以InputStream为中心的Java文件读取

一、什么是InputStream

InputStream是Java中一个抽象类，它是所有字节输入流的父类。它提供了一种方法来读取字节流并从中提取数据。

通常情况下，我们读取文件都使用InputStream，因为文件是以字节为单位组织的。如果我们需要读取网络传输或者其他非文件相关的字节流，也可以使用InputStream。

需要注意的是，InputStream并不是线程安全的，在多线程环境下需要使用同步机制。

二、简单示例

File file = new File("test.txt");
InputStream is = new FileInputStream(file);
int data = is.read();
while(data != -1){
    //处理读取到的数据
    process(data);
    data = is.read();
}
is.close();

以上示例演示了如何使用InputStream读取文件内容。我们首先通过FileInputStream创建一个输入流is，然后反复调用is.read()方法以读取文件中的每个字节。当is.read()方法返回-1时，就说明文件已经读完。最后我们需要关闭流。

三、BufferedInputStream

InputStream的一个问题是，每次调用read()方法时，都会从磁盘读取一个字节，这个过程非常耗时。为了提高性能，我们可以使用BufferedInputStream。BufferedInputStream是一个带缓冲区的InputStream，它通过一次性从磁盘读取一定数量的字节来提高效率。

File file = new File("test.txt");
InputStream is = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file));
int data = is.read();
while(data != -1){
    //处理读取到的数据
    process(data);
    data = is.read();
}
is.close();

以上代码演示了如何使用BufferedInputStream读取文件内容。实际上，我们只需要在创建InputStream时，将FileInputStream包装成BufferedInputStream即可。这个过程称之为“装饰器模式”。

四、DataInputStream

InputStream只能读取字节流，但有时我们需要从流中读取其他类型的数据，例如整数、浮点数或布尔值。这时，我们可以使用DataInputStream。

File file = new File("test.txt");
InputStream is = new FileInputStream(file);
DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
while(dis.available() > 0){
    //读取数据并处理
    int n = dis.readInt();
    process(n);
}
dis.close();

以上代码演示了如何使用DataInputStream读取整数。我们首先创建一个FileInputStream，然后将它包装成DataInputStream。在读取整数时，我们需要调用readInt()方法。需要注意的是，DataInputStream也不是线程安全的。

五、内存映射文件

InputStream读取大文件时，会占用大量的内存，不方便操作。为此，Java提供了一种基于内存映射文件的方式来读取文件。内存映射文件会将文件直接映射到内存中，可以像读取普通数组一样读取。

File file = new File("test.txt");
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "r");
FileChannel fc = raf.getChannel();
MappedByteBuffer mbb = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, file.length());
while(mbb.hasRemaining()){
    //逐个读取字符
    char ch = (char)mbb.get();
    process(ch);
}

以上代码演示了如何使用内存映射文件来读取文件内容。我们首先通过RandomAccessFile创建一个FileChannel，然后调用map()方法将文件映射到一个MappedByteBuffer中。最后，我们可以通过逐个读取字节的方式来读取文件内容。

六、小结

本文介绍了Java中以InputStream为中心的文件读取方式。我们首先学习了InputStream的基本用法，然后介绍了如何使用BufferedInputStream和DataInputStream来提高效率和读取其他类型的数据。最后，我们介绍了如何使用内存映射文件来读取大文件。