摘要：過(guò)濾器流，如等，是類庫(kù)，是為了提供一些類讓你能夠處理一些極為常見(jiàn)的數(shù)據(jù)格式。讀寫器，由于流和過(guò)濾器流還是僅次于處理字節(jié)，也就是二進(jìn)制。過(guò)濾器流緩沖流和類將寫入的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到緩沖區(qū)中一個(gè)名為的保護(hù)字節(jié)數(shù)組字段，直到緩沖區(qū)滿或刷新輸出流。

A little older, a little wiser, but happy to see you.
 ——Interstellar

2018年了，再過(guò)一年就要30歲了，年齡有一些，智慧也有了一些。主要集中在技術(shù)、技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和工作經(jīng)驗(yàn)。一直都記錄在有道云筆記里，現(xiàn)在拿出來(lái)分享記錄下，也希望能得到大家的feedback。
另外也想堅(jiān)持做一些事情，2018年，我的目標(biāo)是每天都過(guò)的有意義。
這就需要定義什么叫有意義：

每天都能按照自己，真正的自己的意愿。不受集體思想的影響。做自己！

每天都沉淀東西出來(lái)，一天天的積累。

一次以上旅游。

年底需計(jì)劃下一年的事情

所以其中一件需要積累和沉淀的就是寫作能力，或許剛開始需要參考一些書籍，但我希望能沉淀下來(lái)。所以給自己立個(gè)flag，每周在segmentfault發(fā)一篇文章。 話不多說(shuō)，馬上進(jìn)入正題：

在學(xué)習(xí)IO之前，跟學(xué)其他新東西一樣，最核心最難的就是理解概念，特別是一堆很相近的概念，往往讓人產(chǎn)生困惑。如Java的IO系統(tǒng)，我們?cè)谶@需區(qū)分以下概念：

流（Stream），是有IO系統(tǒng)設(shè)計(jì)者創(chuàng)造出來(lái)的概念，將具體設(shè)備的IO抽象為流，所以不同的設(shè)備IO對(duì)于不同的流，如FileInputStream和ByteArrayInputStream，前者的設(shè)備是操作系統(tǒng)的文件，后者則是操作系統(tǒng)的內(nèi)存。

過(guò)濾器流（FilterInputStream），如BufferedInputStream等，是JavaIO類庫(kù)，是為了提供一些類讓你能夠處理一些極為常見(jiàn)的數(shù)據(jù)格式。如BufferedInputStream是為了解決緩沖問(wèn)題，DataInputStream是為了解決Java的數(shù)據(jù)格式。

讀寫器(Reader/Writer)，由于流和過(guò)濾器流還是僅次于處理字節(jié)，也就是二進(jìn)制。 而處理文本，就涉及到字符編碼格式的問(wèn)題。 實(shí)際上也是相當(dāng)于過(guò)濾器流，也是用裝飾模式，把面向字節(jié)的接口改為面向字符的接口。

對(duì)于（程序）語(yǔ)言設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，其中一個(gè)難的任務(wù)是：創(chuàng)造一個(gè)好的I/O系統(tǒng)。

這個(gè)挑戰(zhàn)時(shí)來(lái)源于要覆蓋所有的可能性，不僅包括不同的I/O源和與之通訊的接受端（文件files、控制臺(tái)the console、網(wǎng)絡(luò)鏈接network connections等），而且還需要以多種不同的方式與它們進(jìn)行通信（順序sequential、隨機(jī)讀取random-access、緩沖buffered、二進(jìn)制binary、按字符character、按行by lines、按字by words等）。
為了解決這個(gè)難的任務(wù)，Java類庫(kù)的設(shè)計(jì)者創(chuàng)建了大量的類。也正是這么多類，導(dǎo)致剛學(xué)IO的人一開始就被如此多類給難倒。
自從Java1.0版本開始，Java的I/O類庫(kù)發(fā)生明顯的改變，在原來(lái)面向字節(jié)的類中添加面向字符和基于Unicode的類。在JDK 1.4中添加了NIO類（其中N代表new，過(guò)了那么多年，其實(shí)不新啦）。
因此，在充分理解IO系統(tǒng)和正確地運(yùn)用之前，我們需要學(xué)習(xí)相當(dāng)數(shù)量的類。除此之外，很有必要理解IO類庫(kù)的演變過(guò)程，或許你會(huì)這么說(shuō)“不要用歷史打擾我，我只想知道怎么用”。 但問(wèn)題是，如果缺乏歷史的眼光，很快我們就會(huì)對(duì)什么時(shí)候該使用哪些類，以及什么時(shí)候不該使用它們而感到困惑。

