字符输入流与字符输出流 | JavaSE
字符输入流与字符输出流
一、学习目标
学完本章，你应该能够：
- 能够解释
FileReader与FileWriter的作用和继承关系。 - 能够使用
read()和read(char[])读取文本字符。 - 能够解释字符流为什么可以正确处理跨字节边界的文本字符。
- 能够使用
write(int)、write(char[])、write(String)等方式写文本。 - 能够区分字符输出流的覆盖模式与追加模式。
- 能够理解
flush()和close()的基本差异。 - 能够根据 JDK 21 API 显式为
FileReader/FileWriter指定Charset。 - 能够解释默认字符集与文件实际字符集不匹配为什么仍会乱码。
- 能够判断什么时候选择字节流，什么时候选择字符流。
- 能够明确本章与后续：
- 缓冲流
- 转换流
- try-with-resources 的章节边界。
二、核心知识
2.1 为什么已经有字节流还需要字符流
上一章我们已经知道：
磁盘文件
最终都是 byte
那么为什么还需要：
Reader
Writer
？
因为：
文本处理不仅关心 byte，还关心这些 byte 按照字符集解码以后代表什么字符。
例如 UTF-8：
中
通常由：
3 个 byte
编码。
如果我们自己使用：
FileInputStream
分批读字节，
还必须负责：
字节边界
+
字符集解码
+
多字节字符拼接
而字符输入流把这层复杂性封装起来：
文件 byte
↓
解码器
↓
character
↓
Reader.read()
所以：
字节流关注原始字节；字符流关注文本字符。
2.2 FileReader
FileReader：
java.io.FileReader
在 JDK 21 中继承关系：
Reader
↑
InputStreamReader
↑
FileReader
因此：
FileReader
属于：
字符输入流体系。
作用：
从字符文件读取文本，并把文件字节按照指定字符集或默认字符集解码成字符。
数据链路：
文本文件
│
│ byte
▼
FileReader
│
│ 解码
▼
character
│
▼
Java
2.3 FileReader 的基础构造器
传统写法：
new FileReader(String fileName)
以及：
new FileReader(File file)
例如：
Reader reader =
new FileReader(
"data/article.txt"
);
这种构造器使用：
平台默认字符集。
因此：
文件实际编码
=
默认 Charset
时才能正确读取文本。
2.4 JDK 21 可以直接指定 Charset
现代 JDK 还支持：
new FileReader(
String fileName,
Charset charset
)
以及：
new FileReader(
File file,
Charset charset
)
例如：
Reader reader =
new FileReader(
"data/article.txt",
StandardCharsets.UTF_8
);
这明确表达：
该文件应该按照 UTF-8 解码。
因此在 JDK 21 项目中，如果你明确知道文件编码：
StandardCharsets.UTF_8
通常比完全依赖：
默认 Charset
更加清晰可靠。
2.5 FileReader.read()
方法：
int read()
表示：
每次读取一个字符数据。
例如文件：
ABC
调用：
int ch = reader.read();
依次可能得到：
65
66
67
-1
其中：
-1
仍然表示：
已经到达字符流末尾。
2.6 为什么字符 read() 仍然返回 int
和字节流类似，
需要同时表示：
有效数据
和：
-1
这个 EOF 状态。
所以：
int ch;
然后：
while (
(ch = reader.read())
!= -1
) {
System.out.print(
(char) ch
);
}
2.7 字符输入流为什么可以正确读中文
假设文件 UTF-8：
A中B
底层字节类似：
A
→ 1 byte
中
→ 3 bytes
B
→ 1 byte
字符流内部会完成：
byte
↓
Charset Decoder
↓
Unicode character
所以调用：
reader.read()
从使用者角度得到的是：
A
中
B
而不是：
A
中 的第 1 个 byte
中 的第 2 个 byte
中 的第 3 个 byte
B
这就是字符流处理文本的核心价值。
2.8 read(char[])
更常用：
int read(char[] cbuf)
例如：
char[] buffer =
new char[1024];
int len =
reader.read(buffer);
这里：
buffer
→ 最多能装多少 char
len
→ 本轮实际上读取多少 char
依然必须区分：
数组容量
与：
实际有效数据长度
2.9 标准字符数组读取
char[] buffer =
new char[1024];
int len;
while (
(len = reader.read(buffer))
!= -1
) {
String text =
new String(
buffer,
0,
len
);
System.out.print(text);
}
与上一章字节数组相比：
byte[]
→ 原始字节
char[]
→ 字符数据
这时：
