | 判斷是否為文件。 |
isDirectory() | 判斷是否為目錄。 |
createNewFile() | 創建新文件。 |
mkdir() | 創建單級目錄。 |
mkdirs() | 創建多級目錄。 |
delete() | 刪除文件或空目錄。 |
listFiles() | 返回目錄下的文件和子目錄。 |
getPath() | 獲取文件或目錄的路徑。 |
getAbsolutePath() | 獲取文件或目錄的絕對路徑。 |
getName() | 獲取文件或目錄的名稱。 |
length() | 獲取文件大小（字節數）。 |
示例：遍歷目錄
java
復制
File dir = new File("/path/to/directory");
if (dir.isDirectory()) {for (File file : dir.listFiles()) {System.out.println(file.getName());}
}
三、Java 中的流操作
Java 的 IO 流分為字節流和字符流，本文重點介紹字節流（InputStream?和?OutputStream）。
1.?InputStream（字節輸入流）
InputStream?是所有字節輸入流的基類，用于從數據源（如文件、網絡）讀取字節數據。
常用方法
| 方法 | 作用 |
|---|---|
read() | 讀取一個字節，返回 -1 表示結束。 |
read(byte[] b) | 讀取字節到數組，返回實際讀取的字節數。 |
close() | 關閉流，釋放資源。 |
示例：讀取文件內容
java
復制
try (InputStream in = new FileInputStream("example.txt")) {byte[] buffer = new byte[1024];int bytesRead;while ((bytesRead = in.read(buffer)) != -1) {System.out.write(buffer, 0, bytesRead);}
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}
2.?OutputStream（字節輸出流）
OutputStream?是所有字節輸出流的基類，用于將字節數據寫入目標（如文件、網絡）。
常用方法
| 方法 | 作用 |
|---|---|
write(int b) | 寫入一個字節。 |
write(byte[] b) | 寫入字節數組。 |
flush() | 刷新緩沖區，強制寫入數據。 |
close() | 關閉流，釋放資源。 |
示例：寫入文件內容
java
復制
try (OutputStream out = new FileOutputStream("example.txt")) {String data = "Hello, World!";out.write(data.getBytes());out.flush();
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}
3. 緩沖流（BufferedInputStream/BufferedOutputStream）
為了提高 IO 性能，Java 提供了緩沖流，通過在內存中緩存數據，減少對底層設備的直接操作。
示例：使用緩沖流
java
復制
try (InputStream in = new BufferedInputStream(new FileInputStream("example.txt"));OutputStream out = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("output.txt"))) {byte[] buffer = new byte[1024];int bytesRead;while ((bytesRead = in.read(buffer)) != -1) {out.write(buffer, 0, bytesRead);}
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}
四、常見問題與面試題
1.?File?類能直接操作文件內容嗎？
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答案：不能。
File?類只能操作文件元數據（如路徑、大小、權限等），文件內容需要通過流操作。
2.?字節流與字符流的區別？
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字節流：以字節為單位操作數據，適用于二進制文件（如圖片、視頻）。
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字符流：以字符為單位操作數據，適用于文本文件（如?
.txt、.csv）。
3.?如何高效地復制大文件？
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答案：使用緩沖流（如?
BufferedInputStream?和?BufferedOutputStream），減少 IO 操作次數。
4.?try-with-resources?的作用是什么？
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答案：自動關閉資源（如流），避免資源泄漏。適用于實現了?
AutoCloseable?接口的類。
五、總結
Java 的 IO 操作是處理文件和數據的核心工具，主要包括以下內容：
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File?類：用于操作文件和目錄的元數據。 -
字節流：
InputStream?和?OutputStream?用于讀寫字節數據。 -
緩沖流：通過緩存提高 IO 性能。
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文件系統：理解文件系統的基本概念有助于更好地管理文件和目錄。
在實際開發中，建議使用?try-with-resources?語句管理資源，并結合緩沖流提高 IO 效率。通過掌握這些知識，可以輕松應對文件操作和數據流處理的編程需求。
