IO 类图

小帅最近在学Java的IO类库，这么多类看得小帅人头昏眼花，常常是学了这个类，忘了那个类，再过一阵子就全忘了。。。

每次用到的时候，小帅都要重新读文档，看代码，如此循环，身心疲惫。

小帅没办法只好向好朋友小会求助：IO类库太复杂了，我毫无头绪，能不能帮我梳理一下？

小会想了一下，说道：总体来说IO类库分为两大类：字节流和字符流，字节流是按字节读取数据，字符流是按字符读取数据。

小帅不解：所有的数据在计算机中都是二进制表示的，都用字节来读取不就行了吗？

为什么还要加个字符流，我用字节读出来，再转成字符不行吗？

小会说：Java中的字符都是用Unicode表示的，即对应一个数字，也就是码点。

如果我们用二进制的字节流读出来是无法看懂的，我们需要用对应的编码格式（比如：UTF-8，UFT-16等）转换成我们可读的字符。

字符流就是专门用来读写人们可读的字符的，这样会方便很多，一步到位，不用再手工转换成字符了。

我把IO类都放在一张图里，这样看上去就清爽了：

小帅：还是好多类啊。。。
小会：别急，我们往下看。

看个例子

我们看一下用字节流，把int数据1到9，写进txt文件的例子：

FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("text.txt");DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(outputStream);
for(int i = 0; i < 10; i++) {
     dataOutputStream.writeInt(i);
}
 dataOutputStream.close();

text.txt文件内容：

里面保存的都是二进制数据，但是我们是用int的数据类型写进去的（dataOutputStream.writeInt(i);），而不是以二进制的格式写进去的。

小帅疑惑：为什么要用 DataOutputStream写入int数据呢？

我直接用 FileOutputStream 不能写吗？

DataOutputStream有什么作用呢？

小会微微一笑：如果不用DataOutputStream也可以，不过要自己拼成int数据类型的格式，一个int类型占四个字节。

比如1用二进制表示就是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001，用十六进制表示就是 00 00 00 01。

我们试一下用 FileOutputStream 写入int数字 0,1,2：

FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("text.txt");
// int 0
  outputStream.write(0);
  outputStream.write(0);
  outputStream.write(0);
  outputStream.write(0);
  // int 1
  outputStream.write(0);
  outputStream.write(0);
  outputStream.write(0);
  outputStream.write(1);
  // int 2
  outputStream.write(0);
  outputStream.write(0);
  outputStream.write(0);
  outputStream.write(2);
  
  outputStream.close();

写入结果：

如果用DataOutputStream 写就是：dataOutputStream.writeInt(0)，dataOutputStream.writeInt(1)，dataOutputStream.writeInt(2)，这样是不简单很多呢？

小帅似乎有点懂了：我知道了，DataOutputStream 是对 FileOutputStream 类功能的增强，让FileOutputStream 类更加强大，起到了装饰的作用。

小会开心道：你说到重点了，IO类看似凌乱，其实有一个精巧的设计模式，贯穿其中，把这么多类有序的组织起来了。

这个设计模式是理解IO类的钥匙，你知道是哪一个设计模式吗？

装饰者模式？小帅疑惑道。

装饰者模式

是的，就是装饰者模式，我以前写过一篇介绍装饰者模式的文章，可以点开看看：装饰模式--小美的生日蛋糕。

装饰者模式的类图：

OutputStream家族类：

这里的FilterOutputStream类就是装饰模式中的抽象装饰类。

它的子类BufferedOutputStream，DataOutputStream，PrintStream就是具体的装饰类，起到了功能增强的作用。

它们本身并没有实现写数据的功能。

看下FilterOutputStream的代码：

写数据的功能是靠被修饰的类实现的，这里的OutputStream out 是要从外面传进来的：

DataOutputStream的writeInt方法实现了功能的增强，可以直接写int类型的数据：

BufferedOutputStream类实现了缓存的功能增强：

也就是说装饰类是给主类锦上添花，主类是锦，装饰类是花，花不能代替锦，主要的功能还得靠“锦”实现的。

清晰起来了

同理我们来看看其他流：

InputStream家族类：

Writer家族类：

小帅一眼看出了问题：奇怪，FilterWriter装饰类怎么没有子类呢？是不是Writer家族没有用装饰模式呢？

小会微微一笑：不是的，其实还是用了装饰模式，只是实现的方式有点不一样，例如OutputStreamWriter类：

其实是对OutputStream类的装饰，换句话说字符流的底层其实是调用了字节流。

这也很容易理解，因为计算机只能处理二进制数据，本质上还是通过字节流实现的。

Reader家族类：

FilterReader充当了抽象装饰类，PushbackReader是具体的装饰类。

同样的InputStreamReader类其实也实现了装饰模式：

再看个例子

public static void main(String[] args) throws IOException {
try(BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("把酒问月·故人贾淳令予问之.txt")))) {
	writer.write("青天有月来几时？我今停杯一问之。");
        writer.newLine();
        writer.write("人攀明月不可得，月行却与人相随。");
        writer.newLine();
        writer.write("皎如飞镜临丹阙，绿烟灭尽清辉发。");
        writer.newLine();
        writer.write("但见宵从海上来，宁知晓向云间没。");
        writer.newLine();
        writer.write("白兔捣药秋复春，嫦娥孤栖与谁邻。");
        writer.newLine();
        writer.write("今人不见古时月，今月曾经照古人。");
        writer.newLine();
        writer.write("古人今人若流水，共看明月皆如此。");
        writer.newLine();
        writer.write("唯愿当歌对酒时，月光长照金樽里。");
}

try(BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream("把酒问月·故人贾淳令予问之.txt")))) {
	    String line;
	    while((line = reader.readLine()) != null) {
	        System.out.println(line);
	    }
}}

输出：

青天有月来几时？我今停杯一问之。
人攀明月不可得，月行却与人相随。
皎如飞镜临丹阙，绿烟灭尽清辉发。
但见宵从海上来，宁知晓向云间没。
白兔捣药秋复春，嫦娥孤栖与谁邻。
今人不见古时月，今月曾经照古人。
古人今人若流水，共看明月皆如此。
唯愿当歌对酒时，月光长照金樽里。

OutputStreamWriter增强了FileOutputStream，让它拥有了直接写字符的能力，BufferedWriter增强了OutputStreamWriter，让它拥有了缓存的能力。

同样的，InputStreamReader增强了FileInputStream，让它拥有了直接读字符的能力，BufferedReader增强InputStreamReader，让它拥有了缓存的能力。

最后的话

Java的IO类库以前我也看得一脸懵逼，总是觉得太繁琐，太难记了。后来学了装饰者模式才知道，要搞懂Java的IO类库，其实重点是要搞懂装饰者模式。

如果不懂装饰者模式，看多少次也不会理解为什么要这么设计。

当一把锁被锁上的时候，你一直盯着锁看是没有用的，因为钥匙肯定不是插在锁上，一定要去别的地方找钥匙啊。

ITPub博客

Java I/O 好复杂，傻傻分不清楚，别担心，我们有线索了。。。