new String(
buffer,
0,
len
)
是在：
从已经解码后的字符数组构造字符串。
不会再自己处理 UTF-8 字节边界。
2.10 FileWriter
FileWriter：
java.io.FileWriter
JDK 21 继承关系：
Writer
↑
OutputStreamWriter
↑
FileWriter
作用：
把 Java 中的字符数据编码成字节，然后写入字符文件。
数据链路：
Java character
│
│ FileWriter
│ 编码
▼
byte
│
▼
文本文件
因此：
FileReader
=
文件 byte
→ character
FileWriter
=
character
→ 文件 byte
2.11 FileWriter 的默认构造器
例如：
Writer writer =
new FileWriter(
"data/result.txt"
);
默认使用：
平台默认 Charset
并且：
默认覆盖原文件内容
2.12 FileWriter 追加模式
使用：
new FileWriter(
"data/result.txt",
true
);
表示：
append = true
从文件末尾继续写。
因此：
默认
→ 覆盖
true
→ 追加
和：
FileOutputStream
非常相似。
2.13 JDK 21 指定 Charset
JDK 21 支持：
new FileWriter(
String fileName,
Charset charset
)
以及：
new FileWriter(
String fileName,
Charset charset,
boolean append
)
例如：
Writer writer =
new FileWriter(
"data/result.txt",
StandardCharsets.UTF_8
);
追加 UTF-8：
Writer writer =
new FileWriter(
"data/result.txt",
StandardCharsets.UTF_8,
true
);
这样代码明确说明：
目标文本文件编码
=
UTF-8
三、使用方法
3.1 FileReader 逐字符读取
import java.io.FileReader;
import java.io.Reader;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
public class FileReaderDemo {
public static void main(String[] args)
throws Exception {
try (
Reader reader =
new FileReader(
"data/article.txt",
StandardCharsets.UTF_8
)
) {
int ch;
while (
(ch = reader.read())
!= -1
) {
System.out.print(
(char) ch
);
}
}
}
}
如果：
article.txt
真实编码是 UTF-8，
中文即可按照 UTF-8 正确解码。
3.2 字符数组读取
更常见：
import java.io.FileReader;
import java.io.Reader;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
public class FileReaderBufferDemo {
public static void main(String[] args)
throws Exception {
try (
Reader reader =
new FileReader(
"data/article.txt",
StandardCharsets.UTF_8
)
) {
char[] buffer =
new char[1024];
int len;
while (
(len = reader.read(buffer))
!= -1
) {
System.out.print(
new String(
buffer,
0,
len
)
);
}
}
}
}
这时：
读取单位
=
char
而不是：
byte
3.3 FileWriter.write(int)
Writer 中：
void write(int c)
表示：
写出一个字符对应的 16 位值。
例如：
writer.write('A');
writer.write('中');
这里与：
OutputStream.write(int)
非常容易混淆。
必须区分：
OutputStream.write(int)
→ 只写最低 8 位
→ 一个 byte
Writer.write(int)
→ 写一个字符
→ 16 位 char 语义
3.4 write(char[])
可以：
char[] chars =
{'J', 'a', 'v', 'a'};
writer.write(chars);
写入：
Java
3.5 write(char[], off, len)
例如：
char[] chars =
{'A', 'B', 'C', 'D', 'E'};
writer.write(
chars,
1,
3
);
写出：
BCD
3.6 write(String)
这是字符输出流非常方便的一点：
writer.write(
"星雨笔录 JavaSE 教程"
);
不需要我们先：
String.getBytes(...)
