Java IO：文件读写与流操作

# 1. 概述

## 1.1 什么是Java IO?
Java IO（Input/Output，输入输出）是Java编程语言中用于处理输入输出操作的一组类和接口集合。它提供了读取和写入数据的方法，可以从文件、网络连接或其他数据源中读取数据，并将数据写入文件、终端或其他目标。

## 1.2 Java IO的重要性和作用
Java IO在Java编程中具有重要的作用。它是实现数据交换的关键部分，可以使程序从外部读取数据、处理数据，并将结果写回外部。

Java IO的主要作用包括：
- 读取和写入文件：Java IO提供了读取和写入文件的功能，可以通过文件流将文件内容读入内存或将内存中的数据写入文件。
- 网络通信：Java IO中的Socket类和ServerSocket类提供了用于网络通信的方法，可以通过网络连接进行数据交换。
- 控制台输入输出：Java IO提供了方便的方法用于从控制台输入数据或将数据输出到控制台。
- 数据库操作：通过Java IO的相关类和接口，可以与数据库进行交互，读取和写入数据库中的数据。

## 1.3 Java IO的发展历程
Java IO最早是在Java 1.0版本中引入的，它提供了基本的文件和流操作功能。随着Java的发展，Java IO在后续的版本中得到了不断的完善和扩展。

在Java 1.4版本中，Java NIO（New IO，新IO）引入了一种新的IO模型，提供了更高效的IO操作方式。Java NIO的核心组件有缓冲区、通道和选择器，它们和传统的Java IO有所不同，提供了更灵活、更高效的IO操作方式。

随着Java 7的发布，Java IO得到了一些改进，引入了一些新的功能和类，例如文件系统的操作和字符集的处理。Java 7之后的版本中，IO类库得到了进一步的优化和完善。

### 2. 文件读写基础

文件读写是Java IO中最基本的操作之一，它允许我们从文件中读取数据或将数据写入文件。在本章中，我们将介绍文件和目录的创建、删除、重命名和移动操作，以及文件读写的基本操作方法。

#### 2.1 文件和目录

在Java中，文件和目录是我们操作的基本单位。文件表示存储在某个存储设备上的数据，而目录则是用于组织和存储文件的容器。

##### 2.1.1 文件和目录的创建与删除

首先，让我们来看看如何创建和删除文件和目录。

import java.io.File;

public class FileDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建目录
        File dir = new File("data");
        if (!dir.exists()) {
            if (dir.mkdir()) {
                System.out.println("目录创建成功");
            } else {
                System.out.println("目录创建失败");
            }
        }

        // 创建文件
        File file = new File("data/test.txt");
        try {
            if (file.createNewFile()) {
                System.out.println("文件创建成功");
            } else {
                System.out.println("文件创建失败");
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 删除文件
        if (file.exists()) {
            if (file.delete()) {
                System.out.println("文件删除成功");
            } else {
                System.out.println("文件删除失败");
            }
        }

        // 删除目录
        if (dir.exists()) {
            if (dir.delete()) {
                System.out.println("目录删除成功");
            } else {
                System.out.println("目录删除失败");
            }
        }
    }
}

在上面的示例中，我们使用`File`类来创建和删除文件和目录。首先，我们创建一个`File`对象，指定文件或目录的路径。调用`exists()`方法可以判断文件或目录是否已存在。使用`mkdir()`方法可以创建目录，而`createNewFile()`方法可以创建文件。删除文件或目录时，我们调用`delete()`方法即可。

##### 2.1.2 文件和目录的重命名和移动

除了创建和删除文件，我们还可以对文件和目录进行重命名和移动操作。

import java.io.File;

public class FileDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建文件
        File file = new File("test.txt");
        try {
            if (file.createNewFile()) {
                System.out.println("文件创建成功");
            } else {
                System.out.println("文件创建失败");
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 重命名文件
        File newFile = new File("new_test.txt");
        if (file.exists()) {
            if (file.renameTo(newFile)) {
                System.out.println("文件重命名成功");
            } else {
                System.out.println("文件重命名失败");
            }
        }

        // 移动文件
        File dir = new File("data");
        if (!dir.exists()) {
            dir.mkdir();
        }
        File movedFile = new File("data/moved_test.txt");
        if (newFile.exists()) {
            if (newFile.renameTo(movedFile)) {
                System.out.println("文件移动成功");
            } else {
                System.out.println("文件移动失败");
            }
        }

        // 删除文件
        if (movedFile.exists()) {
            if (movedFile.delete()) {
                System.out.println("文件删除成功");
            } else {
                System.out.println("文件删除失败");
            }
        }
    }
}

在上述示例中，我们首先创建一个文件，然后使用`renameTo()`方法将文件重命名为`new_test.txt`。接下来，我们创建一个名为`data`的目录，并将文件移动到该目录中，并将其命名为`moved_test.txt`。最后，我们删除移动后的文件。需要注意的是，`renameTo()`方法既可以用于重命名文件，也可以用于移动文件。

#### 2.2 文件读写的基本操作

文件读写操作是我们处理数据的常见需求之一。Java IO库提供了丰富的类和方法来支持文件的读取和写入。接下来，我们将介绍文件读写的基本操作。

##### 2.2.1 文件输入流和输出流的创建

在进行文件读写之前，我们需要创建文件输入流（`InputStream`）或文件输出流（`OutputStream`）对象。文件输入流用于读取文件的内容，文件输出流用于将数据写入文件。

下面是创建文件输入流和输出流的示例代码：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;

public class FileIO {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建文件输入流
            InputStream inputStream = new FileInputStream("data/input.txt");

            //