字节流与字符流的本质区别

1. 处理单位不同：

   • 字节流 (InputStream/OutputStream 及其子类)：以字节(byte)为单位进行读写操作。适用于处理所有类型的数据，如图片、音频、视频、二进制文件等。
   • 字符流 (Reader/Writer 及其子类)：以字符(char)为单位进行读写操作。字符在 Java 中占两个字节。字符流专门为处理文本数据设计，它会自动处理字符编码(如 UTF-8, GBK 等)的解码和编码工作。

2. 适用场景不同：

   • 字节流：适用于任何数据的输入/输出，特别是非文本数据。
   • 字符流：适用于文本数据的输入/输出。

为什么需要从字节流转换到字符流？

当我们处理文本文件或网络传输的文本信息时，直接使用字节流读取到的是一堆字节。要正确地将其转换为可读的文本，我们需要知道这些字节使用了哪种字符编码规则（如 UTF-8, GBK, ISO-8859-1 等）。

字符流 (Reader/Writer) 封装了这种编码转换的细节。它们内部通常会使用一个字节流作为数据来源，并在此基础上进行字符解码或编码。

关键的桥梁：InputStreamReader 和 OutputStreamWriter

Java 提供了两个核心类来实现字节流到字符流的转换：

1. InputStreamReader：

   • 这是一个字符输入流 (Reader)。
   • 它内部包装了一个字节输入流 (InputStream)，如 FileInputStream 或 Socket.getInputStream()。
   • 它的作用是将字节流按照指定的字符编码解码成字符流。
   • 构造方法：
     • InputStreamReader(InputStream in): 使用平台默认的字符编码。
     • InputStreamReader(InputStream in, String charsetName): 显式指定字符编码名称（如 "UTF-8"）。
     • InputStreamReader(InputStream in, Charset charset): 显式指定 Charset 对象。
   • 示例：

     // 使用默认编码读取文件
     try (Reader reader = new InputStreamReader(new FileInputStream("textfile.txt"))) {
         int data;
         while ((data = reader.read()) != -1) {
             System.out.print((char) data); // 直接读取字符
         }
     } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
     }
     
     // 显式指定 UTF-8 编码读取文件
     try (Reader reader = new InputStreamReader(new FileInputStream("textfile.txt"), "UTF-8")) {
         // ... 读取操作同上
     } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
     }
     

     OutputStreamWriter：

2. • 这是一个字符输出流 (Writer)。
   • 它内部包装了一个字节输出流 (OutputStream)，如 FileOutputStream 或 Socket.getOutputStream()。
   • 它的作用是将字符流按照指定的字符编码编码成字节流写入到底层字节流中。
   • 构造方法：
     • OutputStreamWriter(OutputStream out): 使用平台默认的字符编码。
     • OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName): 显式指定字符编码名称。
     • OutputStreamWriter(OutputStream out, Charset charset): 显式指定 Charset 对象。
   • 示例：

     // 使用默认编码写入文件
     try (Writer writer = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("output.txt"))) {
         writer.write("这是一段文本内容。");
     } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
     }
     
     // 显式指定 GBK 编码写入文件
     try (Writer writer = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("output.txt"), "GBK")) {
         writer.write("这是一段文本内容。");
     } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
     }
     

其他字符流

InputStreamReader 和 OutputStreamWriter 是最基础的转换桥梁。Java 还提供了许多基于 Reader 和 Writer 的便捷字符流，它们内部通常已经使用了字节流并处理了编码转换：

• FileReader / FileWriter：
  • 用于读写文本文件。
  • FileReader 内部使用 FileInputStream 和默认编码（或 JVM 启动参数指定的编码）。
  • FileWriter 内部使用 FileOutputStream 和默认编码。
  • 注意：它们无法指定字符编码！如果需要指定编码，必须使用 InputStreamReader(new FileInputStream(...), "编码") 或 OutputStreamWriter(new FileOutputStream(...), "编码")。
  • 示例：

    try (FileReader reader = new FileReader("textfile.txt")) {
        // ... 读取字符
    }
    try (FileWriter writer = new FileWriter("output.txt")) {
        writer.write("文本内容");
    }
    

• BufferedReader / BufferedWriter：
  • 提供缓冲功能，提高读写效率。
  • 通常包装在 FileReader、FileWriter、InputStreamReader、OutputStreamWriter 或其他 Reader/Writer 外面使用。
  • 示例：

    try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("largefile.txt"))) {
        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null) { // 按行读取
            System.out.println(line);
        }
    }
    try (BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("output.txt"))) {
        bw.write("一行内容");
        bw.newLine(); // 写入换行符
        bw.write("另一行内容");
    }
    

总结

• 字节流处理字节数据，适用于所有类型数据。
• 字符流处理字符数据，专门为文本设计，自动处理编码转换。
• InputStreamReader 是字节输入流到字符输入流的桥梁（解码）。
• OutputStreamWriter 是字符输出流到字节输出流的桥梁（编码）。
• 使用 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter 时，显式指定字符编码是避免乱码问题的关键。
• FileReader/FileWriter 是便捷类，但无法指定编码，内部使用默认编码。
• 通常配合 BufferedReader/BufferedWriter 来提高文本读写的效率。

理解字节流和字符流的区别，以及掌握 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter 的使用方法，是正确处理 Java 中文本 IO 的基础。