使用IO庫(kù)往往會(huì)接觸到“流”這個(gè)概念，它代表任何有能力產(chǎn)出數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源對(duì)象或者是有能力接收數(shù)據(jù)的接收端對(duì)象。設(shè)計(jì)“流”這個(gè)概念，是為了屏蔽實(shí)際的IO設(shè)備中處理數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)。

InputStream和OuputStream時(shí)相當(dāng)原始的類。它們可以單個(gè)或成組地讀/寫字節(jié)，但僅此而已。要確定字節(jié)的含義（比如，它們時(shí)整數(shù)還是IEEE 754浮點(diǎn)數(shù)或是Unicode文本），這完全由程序員和代碼來(lái)完成。不過(guò)，有一些極為常見(jiàn)的數(shù)據(jù)格式，如果在類中提供這些數(shù)據(jù)格式的固定實(shí)現(xiàn)，會(huì)很有好處。
于是Java提供了很多過(guò)濾器，可以附加到原始流中，在原始字節(jié)和各種格式之間來(lái)回轉(zhuǎn)換。
過(guò)濾器有兩個(gè)版本：過(guò)濾器流以及閱讀器和讀寫器。
過(guò)濾器流主要處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)，也就是作為字節(jié)處理。
閱讀器和書寫器主要時(shí)處理多種編碼文本，如UTF-8和ISO 8859-1。

BufferedOutputStream類將寫入的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到緩沖區(qū)中（一個(gè)名為buf的保護(hù)字節(jié)數(shù)組字段），直到緩沖區(qū)滿或刷新輸出流。
它首先嘗試從緩沖區(qū)去獲取數(shù)據(jù)，當(dāng)緩存區(qū)沒(méi)有數(shù)據(jù)時(shí)，流才從底層的數(shù)據(jù)源中讀取數(shù)據(jù)。這時(shí)，它會(huì)從源讀取盡可能多的數(shù)據(jù)進(jìn)入緩存區(qū)，而不管是否馬上需要所有這些數(shù)據(jù)。那些不會(huì)立刻用到的數(shù)據(jù)（已緩存的）會(huì)在以后調(diào)用read()讀取。
因?yàn)閺拇疟P中讀取文件時(shí)，從底層流中讀取幾百字節(jié)的數(shù)據(jù)與讀取1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的速度幾乎一樣快，因此緩沖可以顯著提高性能。
但對(duì)于網(wǎng)絡(luò)連接，這種效果則不明顯，在這里瓶頸往往是網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)的速度，而不是網(wǎng)絡(luò)接口向程序傳送數(shù)據(jù)的速度或程序運(yùn)行的速度。盡管如此，緩沖輸入沒(méi)有什么壞處，隨著網(wǎng)絡(luò)的速度加快會(huì)變得更為重要。

PrintStream類是大多數(shù)程序員都會(huì)遇到的第一個(gè)過(guò)濾器輸出流，因?yàn)镾ystem.out就是一個(gè)PrintStream。

PrintStream是有害的，網(wǎng)絡(luò)程序員應(yīng)當(dāng)像躲避瘟疫一樣躲避它。

第一個(gè)問(wèn)題：println()方法輸出是與平臺(tái)有關(guān)的。在UNIX（包括Mac OS X）下是換行符（n），在Mac OS 9下時(shí)回車符（r），在Windows下時(shí)回車/換行對(duì)（rn）
第二個(gè)問(wèn)題：PrintStream假定使用所在平臺(tái)的默認(rèn)編碼方式。
第三個(gè)問(wèn)題：PrintStream吞掉了所有異常。

