IO 硬核实践：字节/字符、缓冲策略、NIO/内存映射与编码治理

新手先看 · 一屏速览

• 字节流处理原始字节；字符流配合 Charset；外部交互统一 UTF-8
• 总是用缓冲（BufferedInputStream/BufferedReader）；总是用 try-with-resources
• 目录操作优先 java.nio.file.Files 与 Path API

1. 字节 vs 字符：编码边界清晰化

try (var in = new FileInputStream(p); var reader = new InputStreamReader(in, StandardCharsets.UTF_8)) {
  int ch = reader.read();
}

• 字节流不涉字符编码；字符流与 Charset 有关，避免平台默认（保证跨平台一致）
• 日志/网络/持久化统一 UTF-8；边界层完成字节↔字符的转换

2. 缓冲与性能：系统调用与吞吐

try (var in = new BufferedInputStream(new FileInputStream(p))) {
  byte[] buf = new byte[8192];
  while (in.read(buf) != -1) {}
}

• 8K 或更大缓冲常见；减少系统调用次数、充分利用页缓存
• 小对象频繁 read/write → 合并批量操作；使用 Buffered*/批量 read(byte[])

3. NIO 与文件操作：Channel/Path/遍历

Files.walk(path).filter(Files::isRegularFile).forEach(System.out::println);

• Files 与 Path 提供丰富操作：遍历、复制、移动、删除、匹配（glob）
• FileChannel 支持位置读写、transferTo/From 零拷贝；适合大文件复制

4. 内存映射与异步 IO

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try (var ch = FileChannel.open(p, StandardOpenOption.READ)) {
  MappedByteBuffer map = ch.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, ch.size());
  // 直接在内核页缓存上映射的内存读
}

• MappedByteBuffer 适合超大文件随机读；注意释放时机与平台差异
• AsynchronousFileChannel 支持异步读写，结合回调/CompletableFuture

5. 资源管理与抑制异常

• try-with-resources 自动关闭；关闭异常可通过 getSuppressed() 获取

6. 实战清单与反模式

• 清单：统一 UTF-8；缓冲优先；Files API；明确异常处理
• 反模式：忘关流；平台默认编码；每次 read 一个字节；自己拼路径字符串

7. 练习

1. 实现文件树遍历并按后缀过滤，统计大小与数量
2. 读取大文件并计算行数、字符数，控制内存占用