RandomAccessFile详解

RandomAccessFile

RandomAccessFile 是 Java 中一个功能强大的文件访问类，它既可以读取文件，也可以写入文件，而且可以在文件的任意位置进行读写操作。它的名字 “Random Access” 表明了其最重要的特点：它允许用户在文件中随机访问任意位置的数据，既支持顺序操作，也支持非顺序（随机）操作。

以下是 RandomAccessFile 的详细介绍，包括它的功能、使用场景以及常见方法：

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1. 构造函数

RandomAccessFile 有两个主要构造函数：

RandomAccessFile(File file, String mode)
RandomAccessFile(String name, String mode)

• 参数 file/name：指定要打开的文件，可以是一个 File 对象或者一个字符串路径。
• 参数 mode：表示打开文件的模式，可以是：
  • "r"：只读模式（read-only）。不允许修改文件，只能读取数据。
  • "rw"：读写模式（read-write）。可以读写文件内容。

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2. RandomAccessFile 的功能特点

a. 随机访问

RandomAccessFile 的最重要的特点是支持随机访问。与顺序读取的文件类不同，RandomAccessFile 允许你跳到文件的任何位置来读写数据。通过指定文件的指针位置，可以实现灵活的操作。

• 文件指针（file pointer）：RandomAccessFile 有一个指针指向文件中的当前位置，指针初始为文件的起始位置。每次读写操作都会移动这个指针。你可以通过 seek() 方法来改变指针位置，从而在文件的任何地方进行操作。

b. 读写功能并存

它可以同时支持文件的读取和写入，而且你可以自由地在文件的任何位置进行读写。这与其他 I/O 流不同，其他流通常只能顺序读或顺序写。

c. 文件内容修改

除了支持在文件任意位置插入数据外，它还允许修改文件的内容。在一些应用场景下，例如日志文件、数据库文件、或者需要频繁读取和写入的文件时，RandomAccessFile 特别有用。

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3. 常用方法

a. seek(long pos)：文件指针定位

seek() 是 RandomAccessFile 的核心方法，它用于将文件指针移动到文件的指定位置：

raf.seek(1024);  // 将文件指针移动到文件第1024个字节处

• 参数 pos：表示要移动到的字节位置。pos 从文件的开始位置计算，位置 0 表示文件的起始点。

b. getFilePointer()：获取当前文件指针位置

用于获取文件指针的当前位置：

long pointer = raf.getFilePointer();  // 获取当前文件指针的位置

c. 读写方法

1. 读取数据

RandomAccessFile 提供了多种读取数据的方法，这些方法可以按照不同的数据类型读取内容。

• read()：读取一个字节，返回的是 byte 类型数据（0 到 255 之间的值），如果到达文件末尾，则返回 -1。

  int byteValue = raf.read();
  

• read(byte[] b)：从文件中读取多个字节到字节数组 b 中。

  byte[] buffer = new byte[1024];
  int bytesRead = raf.read(buffer);  // 读取 1024 字节到 buffer 数组中
  

• read(byte[] b, int off, int len)：可以用来从文件中读取数据到字节数组的指定位置，并读取指定的字节数

  	// 定义一个字节数组，存储读取的数据
  	byte[] buffer = new byte[100];
  	// 偏移量：我们将在字节数组中从第10个字节开始写入数据
  	int offset = 10;
  	// 读取的字节数：从文件中读取50个字节
  	int length = 50;
  	// 从文件的当前指针位置读取数据并写入到字节数组的偏移位置
  	int bytesRead = raf.read(buffer, offset, length);
  

• readInt()、readLong()、readDouble()：可以分别读取 4 字节的整数、8 字节的长整数、8 字节的浮点数。

  int intValue = raf.readInt();     // 读取4字节int
  long longValue = raf.readLong();  // 读取8字节long
  double doubleValue = raf.readDouble();  // 读取8字节double
  

2. 写入数据

RandomAccessFile 同样提供了多种写入数据的方法。

• write(int b)：写入一个字节到文件中。

  raf.write(65);  // 写入字节值 65（即 ASCII 码 'A'）
  

• write(byte[] b)：将字节数组 b 写入文件。

  byte[] buffer = {65, 66, 67};
  raf.write(buffer);  // 写入 "ABC" 到文件
  

• write(byte[] b, int off, int len)：写入部分字节数组。

  • 功能：将字节数组 b 中从偏移量 off 开始的 len 个字节写入文件。
  • 影响：文件指针前移写入的字节数。

  byte[] buffer = "HelloWorld".getBytes();
  raf.write(buffer, 0, 5);  // 只写入 "Hello"
  raf.close();
  

• writeInt(int v)、writeLong(long v)、writeDouble(double v)：分别将 4 字节的整数、8 字节的长整数、8 字节的双精度浮点数写入文件。

  raf.writeInt(12345);       // 写入整数
  raf.writeLong(123456789L); // 写入长整数
  raf.writeDouble(12.34);    // 写入双精度浮点数
  

d. length()：获取文件长度

可以通过 length() 方法获取文件的字节长度：

long fileLength = raf.length();  // 获取文件总长度（字节数）

e. setLength(long newLength)：设置文件长度

可以通过 setLength() 方法调整文件的长度。如果新长度大于当前文件长度，文件会自动扩展；如果新长度小于当前长度，文件会被截断。

raf.setLength(1024);  // 将文件长度设为1024字节

f. close()：关闭文件

关闭 RandomAccessFile，释放文件资源：

raf.close();  // 关闭文件流

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4. 使用场景

RandomAccessFile 非常适合以下几种场景：

a. 文件分块与合并

你可以利用 seek() 定位文件的任意部分，结合 read() 和 write() 方法，实现对大文件的分块操作。这种技术通常用于文件上传、下载等场景。

b. 数据库文件

在构建简单的文件数据库时，RandomAccessFile 可以在文件中插入、更新、删除特定位置的数据，而无需重新读取整个文件。

c. 日志文件

对于需要频繁追加数据的日志文件，RandomAccessFile 可以方便地在文件末尾写入新日志，而不需要重新读取或写入文件的其他部分。

d. 视频流、音频流的处理

在处理大文件（如视频、音频）时，RandomAccessFile 的随机访问功能非常重要，因为这些文件通常需要快速定位到某一帧进行处理，而不是顺序读取。

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5. 注意事项

1. 线程安全：RandomAccessFile 本身不是线程安全的。如果多个线程同时访问同一个 RandomAccessFile 对象，可能会导致数据不一致。因此，在多线程环境下，应该使用同步机制来保证线程安全。
2. 文件指针：seek() 方法移动文件指针时需要注意指针的范围，指针的值不能为负数，而且不能超过文件的长度。
3. 关闭资源：务必使用 close() 方法及时关闭 RandomAccessFile，以释放文件句柄。

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RandomAccessFile 的灵活性和随机访问能力使得它成为处理大文件、部分读取文件以及需要频繁定位和修改文件内容的理想工具。