DataInputStream和DataOutputStream提供了一些方法，可以用二進(jìn)制格式讀/寫Java的基本數(shù)據(jù)類型和字符串。所用的二進(jìn)制格式主要用于在兩個(gè)不同的Java程序之間交換數(shù)據(jù)（可能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)鏈接、數(shù)據(jù)文件、管道或其他中間介質(zhì)）。
所有數(shù)據(jù)都以big-endian格式寫入。byte會(huì)寫為1字節(jié)，short寫為2字節(jié)，int寫為4字節(jié)，long寫為8字節(jié)。浮點(diǎn)數(shù)和雙精浮點(diǎn)數(shù)分別寫為4字節(jié)和8字節(jié)的IEEE 754格式。 布爾數(shù)寫為1字節(jié)，1表示true，0表示false。字符寫為兩個(gè)無(wú)符號(hào)字節(jié)。
writeChars(String s)方法只是對(duì)String參數(shù)迭代（循環(huán)）處理，將各個(gè)字符按順序?qū)憺橐粋€(gè)2字節(jié)的big-endian Unicode字節(jié)（確切地講是UTF-16碼點(diǎn)）。
writeBytes(String s)方法迭代處理String參數(shù)，但只寫入每個(gè)字符的低字節(jié)。因此如果包含有Latin-1字符集意外的字符，其中信息將會(huì)丟失。對(duì)于一些指定了ASCII編碼的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來(lái)說(shuō)，這個(gè)方法或許有用，但多數(shù)情況下都應(yīng)避免使用。
writeChars和writeBytes方法都不會(huì)對(duì)輸出流的字符串的長(zhǎng)度編碼。因此，你無(wú)法真正區(qū)分原始字符和作為字符串一部分的字符。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是只支持ASCII編碼格式的字符串。
writeUTF(String s)方法則包括了字符串的長(zhǎng)度。它將字符串本身用Unicode UTF-8編碼的一個(gè)變體進(jìn)行編碼。由于這個(gè)變體編碼方式與大多數(shù)非Java軟件不兼容，所以應(yīng)當(dāng)只用于其他使用DataInputStream讀取字符串的Java程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。（如果Sun當(dāng)初把這個(gè)方法及相應(yīng)的讀取方式命名為writeString()和readString()，而不是writeUTF()和readUTF()，那就不會(huì)產(chǎn)生任何混淆了）。
因此，為了與其他軟件交換UTF-8文本，應(yīng)使用帶適當(dāng)編碼功能的InputStreamReader

許多程序員在編碼時(shí)有一個(gè)壞習(xí)慣，好像所有文本都是ASCII編碼，或者至少是該平臺(tái)的內(nèi)置編碼方式。
雖然有些協(xié)議的編碼，采用ASCII編碼方式，如較老的、較簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（daytime, quote of the day和charge）。
但HTTP協(xié)議和其他很多較新的協(xié)議卻不是這樣，它們?cè)试S多種本地化編碼，如K0I8-R西里爾文、Big-5中文和土耳其語(yǔ)使用的ISO8859-9。
Java的內(nèi)置字符集時(shí)Unicode的UTF-16編碼。

Java定義了兩個(gè)抽象類，讀/寫字符的基本API，分別是java.io.Reader和java.io.Writer。

Reader和Writer最重要的具體子類是InputStreamReader和OutputStreamWriter類。InputStreamReader包含StreamDecoder類，而StreamDecoder類封裝一個(gè)底層輸入流InputStream，利用多態(tài)，可以從不同設(shè)備中讀取原始字節(jié)，然后根據(jù)指定的編碼方式，將這些字節(jié)轉(zhuǎn)換為Unicode字符。OutputStreamWriter類包含類StreamEncoder，StreamEncoder類封裝一個(gè)底層的輸出流OutputStream，利用多態(tài)，可以往不同設(shè)備中寫入數(shù)據(jù)，OutputStreamWriter從運(yùn)行中的程序中接受Unicode字符，然后使用制定的編碼方式將這些字符轉(zhuǎn)為字節(jié)，再將這些字節(jié)寫入底層輸入流中。

與過(guò)濾器流一樣，Reader和Writer有很多子類可以完成特定的過(guò)濾工作，包括：

BufferedReader

BufferedWriter

LineNumberReader

PushbackReader

PrintWriter

BufferedReader和BufferedWriter使用一個(gè)內(nèi)部字符數(shù)組作為緩沖區(qū)。
當(dāng)程序從BufferedReader讀取時(shí)，文本會(huì)從緩沖區(qū)得到，而不是直接從底層輸入流或其他文本源讀取。當(dāng)緩沖區(qū)清空時(shí)，才會(huì)去讀取文本，將文本填充此緩沖區(qū)，盡管這些文本不是全部都立即需要，這樣可以使以后的讀取速度更快。當(dāng)程序?qū)懭胍粋€(gè)BufferedWriter時(shí)，文本被放置在緩沖區(qū)中。只有緩沖區(qū)填滿或者當(dāng)書寫器顯式刷新輸出時(shí)，文本才會(huì)被移到底層輸出流或其他目標(biāo)，這使得寫入也要快很多。

參考：
《Java編程思想》
《Java網(wǎng)絡(luò)編程》