Как устроены Input и Output Stream в Java?

Input и Output Streams в Java представляют собой абстрактное представление источника (для Input) и приемника (для Output) данных. Они являются частью пакета java.io.

Основные классы:

• InputStream: Базовый абстрактный класс для чтения байтов.
• OutputStream: Базовый абстрактный класс для записи байтов.
• Reader: Базовый абстрактный класс для чтения символов.
• Writer: Базовый абстрактный класс для записи символов.

Работа с байтами и символами:

• Streams (InputStream, OutputStream) работают с байтами.
• Readers и Writers работают с символами, используя кодировку (например, UTF-8) для преобразования байтов в символы и обратно.

Ключевые концепции:

1. Декоратор (Wrapper) Pattern: Многие классы потоков являются "декораторами", оборачивающими другие потоки для добавления функциональности (например, буферизация, сжатие данных, преобразование типов). Например, BufferedInputStream оборачивает другой InputStream.

2. Последовательный доступ: Данные в потоке читаются или записываются последовательно.

3. Закрытие потоков: Важно закрывать потоки после использования для освобождения системных ресурсов (файловых дескрипторов, сетевых соединений). Часто используется try-with-resources:

   java

4. Методы чтения/записи:

   • read(): Читает один байт (или символ) или возвращает -1 в конце потока.
   • read(byte[] b): Читает байты в массив b. Возвращает количество прочитанных байтов или -1.
   • read(byte[] b, int off, int len): Читает до len байтов со смещением off в массив b.
   • Аналогичные методы write() для записи.

Примеры конкретных реализаций Streams/Readers/Writers:

• FileInputStream/FileOutputStream: Для работы с файлами.
• ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream: Для работы с байтами в памяти.
• PipedInputStream/PipedOutputStream: Для обмена данными между потоками в одном процессе.
• SocketInputStream/SocketOutputStream: Для сетевых соединений.
• BufferedReader/BufferedWriter: Для буферизации чтения/записи, что улучшает производительность.
• InputStreamReader/OutputStreamWriter: Для преобразования байтовых потоков в символьные и обратно.

Иерархия классов:

• InputStream
  • FileInputStream
  • BufferedInputStream
  • ObjectInputStream (для сериализации)
  • ...
• OutputStream
  • FileOutputStream
  • BufferedOutputStream
  • ObjectOutputStream (для сериализации)
  • ...
• Reader
  • FileReader
  • BufferedReader
  • InputStreamReader
  • ...
• Writer
  • FileWriter
  • BufferedWriter
  • OutputStreamWriter
  • ...

Выбор между байтовыми и символьными потоками зависит от типа данных: байтовые для бинарных данных (изображения, исполняемые файлы), символьные для текстовых данных.