Java RandomAccessFile 完全指南：隨機存取檔案的實戰技巧與範例

java.io.RandomAccessFile 提供檔案的隨機讀寫能力——可任意移動檔案指標位置，適合固定長度記錄處理 (如資料庫索引、日誌分析、二進位資料交換)。本文系統解析核心 API、編碼陷阱與三階段進階範例。

核心特性與建構式

關鍵 API 分類

• 指標控制：getFilePointer()、seek(long pos)、skipBytes(int n)
• 基本型別讀寫：readInt()/writeInt()、readLong()/writeLong()、readDouble()/writeDouble() 等
• 字元/字串處理：readChar()/writeChar() (UTF-16, 2 bytes)、readUTF()/writeUTF() (修改版 UTF-8)、readLine()
• 位元組陣列：read(byte[] b)/write(byte[] b)、read(byte[] b, int off, int len)
• 檔案長度：length()、setLength(long newLength)

三階段進階範例：員工記錄隨機存取

階段 1：基本位元組操作 (僅 ASCII)

public class Employee {
    public static final int NAME_BYTES = 8; // 固定 8 bytes
    private String name;
    private int age;
    // 建構子自動截斷/補齊 name 至 8 bytes
}

RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("emp.dat", "rw");
// 寫入
raf.write(e1.name.getBytes()); // 8 bytes
raf.writeInt(e1.age);          // 4 bytes
raf.write(e2.name.getBytes());
raf.writeInt(e2.age);
// 讀取：skipBytes(12) 定位第 2 筆 (8+4=12)
raf.seek(0); // 第 1 筆
raf.skipBytes(12); // 第 2 筆

階段 2：支援大數值 (writeInt/readInt)

年齡欄位改用 writeInt/readInt (4 bytes)，固定記錄長度 = 8 + 4 = 12 bytes。定位公式：recordIndex * RECORD_SIZE。

階段 3：完整支援中文字元 (writeChars/readChar)

// 寫入：每個 char (含中文) 佔 2 bytes
raf.writeChars(e1.name); // 8 chars × 2 = 16 bytes
raf.writeInt(e1.age);    // 4 bytes
// RECORD_SIZE = 16 + 4 = 20 bytes

// 讀取：逐字元讀取
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < Employee.NAME_CHARS; i++) {
    sb.append(raf.readChar());
}
String name = sb.toString().trim();
int age = raf.readInt();

關鍵差異：getBytes() 依平台編碼 (中文 2-3 bytes)，writeChars() 固定 UTF-16 (2 bytes/char)，適合固定長度記錄。

實戰陷阱與最佳實踐

進階替代方案：NIO MappedByteBuffer

FileChannel channel = FileChannel.open(Paths.get("big.dat"), READ, WRITE);
MappedByteBuffer buffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, fileSize);
// 直接記憶體映射，OS 負責分頁，適合 GB 級大檔案隨機存取

結語

RandomAccessFile 是處理固定結構二進位檔案的利器。掌握指標控制、編碼選擇、記錄定位算法，即可高效實作索引檔案、緩存系統、嵌入式資料庫等場景。現代專案建議優先評估 NIO Memory-Mapped Files 或嵌入式資料庫 (H2/SQLite) 以獲得更豐富功能。