Java 隨機存取檔案：RandomAccessFile 實現任意位置讀寫與檔案修改

RandomAccessFile 是 Java IO 中獨特的「雙向隨機存取」類，結合了 DataInput/DataOutput 與檔案指標控制，支援在檔案任意位置讀寫基本型別資料，適合結構化資料檔、索引檔、簡易資料庫等場景。

核心操作演示

public static void main(String[] args) {
    String sFile = args[0];
    try {
        // 1. 寫入 10 個 double (每個 8 bytes)
        RandomAccessFile rf = new RandomAccessFile(sFile, "rw");
        for (int i = 0; i < 10; i++) rf.writeDouble(i * 1.414);
        rf.close();

        // 2. 修改第 6 個 double (索引 5, 位移 5*8=40 bytes)
        rf = new RandomAccessFile(sFile, "rw");
        rf.seek(5 * 8); // 移動檔案指標
        rf.writeDouble(47.0001); // 覆寫
        rf.close();

        // 3. 依序讀取全部
        rf = new RandomAccessFile(sFile, "r");
        for (int i = 0; i < 10; i++) 
            System.out.println("Value " + i + ": " + rf.readDouble());
        rf.close();
    } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }
}

關鍵 API 與模式

典型應用場景

• 固定長度記錄檔：每筆記錄固定位元組數，seek(recordId * recordSize) 直接定位，O(1) 讀寫。
• 大檔案斷點續傳/多執行緒下載：各執行緒 seek() 到各自區塊起始位置並行寫入。
• 簡易索引結構：檔案尾部維護索引表 (位移+長度)，查詢先讀索引再 seek() 讀資料。
• 記憶體映射檔案 (MappedByteBuffer) 替代品：JDK 1.4 前無 MappedByteBuffer 時的主流方案，現建議優先用 FileChannel.map() 獲得更高效能 (OS 頁面快取、避免 JVM 堆外拷貝)。

效能與注意事項

• 頻繁 seek 昂貴：機械硬碟磁頭移動慢，SSD 較佳但仍有系統呼叫開銷。批次操作時盡量循序讀寫。
• 非執行緒安全：多執行緒共用同一 RandomAccessFile 實例需外部同步，或各執行緒開啟獨立實例 (同一檔案可開多個 handle)。
• 編碼問題：readUTF()/writeUTF() 使用修改版 UTF-8，不等同標準 UTF-8，跨語言互操作需注意。
• 資料完整性：關鍵資料建議用 "rws" 模式或手動 getFD().sync() 強制刷新到磁碟。