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Java 文件讀寫操作全解析：從 JDK 1.0 到 NIO 的演進與選型指南

編輯：Java 相關知識

Java I/O 體系演進脈絡

Java 文件操作 API 經歷了三代演進，理解其設計哲學有助於選型：

世代	核心抽象	特點	適用場景
JDK 1.0	`InputStream`/`OutputStream` (位元組流)	基礎、通用、處理二進制/文字皆可	二進制檔案、網路流、舊系統相容
JDK 1.1	`Reader`/`Writer` (字符流)	專注文字處理、內建編碼轉換、緩衝支援	純文字檔案、配置檔、日誌、跨平台文字處理
JDK 1.4 (NIO)	`Channel`/`Buffer`/`Selector`	非阻塞、記憶體映射、零拷貝、高併發	大檔案、高效能伺服器、網路密集型應用
JDK 7 (NIO.2)	`Path`/`Files`/`FileSystem`	現代化 API、串流操作、完善檔案屬性/監控	新專案首選、複雜檔案系統操作

經典模式代碼詳解 (JDK 1.0/1.1)

模式一：位元組流讀取 (JDK 1.0)

FileInputStream fis = new FileInputStream(args[0]);
DataInputStream dis = new DataInputStream(fis);
while (dis.available() != 0) {
    System.out.println(dis.readLine());
}
dis.close();

缺點：DataInputStream.readLine() 已棄用，不支援字符集指定，available() 非可靠 EOF 判斷。

模式二：位元組流寫入 (JDK 1.0)

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("myfile.txt");
PrintStream ps = new PrintStream(fos);
ps.println("This is written to a file");
ps.close();

模式三：字符流讀取 (JDK 1.1+ 推薦)

FileReader fr = new FileReader("mydata.txt");
BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
String line;
while ((line = br.readLine()) != null) {
    System.out.println(line);
}
br.close();
fr.close();

優勢：BufferedReader 提供高效緩衝讀取，FileReader 使用平台預設編碼 (可透過 InputStreamReader 指定編碼)。

模式四：字符流寫入 (JDK 1.1+)

FileWriter fw = new FileWriter("mydata.txt");
PrintWriter pw = new PrintWriter(fw);
pw.println("hi, this will be written into the file!");
pw.close();
fw.close();

print vs println：後者自動換行。

關鍵最佳實踐與陷阱

1. 資源管理：try-with-resources (Java 7+)

try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("file.txt", StandardCharsets.UTF_8))) {
    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) {
        // 處理
    }
} // 自動關閉，即使拋出異常

舊版本需在 finally 中分別關閉，且須處理 close() 可能拋出的異常。

2. 字符集顯式指定

永不依賴平台預設編碼：

// 讀取
new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream(file), "UTF-8"))
// 寫入
new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(file), "UTF-8"))

3. 緩衝是效能關鍵

讀取：BufferedReader / BufferedInputStream
寫入：BufferedWriter / BufferedOutputStream
未緩衝的單字節/單字符操作效能極差

4. 二進制 vs 文字模式選擇

圖片、壓縮檔、序列化物件 → 位元組流 (InputStream/OutputStream)
XML、JSON、CSV、日誌、原始碼 → 字符流 (Reader/Writer)

現代化 API：NIO.2 (Java 7+) 範例

簡潔的檔案讀寫

// 讀取所有行 (小檔案)
List lines = Files.readAllLines(path, StandardCharsets.UTF_8);

// 串流處理大檔案
try (Stream stream = Files.lines(path, StandardCharsets.UTF_8)) {
    stream.filter(s -> s.contains("ERROR")).forEach(System.out::println);
}

// 寫入
Files.write(path, lines, StandardCharsets.UTF_8, StandardOpenOption.CREATE, StandardOpenOption.TRUNCATE_EXISTING);

檔案屬性與遍歷

// 檔案資訊
FileTime mtime = Files.getLastModifiedTime(path);
long size = Files.size(path);

// 目錄遍歷
Files.walkFileTree(root, new SimpleFileVisitor() {
    @Override public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) {
        System.out.println(file + " " + attrs.size());
        return FileVisitResult.CONTINUE;
    }
});