Java 音頻播放實作指南：使用 javax.sound.sampled 播放 WAV 檔案

前言

在 Java 應用程式中播放音效是常見需求。Java 標準庫 javax.sound.sampled 提供了底層音頻 API，無需第三方依賴即可播放 PCM 格式的音訊（如 WAV、AU、AIFF）。本文將透過一個完整的範例，詳細解析如何讀取音訊檔案、建立播放管線並輸出聲音。

核心類別與流程

播放音訊主要涉及以下關鍵類別：

• AudioSystem：系統資源管理器，負責獲取音訊輸入流與混音器資源。
• AudioInputStream：音訊輸入流，封裝音訊資料與格式資訊。
• AudioFormat：描述音訊編碼參數（採樣率、位深、聲道數等）。
• SourceDataLine：資料來源行，代表混音器的播放端，負責將原始 PCM 資料送至聲卡。

完整代碼範例

package com.example.audio;

import javax.sound.sampled.*;
import java.io.File;
import java.io.IOException;

public class AudioPlayer {
    // 指定要播放的音訊檔案路徑（專案根目錄下的重逢一笑.wav）
    private static final String MUSIC_FILE = "重逢一笑.wav";

    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 1. 獲取音訊輸入流
            AudioInputStream audioInputStream = AudioSystem.getAudioInputStream(new File(MUSIC_FILE));
            // 2. 獲取音訊格式
            AudioFormat audioFormat = audioInputStream.getFormat();

            // 3. 定義資料行資訊：指定 SourceDataLine、音訊格式、緩衝區大小
            DataLine.Info dataLineInfo = new DataLine.Info(
                SourceDataLine.class, audioFormat, AudioSystem.NOT_SPECIFIED);

            // 4. 從混音器獲取 SourceDataLine 實例
            SourceDataLine sourceDataLine = (SourceDataLine) AudioSystem.getLine(dataLineInfo);
            // 5. 開啟資料行（綁定音訊格式）
            sourceDataLine.open(audioFormat);
            // 6. 開始播放（預填緩衝區）
            sourceDataLine.start();

            // 7. 循環讀取音訊資料並寫入播放緩衝區
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int bytesRead;
            while ((bytesRead = audioInputStream.read(buffer, 0, buffer.length)) != -1) {
                if (bytesRead > 0) {
                    sourceDataLine.write(buffer, 0, bytesRead);
                }
            }

            // 8. 等待內部緩衝區播放完畢，再關閉資源
            sourceDataLine.drain();
            sourceDataLine.close();
            audioInputStream.close();

            System.out.println("播放結束");
        } catch (UnsupportedAudioFileException e) {
            System.err.println("不支援的音訊格式：" + e.getMessage());
        } catch (LineUnavailableException e) {
            System.err.println("音訊裝置不可用：" + e.getMessage());
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("檔案讀取錯誤：" + e.getMessage());
        }
    }
}

關鍵步驟解析

1. 音訊輸入流的建立

AudioSystem.getAudioInputStream(File) 會自動識別檔案格式並解析文件頭，返回包含格式資訊的 AudioInputStream。若格式不支援會拋出 UnsupportedAudioFileException。

2. SourceDataLine 的配置與開啟

透過 DataLine.Info 描述所需的資料行類型與格式，再由 AudioSystem.getLine() 從預設混音器獲取可用的 SourceDataLine。調用 open(format) 綁定格式，start() 啟動資料行準備接收資料。

3. 資料寫入與播放控制

以固定大小的位元組陣列（此處 1024 bytes）分塊讀取音訊資料，寫入 sourceDataLine.write()。該方法為阻塞式，直到資料被混音器消費或緩衝區有空間。循環結束後，drain() 確保剩餘資料播放完畢，避免聲音截斷。

常見問題與擴展

• 格式轉換：若音訊為 MP3 等壓縮格式，需先用第三方庫（如 JLayer、Tritonus）解碼為 PCM 再播放。
• 音量控制：可透過 FloatControl.Type.MASTER_GAIN 調整增益。
• 非阻塞播放：將寫入循環放入獨立執行緒，主執行緒可繼續處理其他邏輯。

總結

Java Sound API 雖然底層，但掌握 AudioInputStream → SourceDataLine 的標準流程，即可實現零依賴的音訊播放功能。本範例代碼結構清晰，可直接整合至專案中作為音效播放模組。