Java二进制文件读写实例详解

本篇文章主要是结合我之前面试的各种经历和实战开发中遇到的问题解决经验整理的，希望这篇《Java读写二进制文件实例教程》对你有很大帮助！欢迎收藏，分享给更多的需要的朋友学习~

Java操作二进制文件需使用字节流，1.FileInputStream和FileOutputStream提供基础读写能力，2.BufferedInputStream和BufferedOutputStream提升效率，3.读取大型文件应分块读取避免内存溢出，4.使用DataInputStream和DataOutputStream处理基本数据类型，5.通过ByteBuffer设置字节序解决平台间数据交换问题。 FileInputStream和FileOutputStream是操作二进制文件的基础类， BufferedInputStream和BufferedOutputStream通过缓冲机制提高读写效率，尤其适用于大文件处理。为避免一次性加载大文件导致内存溢出，应采用分块读取方式，如结合BufferedInputStream和byte数组循环读取。DataOutputStream提供writeInt、writeDouble、writeUTF等方法写入特定格式数据，DataInputStream则通过对应read方法读取，需注意读写顺序一致性和writeUTF编码兼容性。不同平台字节序可能不同，Java默认使用大端序，处理小端序数据时可使用ByteBuffer并设置ByteOrder.LITTLE_ENDIAN以实现正确解析。

Java操作二进制文件，核心在于使用字节流，而非字符流。字符流处理的是文本，而二进制文件则需要直接操作字节数据。掌握 InputStream 和 OutputStream 的子类，特别是 FileInputStream 和 FileOutputStream，以及 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream，能有效进行二进制文件的读写。

FileInputStream 和 FileOutputStream 提供了最基础的二进制文件读写能力，而带缓冲的流则可以显著提高效率。

如何高效读取大型二进制文件？

读取大型二进制文件，效率是关键。直接一次性读取到内存可能导致 OutOfMemoryError。 解决办法是使用缓冲流，并分块读取。 例如，可以使用 BufferedInputStream 结合 byte[] 数组，每次读取固定大小的字节块。

try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("large_binary_file.dat"))) {
    byte[] buffer = new byte[8192]; // 8KB 缓冲区
    int bytesRead;
    while ((bytesRead = bis.read(buffer)) != -1) {
        // 处理读取到的字节块 (buffer, 0, bytesRead)
        // 例如，将这部分数据写入另一个文件，或者进行其他处理
        processData(buffer, 0, bytesRead);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

void processData(byte[] buffer, int offset, int length) {
    // 在这里处理从文件中读取到的字节数据
    // 这是一个占位符，你需要根据你的具体需求来实现这个方法
    // 例如，你可以将这部分数据写入另一个文件：
    // try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.dat", true)) {
    //     fos.write(buffer, offset, length);
    // } catch (IOException e) {
    //     e.printStackTrace();
    // }
    // 或者你可以对这些数据进行解析和处理
    System.out.println("Processing data: " + length + " bytes");
}

这段代码展示了如何使用 BufferedInputStream 和一个 8KB 的缓冲区来分块读取大型二进制文件。processData 方法是一个占位符，你需要根据你的具体需求来实现这个方法，比如将读取到的数据写入另一个文件，或者对这些数据进行解析和处理。

值得注意的是，根据文件内容和处理需求，缓冲区大小的选择会影响性能。 适当调整缓冲区大小，可以进一步优化读取速度。

如何写入特定格式的二进制数据？

写入二进制数据不仅仅是写入原始字节，有时还需要按照特定的格式写入，例如写入整数、浮点数等。Java 提供了 DataInputStream 和 DataOutputStream 来处理这些基本数据类型的读写。

try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("data.bin"))) {
    dos.writeInt(12345); // 写入一个整数
    dos.writeDouble(3.14159); // 写入一个双精度浮点数
    dos.writeUTF("Hello, Binary World!"); // 写入一个UTF-8编码的字符串
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

try (DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream("data.bin"))) {
    int intValue = dis.readInt();
    double doubleValue = dis.readDouble();
    String stringValue = dis.readUTF();

    System.out.println("Integer: " + intValue);
    System.out.println("Double: " + doubleValue);
    System.out.println("String: " + stringValue);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

DataOutputStream 提供了 writeInt, writeDouble, writeUTF 等方法，可以方便地写入各种数据类型。 相应地，DataInputStream 提供了 readInt, readDouble, readUTF 等方法来读取这些数据。 注意，写入和读取的顺序必须一致，否则会导致数据错乱。 此外，writeUTF 使用的是修改过的 UTF-8 编码，与标准的 UTF-8 略有不同，需要注意兼容性。

如何处理二进制文件中的字节序问题？

字节序（Endianness）指的是多字节数据在内存中的存储顺序。 大端序（Big-Endian）将高位字节放在低地址，小端序（Little-Endian）则相反。 不同的平台可能使用不同的字节序。 如果需要在不同平台之间交换二进制数据，就需要考虑字节序的转换。

Java 默认使用大端序。 如果需要处理小端序的数据，可以使用 ByteBuffer 类来进行转换。

import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.ByteOrder;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class EndianExample {

    public static void main(String[] args) {
        int value = 0x12345678;

        // 写入大端序数据
        try (FileOutputStream fosBigEndian = new FileOutputStream("big_endian.dat")) {
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(4);
            buffer.order(ByteOrder.BIG_ENDIAN); // 设置为大端序
            buffer.putInt(value);
            fosBigEndian.write(buffer.array());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 写入小端序数据
        try (FileOutputStream fosLittleEndian = new FileOutputStream("little_endian.dat")) {
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(4);
            buffer.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN); // 设置为小端序
            buffer.putInt(value);
            fosLittleEndian.write(buffer.array());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("Data written in both Big Endian and Little Endian formats.");
    }
}

这段代码演示了如何使用 ByteBuffer 设置字节序，并写入大端序和小端序的整数数据。通过 buffer.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN) 可以将字节序设置为小端序。 在读取二进制数据时，也需要使用 ByteBuffer 并设置正确的字节序，才能正确解析数据。

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