8. Java 中的随机访问文件¶
8.1. 理解文件输入/输出¶
在之前的教程中，我们看到了如何使用 Java 的 scanner 类读取顺序文本文件。Scanner 很适合读取文件， 但我们还可以更进一步，更抽象地理解我们的数据：与其把文件读成字符串，我们不如直接读取原始字节， 再把这些字节写入文件。这样做，我们能存储的数据类型就不受任何限制了。 此外，RandomAccessFile（随机访问文件）允许在文件中的任意位置进行读写，可以跳转到文件内部的 任何合法位置。 在阅读本教程之前，请务必查看 RandomAccessFile API。
在开始使用 RandomAccessFile 类之前，请确保你理解以下概念。
Reading（读取） - 在磁盘的某个位置读取一块数据（字节）。这些字节可以位于文件的任意位置。
Writing（写入） - 在磁盘的某个位置写入一块数据（字节）。我们可以"写入"文件中的任意位置。
3) File Pointer（文件指针） - 一个表示我们在文件中所处字节位置的数字。我们可以操作文件指针， 让它指向文件中的任何位置。 RandomAccessFile 应该被当作一个字节数组（array of bytes）来对待。 它的索引从 0 开始，最后一个位置是文件总长度减 1。
关于 RandomAccessFile 类，有一点非常重要。很容易把文件指针 seek 到文件末尾之后并写到那个位置 （因为 RandomAccessFile 类假定你可能想要扩展文件），但如果把文件指针移到文件末尾之后并在那个 位置写入，那么当用户试图读取时，可能会在旧的文件长度处遇到 EndOfFile 或 EOF，从而抛出一个 错误。
8.1.1. 使用 RandomAccessFile 类¶
看看下面的代码示例。它会生成一个大小为 0 到 999 字节的文件，然后按顺序用 65 到 90（随机选取） 之间的数字填充这些字节。程序会输出一个纯文本文件，其中随机填满了英文大写字母。这是为什么？ 请记住，对计算机而言，数据不过是一堆比特。对于 ASCII 文本，我们有一组数字值在 0 到 255 （也就是一个字节的最大值）之间的字符。ASCII 中的大写字母范围是 65 到 90，因此当我向文件写入 65-90 之间的值时，它会被解释为一个字母。
import java.io.RandomAccessFile;
import java.util.Random;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
try {
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(args[0], "rw");//Open our file with read/write access
Random rdn = new Random();//Get a new random generator
int min = 0; int max = 999;//Our file will have a maximum size of 999 bytes
int amin = 0; int amax = 25;//The alphabet has 26 letters thus we want to generate a random offset
//to "pick" those letters
int length = rdn.nextInt(max - min + 1) + min;//Get the length of our file
raf.setLength((long)length);//Set the length or size of the file, note that the we do not have to
//set length of the file as the write method will "grow" the file with each sequential write
for(int i=0; i < length; i++) {//Run until our file is full
int chr = rdn.nextInt(amax - amin + 1) + amin;//Randomly get our offset
chr += 65;//ASCII capital letters range from 65-90, so add 65 to whatever we got
raf.write(chr);//Write the int to the file
System.out.printf("Writing %c at %d\n", chr, raf.getFilePointer());//Ouput our char and where
//we wrote it.
}
raf.close();//Close our filestream.
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
这样我们就生成了一个文件，并用随机创建的字节填充了它。那么如何读取这个文件呢？RandomAccessFile 类提供了若干读取函数。下面这个示例演示了其中几个。示例首先读入整个文件（即上面生成的），并把 内容输出到终端。然后程序在文件中随机生成一个新位置，把文件指针设置到那里，输出该位置、该字节 的 int 值以及它所代表的字符。最后，程序创建一个与文件大小相同的字节数组，并尝试用 read 方法 读取那么多字节。如注释所解释的，read 方法返回一个 int，表示实际读到了多少字节。读入数组之后， 程序再输出读取开始的位置、读入的字节数以及提供给 read 的数组大小。在我的机器上运行这个程序 （先用上面的代码生成文件）后，产生了以下输出。
EXUHIULUQKLZICYUQIKMWZCQPXKYBEHKCJVUIBCIYHKJPCPENWXJLZEMDHVLPNBXDOTNVZIUYNMQTLZVTITTVMMLDWJTMEHSUZUBTSEQPATLOQRUOODL
Set pos to 111, value 85, character U
Tried reading at position 112, read 4 bytes, array was size 116
import java.io.RandomAccessFile;
import java.util.Random;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
try {
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(args[0], "rw");//Open our file with read/write access
Random rdn = new Random();
int min = 0; int max = (int)raf.length();
int pos = rdn.nextInt(max - min + 1) + min;
byte[] file = new byte[(int)raf.length()];//create an array to hold our file
raf.readFully(file);//Read from our RAF up to the length of our array
String str = new String(file);//Convert the bytes representing our file to text
System.out.println(str);//Print out our file size
raf.seek(pos);//Set our position randomly in the file
byte b = raf.readByte();//Read the byte at our current spot
System.out.printf("Set pos to %d, value %d, character %c\n", pos, (int)b, (char)b);
file = new byte[(int)raf.length()];//Create a new array the size of the file
pos = (int)raf.getFilePointer();//Get the current position in the file
int read = raf.read(file, 0, file.length);//Use the read function. The read function requires you
//provide a byte array, the offset from the current position you want to start and the amount of
//bytes you would like. This is largely based off a c function as traditionally when you pass an
//array you have no idea what the size of the array is. In most cases you will simply want to
//provide the length of the array you are passing in. Note that this function returns an int.
//This int represents the bytes read from the file.
System.out.printf("Tried reading at position %d, read %d bytes, array was size %d\n", pos, read,
file.length);
raf.close();//Close our filestream.
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