因为：
Writer
会负责：
character
↓
Charset Encoder
↓
byte
3.7 write(String, off, len)
例如：
String text =
"ABCDE";
writer.write(
text,
1,
3
);
写入：
BCD
3.8 写多行文本
当前可以：
writer.write("第一行");
writer.write(
System.lineSeparator()
);
writer.write("第二行");
writer.write(
System.lineSeparator()
);
writer.write("第三行");
后面学习：
BufferedWriter
之后会得到：
newLine()
这种更加专门的换行能力。
因此本章暂时不提前展开。
3.9 完整 UTF-8 文本写出
import java.io.FileWriter;
import java.io.Writer;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
public class FileWriterDemo {
public static void main(String[] args)
throws Exception {
try (
Writer writer =
new FileWriter(
"data/result.txt",
StandardCharsets.UTF_8
)
) {
writer.write(
"星雨笔录"
);
writer.write(
System.lineSeparator()
);
writer.write(
"JavaSE File 与 IO"
);
}
}
}
数据过程：
Java String
↓
character
↓
UTF-8 编码
↓
byte
↓
result.txt
3.10 flush()
Writer 提供：
flush()
作用：
请求把流内部暂存、缓冲的字符尽快向目标继续写出。
例如：
writer.write("Hello");
writer.flush();
flush() 后：
流仍然可以继续使用
所以可以：
writer.write("Java");
3.11 close()
close()：
关闭流并释放资源。
对于 Writer：
close()
还会在关闭前完成必要的刷新。
关闭后：
writer.write(...)
通常就不能继续进行。
因此：
flush
→ 刷新
→ 流仍然可用
close
→ 刷新 + 关闭
→ 流不可继续使用
但资源管理策略将在：
07-13
系统讲解。
四、原理与进阶
4.1 FileReader 本质上已经是转换流体系的一种具体类
观察继承：
Reader
↑
InputStreamReader
↑
FileReader
这意味着：
FileReader
本身已经建立在：
InputStreamReader
的字节→字符转换能力之上。
逻辑：
文件 byte
↓
InputStreamReader 的解码机制
↓
character
↓
FileReader API
4.2 FileWriter 同理
继承：
Writer
↑
OutputStreamWriter
↑
FileWriter
本质：
character
↓
OutputStreamWriter 编码
↓
文件 byte
所以：
字符流并没有让磁盘突然开始保存 char。
磁盘仍然是：
byte
只是 Java 在中间替我们自动进行了：
编码 / 解码
4.3 那么 07-11 转换流还有什么意义
这是非常好的问题。
JDK 21 中：
new FileReader(
file,
charset
);
已经可以直接指定编码。
那么：
InputStreamReader
为什么还要学？
因为：
FileReader
只针对：
文件。
而：
InputStreamReader
可以包装：
任意 InputStream
例如未来：
网络 InputStream
System.in
ByteArrayInputStream
Socket InputStream
其他字节流
统一转换成：
Reader
所以：
FileReader
=
文件场景便利实现
InputStreamReader
=
通用 byte → character 桥梁
同理：
FileWriter
=
文件字符输出便利类
OutputStreamWriter
=
通用 character → byte 桥梁
这就是 07-11 仍然独立存在的原因。
4.4 默认字符集仍然可能制造乱码
假设：
article.txt
=
GBK
但是：
new FileReader(
"article.txt",
StandardCharsets.UTF_8
);
会发生：
GBK bytes
↓
UTF-8 Decoder
↓
错误字符
所以：
字符流不是“永不乱码流”。
字符流只是：
帮你进行字符编码/解码。
