Java I/O系統學習系列三：I/O流的典型使用方式
儘管可以通過不同的方式組合IO流類，但我們可能也就只用到其中的幾種組合。下面的例子可以作為典型的IO用法的基本參考。在這些示例中，異常處理都被簡化為將異常傳遞給控制檯，但是這隻有在小型示例和工具中才適用。在程式碼中，你需要考慮更加複雜的錯誤處理方式。
同樣，本文會包括如下幾個方面：
緩衝輸入檔案
從記憶體輸入
格式化的記憶體輸入
基本的檔案輸出
儲存和恢復資料
讀寫隨機訪問檔案
實用工具
總結
1. 緩衝輸入檔案
如果想要開啟一個檔案用於字元輸入，可以使用以String或File物件作為檔名的FileReader。為了提高速度，我們可以對那個檔案進行緩衝，那麼我們需要將所產生的引用傳給一個BufferedReader構造器。通過使用其readLine()方法來逐行讀取檔案，當readLine()返回null時，就到了檔案末尾。
public class BufferedInputFile {
public static String read(String fileName) throws Exception {
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(fileName));
StringBuilder str = new StringBuilder();
String temp = null;
while((temp = br.readLine()) != null) {
str.append(temp + "\n");
}
br.close();
return str.toString();
}
public static void main(String[] args) {
try {
System.out.println(BufferedInputFile.read("pom.xml"));
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}檔案的全部內容都累積在字串str中，最後記得呼叫close()來關閉流。
2. 從記憶體輸入
在下面的示例中，從上面的BufferedInputFile.read()讀入的String結果被用來建立一個StringReader。然後呼叫read()每次讀取一個字元，並把它列印到控制檯。
public class MemoryInput {
public static void main(String[] args) {
try {
StringReader sr = new StringReader(BufferedInputFile.read("pom.xml"));
int c;
while((c = sr.read()) != -1) {
System.out.print((char)c);
}
}catch(Exception e) {
}
}
}需要注意的是read()是以int形式返回下一個位元組，因此必須將型別強轉為char才能顯示正確結果。
3. 格式化的記憶體輸入
要讀取格式化資料，可以使用DataInputStream，它是一個面向位元組的I/O類，我們可以用InputStream以位元組的形式讀取任何資料。
public class FormattedMemoryInput {
public static void main(String[] args) {
try {
DataInputStream di = new DataInputStream(new ByteArrayInputStream(BufferedInputFile.read("pom.xml").getBytes()));
while(di.available() != 0) {
System.out.print((char)di.readByte());
}
}catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
這裡需要注意必須為ByteArrayInputStream的建構函式提供位元組陣列，而ByteArrayInputStream傳遞給DataInputStream之後進行了一次“裝飾”，可以進行格式化輸入(比如直接讀取int、double等型別)，這裡我們只是通過readByte讀取單個位元組，呼叫該方法時任何位元組的值都是合法的結果，因此返回值是不能用來檢測輸入是否結束，這裡我們使用available()方法檢視還有多少可供存取的字元來判斷是否結束。
4. 基本的檔案輸出
FileWriter物件可以向檔案寫入資料，通常會用BufferedWriter將其包裝起來用以緩衝輸出以提高效能。在本例中為了提供格式化機制，將其裝飾成PrintWriter：
public class BasicFileOutput {
static String file = "BasicFileOutput.out";
public static void main(String[] args) {
try {
BufferedReader in = new BufferedReader(new StringReader(BufferedInputFile.read("pom.xml")));
PrintWriter out = new PrintWriter(new BufferedWriter(new FileWriter(file)));
String temp;
int count = 0;
while((temp = in.readLine()) != null) {
out.println(count++ + temp);
}
in.close();
out.close();
System.out.println(BufferedInputFile.read(file));
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
這裡在讀取BasicFileOutput.out的內容之前，先呼叫了out的close()將其關閉，一方面是因為流用完之後需要及時關閉以節省資源，另一方面這裡用到了緩衝區，如果不為所有的輸出檔案呼叫close()，緩衝區的內容可能不會重新整理清空，這樣可能導致資訊不完整。
另外Java SE5在PrintWriter中添加了一個輔助構造器，可以很方便根據檔名直接構造一個PrintWriter而不用執行一系列的裝飾工作：
PrintWriter out = new PrintWriter(file);
5. 儲存和恢復資料
PrintWriter可以對資料進行格式化，以便閱讀。但是為了輸出可供另一個“流”恢復的資料，我們需要用DataOutputStream寫入資料，並用DataInputStream恢復資料。當然，這些流可以是任何形式，在下面的例子中使用的是一個檔案。
public class StoringAndRecoveringData {
public static void main(String[] args) {
try {
DataOutputStream out = new DataOutputStream(new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("data.txt")));
out.writeDouble(3.14159);
out.writeUTF("That was pi");
out.writeDouble(1.41413);
out.writeUTF("Square root of 2");
out.close();
DataInputStream in = new DataInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream("data.txt")));
System.out.println(in.readDouble());
System.out.println(in.readUTF());
System.out.println(in.readDouble());
System.out.println(in.readUTF());
in.close();
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
使用DataOutputStream寫入資料，Java可以保證我們可以使用DataInputStream準確地讀取資料--無論讀和寫資料的平臺多麼不同。當我們使用DataOutputStream時，寫字串並且讓DataInputStream能夠恢復它的唯一可靠的做法就是使用UTF-8編碼，在這個例子中是靠writeUTF()和readUTF()來實現的。
