Java IO 裝飾流核心實戰：DataInputStream/OutputStream 實現結構化數據讀寫

從「手動拼裝 byte[]」到「結構化讀寫」

基礎 IO 只認 byte[]/char[]，寫入 int、String、陣列需手動轉換、協議設計，極易出錯。DataInputStream / DataOutputStream 封裝了標準二進制格式，提供 readInt()/writeInt()、readUTF()/writeUTF() 等類型安全方法，實現「寫什麼讀什麼，順序一致即可」。

核心規則：成對使用，順序嚴格對應

⚠️ 鐵律：DataOutputStream 寫入的格式，只能 用 DataInputStream 按完全相同的順序、類型讀取。任何順序/類型不匹配都會導致資料錯位或 EOFException。

完整實戰：自定義資料物件持久化

1. 定義資料模型

public class MyData {
    boolean flag;
    int number;
    String text;
    short[] scores;
    
    public MyData() {}
    public MyData(boolean flag, int number, String text, short[] scores) {
        this.flag = flag; this.number = number; this.text = text; this.scores = scores;
    }
}

2. 寫入：建立檔案格式協議

import java.io.*;

public class WriteFileUseDataStream {
    public static void main(String[] args) {
        short[] scores = {1, 3, 134, 12};
        MyData data = new MyData(true, 100, "Java語言", scores);
        writeFile(data);
    }
    
    public static void writeFile(MyData data) {
        // try-with-resources 自動關閉
        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test.my");
             DataOutputStream dos = new DataOutputStream(fos)) {
            
            // 協議順序：flag → number → text → array_length → array_elements
            dos.writeBoolean(data.flag);
            dos.writeInt(data.number);
            dos.writeUTF(data.text); // UTF-8 編碼 + 長度前綴
            
            // 陣列寫入協議：先長度，再逐元素
            dos.writeInt(data.scores.length);
            for (short s : data.scores) {
                dos.writeShort(s);
            }
            System.out.println("寫入完成，檔案格式已固化");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

3. 讀取：嚴格遵循寫入協議

import java.io.*;

public class ReadFileUseDataStream {
    public static void main(String[] args) {
        MyData data = readFile();
        System.out.println("flag: " + data.flag);
        System.out.println("number: " + data.number);
        System.out.println("text: " + data.text);
        for (short s : data.scores) System.out.print(s + " ");
    }
    
    public static MyData readFile() {
        MyData data = new MyData();
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream("test.my");
             DataInputStream dis = new DataInputStream(fis)) {
            
            // 嚴格按寫入順序讀取
            data.flag = dis.readBoolean();
            data.number = dis.readInt();
            data.text = dis.readUTF();
            
            int len = dis.readInt(); // 讀取陣列長度
            data.scores = new short[len];
            for (int i = 0; i < len; i++) {
                data.scores[i] = dis.readShort();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return data;
    }
}

DataOutputStream 寫入格式細節（透明協議）

進階應用：記憶體陣列作為數據源

Data 流不綁定檔案，可搭配 ByteArrayOutputStream/InputStream 實現物件↔byte[] 雙向轉換：

// 序列化到 byte[]
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(baos)) {
    dos.writeInt(123);
    dos.writeUTF("Hello");
}
byte[] bytes = baos.toByteArray(); // 可網路傳輸、存 Redis 等

// 從 byte[] 反序列化
try (DataInputStream dis = new DataInputStream(new ByteArrayInputStream(bytes))) {
    int n = dis.readInt(); // 123
    String s = dis.readUTF(); // Hello
}

常見陷阱與避坑指南

1. 順序錯位：寫入順序變更、欄位增減未同步讀取端 → 版本號機制或遷移腳本。
2. UTF 長度溢出：字串超過 64KB → writeUTF 拋出 UTFDataFormatException，改用 writeBytes+長度或 ObjectOutputStream。
3. 跨語言互操作：Data 流為 Java 專用格式，異構系統請用 Protobuf、Avro、JSON。
4. 忘記關閉流：資料留在緩衝區未刷新 → try-with-resources 強制關閉。

總結

DataInputStream/OutputStream 以標準二進制協議屏蔽了手動 byte[] 操作的複雜性，是 Java 內部儲存、進程間通訊、簡易序列化的利器。核心心法：**協議先行，順序為王，成對使用，自動關閉**。