Java讀取文件

一、文件讀取的基本概念

在Java中，文件讀取是一項非常基礎且重要的操作。文件讀取的本質是將硬碟中的文件數據讀入到內存中的數據結構中，如Java中的數組或集合。文件讀取的目的是為了從文件中獲得數據，以便進行後續的數據處理。

在Java中，文件讀取可以使用java.io和java.nio包的相關類來實現。java.io包提供了傳統的I/O類來進行文件讀取，而java.nio包提供了更為高效的NIO（Non-blocking I/O）方式來進行文件讀取。

基於傳統I/O的文件讀取涉及到InputStream、Reader、File、FileReader和BufferedReader等相關類，而基於NIO的文件讀取涉及到Channel、ByteBuffer和Selector等相關類。

二、基於傳統I/O的文件讀取

在Java中，基於傳統I/O的文件讀取主要涉及到InputStream、Reader、File、FileReader和BufferedReader等相關類。

1. 使用FileReader和BufferedReader讀取字元文件

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class ReadFileExample {

    public static void main(String[] args) {

        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("filename.txt"))) {
            String line = reader.readLine();
            while (line != null) {
                System.out.println(line);
                line = reader.readLine();
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("Failed to read file");
        }
    }

}

上述代碼使用FileReader和BufferedReader類讀取文本文件。BufferedReader提供了一個readLine()方法來讀取文件中的每一行數據。同時，使用try-with-resources語句簡化了代碼，避免了手動關閉文件讀取流的情況。

2. 使用InputStream和BufferedReader讀取二進位文件

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.IOException;

public class ReadBinaryFileExample {

    public static void main(String[] args) {

        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(new FileInputStream("filename.bin"), "UTF-8"))) {
            int data = reader.read();
            while (data != -1) {
                System.out.println(data);
                data = reader.read();
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("Failed to read binary file");
        }
    }

}

上述代碼使用InputStream和BufferedReader類讀取二進位文件。這裡使用InputStreamReader類將InputStream流轉換為字元流，以便進行逐位元組讀取。同時，需要指定字元編碼方式為UTF-8，否則可能會出現亂碼。

三、基於NIO的文件讀取

在Java中，基於NIO的文件讀取主要涉及到Channel、ByteBuffer和Selector等相關類。相比於基於傳統I/O的文件讀取方式，基於NIO的文件讀取方式更為高效，尤其適用於大文件的讀取操作。

1. 使用FileChannel和MappedByteBuffer實現基於NIO的文件讀取

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class ReadFileUsingNIO {

    public static void main(String[] args) {

        try (FileChannel channel = new FileInputStream("filename.txt").getChannel();) {
            long fileSize = channel.size();
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate((int) fileSize);
            channel.read(buffer, 0);
            buffer.flip();
            while (buffer.hasRemaining()) {
                System.out.print((char) buffer.get());
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("Failed to read file using NIO");
        }

    }

}

上述代碼使用FileChannel和MappedByteBuffer類實現基於NIO的文件讀取。FileChannel提供了底層文件操作的方法，MappedByteBuffer類則提供了內存映射操作。

2. 使用FileChannel和ByteBuffer實現基於NIO的文件讀取

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class ReadFileUsingNIO2 {

    public static void main(String[] args) {

        try (FileChannel channel = new FileInputStream("filename.txt").getChannel();) {
            long fileSize = channel.size();
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate((int) fileSize);
            int bytesRead = channel.read(buffer);
            while (bytesRead != -1) {
                buffer.flip();
                while (buffer.hasRemaining()) {
                    System.out.print((char) buffer.get());
                }
                buffer.clear();
                bytesRead = channel.read(buffer);
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("Failed to read file using NIO");
        }

    }

}

上述代碼使用FileChannel和ByteBuffer類實現基於NIO的文件讀取。ByteBuffer類提供了對數據緩衝區的相關操作。通過逐次讀取數據並將數據添加到緩衝區中，最後可以將數據從緩衝區中取出並進行相應處理。

四、文件讀取操作中的常見問題

1. 文件路徑問題

在Java中，文件讀取時需要指定文件的路徑。通常情況下，文件的路徑要麼是相對路徑，要麼是絕對路徑。

當指定相對路徑時，Java會根據當前工作目錄來尋找文件。如果不指定工作目錄，則默認工作目錄為執行Java程序的目錄。在Eclipse中，默認工作目錄為項目目錄。因此，在使用相對路徑時，需要注意當前Java程序的工作目錄。

當指定絕對路徑時，Java會直接根據路徑查找文件，因此不需要考慮工作目錄的問題。

2. 文件編碼問題

在Java中，文件以位元組流的方式進行讀取，因此需要指定相應的字元編碼方式。通常情況下，文本文件的編碼方式為UTF-8或GBK。

當使用基於傳統I/O的文件讀取方式時，可以使用InputStreamReader類將位元組流轉換為字元流，並指定相應的字元編碼方式。當使用基於NIO的文件讀取方式時，可以直接通過ByteBuffer來讀取二進位數據，並根據相應的字元編碼方式將其轉換為文本數據。

3. 文件關閉問題

由於文件讀取是一項涉及到I/O操作的操作，因此需要注意文件關閉問題。通常情況下，可以使用try-with-resources語法糖來自動關閉文件讀取流。在Java 7及以上版本中，只要是實現了java.lang.AutoCloseable介面的對象，都可以使用try-with-resource來進行操作，避免手動關閉文件讀取流的情況。

五、總結

文件讀取是Java編程中非常常見且重要的操作。在Java中，可以使用基於傳統I/O的方式，也可以使用基於NIO的方式來進行文件讀取。無論使用哪種方式，都需要注意文件路徑、文件編碼和文件關閉等相關的問題。

Java提供了很多用於文件讀取的類和方法，例如InputStream、Reader、File、FileReader、BufferedReader、Channel、ByteBuffer和Selector等。通過學習這些類和方法，可以更加高效地進行文件讀取操作。