writeDouble()和readDouble()方法能夠寫入和恢復double型別的資料。對於其他型別的資料，也有類似的方法用於讀寫。但是為了保證所有的讀寫方法都能夠正常工作，我們必須知道流中資料項所在的確切位置，因為極有可能將儲存的double資料作為一個簡單的位元組序列、char或其他型別讀入。
6. 讀寫隨機訪問檔案
使用RandomAccessFile，類似於組合使用了DataInputStream和DataOutputStream，可以同時對一個檔案執行讀寫操作，同時可以利用seek()在檔案中到處移動，非常方便，關於RandomAccessFile的詳細用法，前面有專門寫過<<Java I/O系統：File和RandomAccessFile>>。
但是在使用RandomAccessFile時，你需要知道檔案的排版，這樣才能正確地操作它，RandomAccessFile擁有讀取基本型別和UTF-8字串的各種具體方法。
public class UsingRandomAccessFile{
static String file = "rtest.dat";
static void display() throws IOException{
RandomAccessFile rf = new RandomAccessFile(file,"r");
for(int i = 0; i < 7; i++){
System.out.println("Value " + i + ": " + rf.readDouble());
}
System.out.println(rf.readUTF());
rf.close();
}
public static void main(String[] args) throws IOException{
RandomAccessFile rf = new RandomAccessFile(file,"rw");
for(int i = 0; i < 7; i++){
rf.writeDouble(i*1.414);
}
rf.writeUTF("The end of the file");
rf.close();
display();
rf = new RandomAccessFile(file,"rw");
rf.seek(5*8);
rf.writeDouble(47.0001);
rf.close();
display();
}
}
我們通過writeDouble()方法往檔案中寫入Double型別資料並通過readDouble()方法來讀取，這就是我們需要直到排版的原因，如果讀取的不是Double型別的資料有可能出現不是我們想要的結果。
7. 實用工具
到這裡我們學習了多種I/O流的典型用法，比如緩衝輸入檔案、從記憶體輸入、基本的檔案輸出、儲存和恢復資料、隨機讀寫檔案，這些都是Java I/O流比較典型的用法。這裡我們發現讀取檔案、修改、在寫出是一個很常見的程式化的任務，但是Java I/O類庫的設計有一個問題，就是我們需要編寫很多程式碼來實現這些操作，要記住如何開啟檔案是一件優點困難的事情。因此，下面是收集的一些幫助類，可以很容易為我們完成這些基本任務，記錄在這裡，方便以後檢視。
這裡收集了兩個工具：
- 一個是TextFile，幫助我們讀取和寫入檔案；
- 另一個是BinaryFile，幫助我們簡化二進位制檔案的讀取。
7.1 讀取檔案
TextFile類包含的static方法可以像簡單字串那樣讀寫文字檔案，並且我們可以建立一個TextFile物件，它用一個ArrayList來儲存檔案的若干行，好處是在我們操縱檔案內容時可以使用ArrayList的所有功能。
public class TextFile extends ArrayList<String>{
// 將檔案讀取到一行字串中
public static String read(String fileName){
StringBuilder sb = new StringBuilder();
try{
BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader(new File(fileName).getAbsoluteFile()));
try{
String s;;
while((s = in.readLine()) != null){
sb.append(s).append("\n");
}
}finally{
in.close();
}
}catch (IOException e){
throw new RuntimeException(e);
}
return sb.toString();
}
// 單次呼叫將一個字串寫入一個檔案
public static void write(String fileName,String text){
try{
PrintWriter out = new PrintWriter(new File(fileName).getAbsoluteFile());
try{
out.print(text);
}finally{
out.close();
}
}catch(IOException e){
throw new RuntimeException(e);
}
}
// 讀取檔案，並通過正則表示式將其分離，儲存在List中
public TextFile(String fileName,String splitter){
super(Arrays.asList(read(fileName).split(splitter)));
// 因為split()方法有時會在返回的陣列第一個位置產生一個空字串
if(get(0).equals(""))
remove(0);
}
// 常規的分行讀取
public TextFile(String fileName){
this(fileName,"\n");
}
// 將該TextFile中的內容分行寫入指定檔案中
public void write(String fileName){
try{
PrintWriter out = new PrintWriter(new File(fileName).getAbsoluteFile());
try{
for(String item : this){
out.println(item);
}
}finally{
out.close();
}
}catch(IOException e){
throw new RuntimeException(e);
}
}
// 簡單驗證一下
public static void main(String[] args){
String file = read("TextFile.java");
write("test.txt",file);
TextFile text = new TextFile("test.txt");
text.write("test2.txt");
TreeSet<String> words = new TreeSet<String>(new TextFile("TextFile.java","\\W+"));
System.out.println(words.headSet("a"));
}
}
這裡利用靜態的read()方法將檔案讀取到一個字串中，再用靜態的write()方法將其寫入到檔案中。然後將新寫入的檔案作為構造引數構造一個TestFile物件，利用其List的特性，將其內容寫入檔案test2中。這個類的作用是幫我們讀取檔案，可以通過靜態的read方法讀取到一個字串中，也可以通過構造器讀取檔案到一個TextFile物件中。
7.2 讀取二進位制檔案
public class BinaryFile{
public static byte[] read(File bFile)throws IOException{
BufferedInputStream bf = new BufferedInputStream(new FileInputStream());
try{
byte[] data = new byte[bf.available()];
br.read(data);
return data;
}finally{
bf.close();
}
}
public static byte[] read(String bFile)throws IOException{
return read(new File(bFile).getAbsoluteFile());
}
}
8. 總結
本文沒有總結什麼新的知識點，只是總結了一些Java I/O的常見用法比如緩衝輸入檔案、從記憶體輸入、基本的檔案輸出、儲存和恢復資料、隨機讀寫檔案等，並且蒐集了兩個工具類用來幫助我們讀寫檔案讀取二進位制檔案，以提高些程式碼的效率。
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