真正是否正确仍取决于：
实际文件编码
=
Reader 使用 Charset
4.5 FileWriter 同样必须考虑目标编码
假设你：
new FileWriter(
file,
StandardCharsets.UTF_8
)
写出的文件就是：
UTF-8 字节
以后别的软件如果：
按照 GBK 打开
依然可能乱码。
因此字符编码永远是：
写入协议
+
读取协议
双方协作的问题。
4.6 Reader 的 char 与 Unicode 码点
这里还需要结合 07-05。
Java：
char
=
16 位 UTF-16 代码单元
因此：
reader.read()
所谓“一次读取一个字符”，从 Java API 数据单位角度更准确地说是：
读取一个
char/ UTF-16 代码单元。
对于：
绝大多数常见汉字
英文
BMP 字符
一个 char 就可以表示。
但是补充 Unicode 字符，例如某些：
Emoji
生僻汉字
可能需要：
两个 char
即代理对（Surrogate Pair）。
所以不要把：
Reader.read()
绝对理解成：
一次必然得到一个完整的人类视觉字符。
4.7 为什么字符流不能复制二进制文件
假设：
photo.jpg
然后：
FileReader
↓
把 JPEG byte 当文本解码
↓
char
↓
FileWriter
↓
重新编码
这中间发生：
byte
→ character
→ byte
如果原始 byte 并不是有效文本编码，
解码可能：
丢失 / 替换
原始字节就无法保持一致。
结果：
文件损坏
所以：
二进制复制
→ byte stream
文本语义处理
→ character stream
五、实践应用
5.1 Markdown 读取
例如：
JavaSE.md
需要：
分析正文
统计字符
查找关键词
解析 Markdown
这类需求本质关心：
文本内容
应该优先：
Reader
而不是自己处理 UTF-8 byte。
5.2 日志写出
例如：
2026-09-03 login success
本质是：
文本
使用：
Writer
非常自然。
后续进一步：
BufferedWriter
PrintWriter
日志框架
会提供更强的文本输出能力。
5.3 配置文件
例如：
application.properties
config.json
data.csv
如果需要按照：
字符
行
字符串
处理，
字符流更加符合业务语义。
5.4 字节流还是字符流判断口诀
不要死记后缀，可以问：
我的业务关心的是原始 byte，还是文本 character？
如果：
必须保持原始字节完全一致
使用：
字节流
例如：
图片复制
视频复制
ZIP
PDF
附件传输
如果：
我要理解和处理文字内容
使用：
字符流
例如：
读取 Java 代码
读取 Markdown
写日志
处理 CSV 文本
六、常见问题
6.1 FileReader 是直接从磁盘读取 char 吗？
高层使用角度可以理解为：
读取字符
但底层：
磁盘保存 byte
↓
FileReader 解码
↓
char
6.2 FileWriter 写入磁盘的是 char 吗？
不是。
最终仍然：
character
↓
Charset 编码
↓
byte
↓
磁盘
6.3 FileReader 会自动解决所有乱码吗？
不会。
必须保证：
文件实际编码
=
读取使用 Charset
6.4 read(char[]) 为什么仍然需要 len？
和 byte 数组完全一样。
数组：
容量固定
每次实际读取：
不一定填满
所以：
new String(
buffer,
0,
len
);
6.5 FileWriter 默认覆盖还是追加？
默认：
覆盖
追加：
new FileWriter(
path,
true
);
或者 JDK 21 指定字符集：
new FileWriter(
path,
charset,
true
);
6.6 flush 和 close 一样吗？
不一样：
flush
→ 将待输出数据继续推出
→ 流仍可使用
close
→ 完成关闭
→ 释放资源
→ 不能继续正常使用
6.7 为什么有 FileReader(Charset)，还要学习转换流？
因为：
FileReader
只能方便地解决：
文件
而：
InputStreamReader
可以包装任意：
InputStream
因此更加通用。
6.8 字符流能复制 txt 吗？
技术上：
可以
只要：
源编码
读取 Charset
目标编码
写入 Charset
都处理正确。
但如果任务只是：
原样复制文件，一个字节都不要改变。
那么即使是 TXT：
字节流
同样非常合适，而且可以确保：
byte-for-byte
原样复制。
字符流更适合：
需要理解、修改文本内容。
七、练习与验收
7.1 知识问答
FileReader属于什么体系？FileWriter属于什么体系？FileReader在 JDK 21 中直接继承谁？FileWriter直接继承谁？read()返回什么？- EOF 用什么值表示？
