JAVA IO架構

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JAVA IO架構

可從IO的類層次，IO架構的設計模式來論述。

總體來說，IO可以分為位元組流和字元流，不同在於字元流由位元組流封裝而來，在IO讀入之後經過JVM處理，把位元組流轉換成字元流。而字元流的字元採用哪種字元編碼實現由JVM預設編碼決定。
而每個流都分輸入和輸出，所以，總體來說，IO有四個頂層類：
InputStream
OutputStream
Reader
Writer

而作為機器層級於機器直接互動的則是位元組流：
InputStream
OutputStream

以IO的中間類，進行位元組流到字元流的轉換過渡，通常可作為字元流類的構造參數，可指定編碼：
InputStreamReader
OutputStreamWriter

而位元組流和字元流的緩衝容器來看有byte和char之分，所以派生出：
ByteArrayInputStream
ByteArrayOutputStream
CharArrayInputStream
CharArrayOutputStream

以上類只是表示流的表示形式，而在傳輸形式上還表現為是否有緩衝。所以，可以派生出子類為可緩衝類：
BufferInputStream
BufferOutputStream
BufferReader
BufferWriter

每一個頂層類都有對目錄檔案（File）的支援：
FileInputStream
FileOutputStream
FileReader
FileWriter

從整個類架構的結構實現的介面來看，頂層類：
InputStream implements Closable,
OutputStream implements Closable, Flushable
Reader implements Closable, Readable
Writer implements Closable, Flushable, Appendable
各個介面方法：
Closable: close();
Flushable: flush();
Readable: read(CharBuffer cb);
Appendable: append();
從IO類使用時的規則來看，實現這些方法就是很自然的了，也是必須要實現的。如：流使用完必須關閉，流輸出前必須重新整理。 注意的是，這四個頂層類都沒有實現Serializable介面。
java.io.Serializable雖然屬於IO架構，但其並不是直接作用於IO架構四個頂層IO類及其子類，而是作用於其它對象，使其可被序列化，再通過IO類對其進行輸入輸出。如：File、ObjectStreamClass、String。

在Java中，一個強大的功能就是可以對對象進行序列化，轉成二進位檔案輸出，也就是位元組流輸出而不是字元流輸出，所以有頂層的InputStream和OutputStream衍生類別：
ObjectInputStream
ObjectOutputStream

流包括了節點流和過濾流，注意的是過濾流，可在讀寫的同時對資料進行操作，並且實現了同步操作，頂層過濾流類：
FilterInputStream
FilterOutputStream
其子類則在其基礎上，對節點流進行封裝，常見子類有：
BufferInputStream          BufferOutputStream
DataInputStream            DataOutputStream
LineNumberInputStream      PrintStream
可參考子類的構造方法。

以上IO操作幾乎就是把流裝載到記憶體中，對其進行操作的時候是順序讀寫，而需要隨機讀寫時：
RandomAccessFile

Java IO 架構中主要應用了兩個設計模式：裝飾模式和適配器模式。

姑且就把Java IO劃分為元素和行為兩個部分，元素則是適配，行為則是裝飾加強。

適配器模式主要在於位元組流到字元流的轉換和元素的封裝上，如類：InputStreamReader, CharArrayReader, FileReader, PipedReader, StringReader。
裝飾模式主要在對流的強化之中，如緩衝、過濾、行定位等，如類：BufferedReader, FilterReader, LineNumberReader。

一個典型的例子就是：
BufferReader br = new BufferReader(new InputStreamReader(System.in));
綜合了兩種模式：把InputStream適配成InputStreamReader，再把InputStreamReader加強裝飾城BufferedReader。