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Java 檔案讀寫操作完全指南：從基礎到進階的最佳實踐

編輯：Java 綜合教學

Java 檔案讀寫操作完全指南

在日常 Java 開發中，檔案讀寫是處理資料輸入輸出的核心技能。無論是讀取配置檔、處理日誌，還是處理二進位資料，掌握高效的 I/O 操作都至關重要。本文系統整理 Java 檔案讀寫的各種方式，並提供完整的程式碼範例供參考。

一、檔案讀取的四種核心方式

根據資料類型與讀取需求，Java 提供了四種主要的檔案讀取策略：

1. 位元組流讀取（適用於二進位檔案）

使用 FileInputStream 以位元組為單位讀取，適合圖片、音訊、視訊等二進位資料：

public static void readFileByBytes(String filename) {
    File file = new File(filename);
    try (FileInputStream in = new FileInputStream(file)) {
        // 單位元組讀取
        int temp;
        while ((temp = in.read()) != -1) {
            System.out.println(temp);
        }
        
        // 批次讀取（效率更高）
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int bytesRead;
        while ((bytesRead = in.read(buffer)) != -1) {
            System.out.write(buffer, 0, bytesRead);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

2. 字元流讀取（適用於文字檔案）

透過 InputStreamReader 將位元組轉換為字元，支援指定編碼（如 UTF-8），避免中文亂碼：

public static void readFileByChars(String filename) {
    File file = new File(filename);
    try (Reader reader = new InputStreamReader(new FileInputStream(file), "UTF-8")) {
        char[] buffer = new char[1024];
        int charsRead;
        while ((charsRead = reader.read(buffer)) != -1) {
            System.out.print(new String(buffer, 0, charsRead));
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

3. 緩衝逐行讀取（效率最高，適用於行導向文字）

BufferedReader 提供 readLine() 方法，是處理大型文字檔的首選：

public static void readFileByLines(String filename) {
    File file = new File(filename);
    try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(file))) {
        String line;
        int lineNum = 1;
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            System.out.println("Line " + lineNum++ + ": " + line);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

4. 隨機存取（RandomAccessFile）

支援任意位置跳轉讀寫，適合大檔案的斷點續傳或索引式存取：

public static void readFileRandomAccess(String filename) {
    try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(filename, "r")) {
        long fileLength = raf.length();
        long startPos = fileLength > 4 ? 4 : 0;
        raf.seek(startPos);
        
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int bytesRead;
        while ((bytesRead = raf.read(buffer)) != -1) {
            System.out.write(buffer, 0, bytesRead);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

二、檔案寫入的三種常見方法

根據效能需求與資料類型選擇適當的寫入方式：

1. FileOutputStream - 基礎位元組寫入

try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.dat")) {
    fos.write("Hello World".getBytes("UTF-8"));
}

2. FileWriter - 便利的字元寫入

try (FileWriter fw = new FileWriter("output.txt")) {
    fw.write("Hello World");
}

3. BufferedWriter - 高效能緩衝寫入（推薦大量資料）

try (BufferedWriter bw = new BufferedWriter(
        new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("output.txt"), "UTF-8"))) {
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        bw.write("Line " + i);
        bw.newLine();  // 跨平台換行
    }
}

三、效能比較與最佳實踐建議

大量資料讀寫：優先使用緩衝流（BufferedInputStream/BufferedOutputStream, BufferedReader/BufferedWriter）
文字檔案：明確指定編碼（StandardCharsets.UTF_8），避免平台預設編碼差異
資源管理：Java 7+ 請使用 try-with-resources 自動關閉流
大檔案處理：考慮使用 NIO (FileChannel, MappedByteBuffer) 或記憶體映射檔案
序列化物件：使用 ObjectOutputStream/ObjectInputStream

四、Java NIO.2 現代化檔案操作 (Java 7+)

java.nio.file.Files 提供了更簡潔的 API：

// 一次性讀取所有行
List lines = Files.readAllLines(Paths.get("file.txt"), StandardCharsets.UTF_8);

// 串流式處理大檔案（惰性載入）
try (Stream stream = Files.lines(Paths.get("file.txt"))) {
    stream.filter(line -> line.contains("ERROR"))
          .forEach(System.out::println);
}

// 寫入檔案
Files.write(Paths.get("output.txt"), 
            Collections.singletonList("Content"), 
            StandardCharsets.UTF_8, StandardOpenOption.CREATE);