read(char[])返回什么？- 为什么字符数组读取仍然需要
len？ - 字符流为什么可以正确处理 UTF-8 中文字节边界？
Writer.write(int)与OutputStream.write(int)有什么本质差异？- FileWriter 可以直接写 String 吗？
- FileWriter 默认覆盖还是追加？
- JDK 21 如何直接为 FileReader 指定 UTF-8？
- JDK 21 如何为 FileWriter 指定 UTF-8？
- 字符流是否永远不会乱码？
flush()与close()有什么区别？- 为什么 FileReader 不适合图片？
- 为什么转换流在 JDK 21 仍然有学习价值？
- Reader 中“一次一个字符”为什么不一定等于一个完整 Unicode 码点？
7.2 代码阅读
char[] buffer =
new char[1024];
int len;
while (
(len = reader.read(buffer))
!= -1
) {
System.out.print(
new String(
buffer,
0,
len
)
);
}
回答：
buffer保存 byte 还是 char？len表示什么？- 为什么不能直接：
new String(buffer)
- 字节到字符的解码发生在哪里？
- 如果 Reader 使用错误 Charset，还会不会乱码？
7.3 手写代码
任务一：读取 UTF-8 文本
使用：
FileReader
+
StandardCharsets.UTF_8
读取：
JavaSE学习笔记.txt
要求：
字符数组批量读取
并完整输出。
任务二：写学生信息
使用：
FileWriter
写：
姓名：张三
年龄：20
专业：软件工程
要求：
UTF-8
并正确换行。
任务三：追加日志
第一次：
程序启动
第二次运行追加：
用户登录
要求：
不能覆盖第一行。
任务四：编码实验
创建一个：
UTF-8 文件
分别使用：
UTF-8
和另一个不匹配 Charset 读取，
观察结果并解释。
7.4 Debug
错误：
Reader reader =
new FileReader(
"utf8.txt",
Charset.forName("GBK")
);
已知：
utf8.txt
真实编码：
UTF-8
回答：
- FileReader 能否正常创建？
- 为什么创建成功也可能读取乱码？
- Bug 是“流类型错误”还是“Charset 协议错误”？
- 如何修复？
另一个错误：
char[] buffer =
new char[1024];
int len;
while (
(len = reader.read(buffer))
!= -1
) {
System.out.print(
new String(buffer)
);
}
解释：
最后一次读取为什么可能输出历史残留字符。
7.5 综合训练
编写：
TextFileProcessor
功能：
- 以 UTF-8 读取源文本；
- 统计字符数组实际读取总量；
- 把所有
"Java"替换为"JavaSE"； - 写入新的 UTF-8 文件；
- 目标文件存在时覆盖；
- 再实现追加模式；
- 使用：
- FileReader
- FileWriter
- 不使用：
- BufferedReader
- BufferedWriter
- Files.readString
- Files.writeString
目的是：
只练习本章字符流基本功。
7.6 本章验收
必须能够闭卷解释：
FileReader
=
文件字符输入流
磁盘 byte
↓
Charset 解码
↓
char
↓
Java
FileWriter
=
文件字符输出流
Java char
↓
Charset 编码
↓
byte
↓
磁盘
Reader
适合读取文本字符。
Writer
适合写出文本字符。
但字符流是否乱码，
仍取决于：
真实文本编码
=
使用的 Charset。
JDK 21 的 FileReader / FileWriter
已经支持直接指定 Charset。
字节流适合原始 byte，
尤其是任意二进制数据。
字符流适合需要理解文本语义的场景。
最终：
- [ ] 能独立使用 FileReader。
- [ ] 能独立使用 FileWriter。
- [ ] 能使用
read(char[])。 - [ ] 能正确处理
len。 - [ ] 能使用
write(String)。 - [ ] 能实现覆盖和追加。
- [ ] 能正确指定 UTF-8。
- [ ] 能解释编码不匹配乱码。
- [ ] 能区分 byte stream 与 character stream。
- [ ] 能解释 FileReader 与 InputStreamReader 的关系。
- [ ] 能解释 FileWriter 与 OutputStreamWriter 的关系。