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Java 从标准输入读取数据

简介

在 Java 编程中，从标准输入读取数据是一项常见的操作。标准输入通常指的是用户通过控制台（例如命令行界面）输入的数据。理解如何有效地从标准输入读取数据，对于开发交互式应用程序、命令行工具以及许多其他类型的程序至关重要。本文将详细介绍 Java 从标准输入读取数据的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。

目录

  1. 基础概念
  2. 使用方法
    • 使用 Scanner 类
    • 使用 BufferedReader 类
    • 使用 System.in 直接读取
  3. 常见实践
    • 读取不同类型的数据
    • 处理输入结束条件
  4. 最佳实践
    • 异常处理
    • 资源管理
  5. 小结
  6. 参考资料

基础概念

标准输入（Standard Input）在 Java 中是一个输入流，通常与用户的控制台输入相关联。Java 提供了多种方式来读取这个输入流的数据。最常用的是 java.util.Scanner 类和 java.io.BufferedReader 类。

System.in 是 InputStream 类型的静态字段，它代表标准输入流。所有从控制台输入的数据首先进入这个输入流，然后通过不同的读取机制被程序获取。

使用方法

使用 Scanner 类

Scanner 类是 Java 5 引入的，用于解析基本类型和字符串的简单文本扫描器。它提供了方便的方法来读取不同类型的数据。

import java.util.Scanner;

public class ScannerExample {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入你的名字：");
        String name = scanner.nextLine();
        System.out.println("你输入的名字是：" + name);

        System.out.println("请输入一个整数：");
        int number = scanner.nextInt();
        System.out.println("你输入的整数是：" + number);

        scanner.close();
    }
}

在上述代码中： 1. 创建了一个 Scanner 对象，它接收 System.in 作为参数，这意味着它将从标准输入读取数据。 2. 使用 nextLine() 方法读取一行字符串输入。 3. 使用 nextInt() 方法读取一个整数输入。 4. 最后调用 close() 方法关闭 Scanner，以防止资源泄漏。

使用 BufferedReader 类

BufferedReader 类用于从字符输入流中读取文本，缓冲各个字符，从而提供字符、数组和行的高效读取。

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

public class BufferedReaderExample {
    public static void main(String[] args) {
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        try {
            System.out.println("请输入你的名字：");
            String name = reader.readLine();
            System.out.println("你输入的名字是：" + name);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (reader != null) {
                    reader.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

在这个示例中： 1. 创建了一个 BufferedReader 对象，它通过 InputStreamReader 包装 System.in，将字节流转换为字符流。 2. 使用 readLine() 方法读取一行输入。 3. 在 try-catch-finally 块中处理可能的 IOException 异常，并在最后关闭 BufferedReader 以释放资源。

使用 System.in 直接读取

虽然不常用，但也可以直接使用 System.in 读取数据。这种方式比较底层，需要更多的手动处理。

import java.io.IOException;

public class SystemInExample {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("请输入一个字符：");
        try {
            int data = System.in.read();
            System.out.println("你输入的字符是：" + (char) data);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个例子中，System.in.read() 方法读取一个字节的数据，并将其转换为字符输出。注意，read() 方法返回的是一个整数，需要将其转换为字符类型。

常见实践

读取不同类型的数据

Scanner 类提供了多种方法来读取不同类型的数据，如 nextInt()、nextDouble()、nextBoolean() 等。

import java.util.Scanner;

public class DifferentDataTypesExample {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.println("请输入一个整数：");
        int intValue = scanner.nextInt();

        System.out.println("请输入一个双精度浮点数：");
        double doubleValue = scanner.nextDouble();

        System.out.println("请输入一个布尔值：");
        boolean booleanValue = scanner.nextBoolean();

        System.out.println("你输入的整数是：" + intValue);
        System.out.println("你输入的双精度浮点数是：" + doubleValue);
        System.out.println("你输入的布尔值是：" + booleanValue);

        scanner.close();
    }
}

处理输入结束条件

在读取输入时，有时需要处理输入结束的情况。在控制台中，通常可以通过输入特定的字符序列（如 Ctrl + D 在 Unix 系统中，Ctrl + Z 在 Windows 系统中）来表示输入结束。

import java.util.Scanner;

public class EndOfInputExample {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (scanner.hasNext()) {
            String line = scanner.nextLine();
            System.out.println("你输入的内容是：" + line);
        }
        scanner.close();
    }
}

在上述代码中，hasNext() 方法用于检查是否还有更多的输入数据。只要还有输入，就会继续读取并处理每一行数据。

最佳实践

异常处理

在读取标准输入时，可能会抛出各种异常，如 IOException（对于 BufferedReader）或 InputMismatchException（对于 Scanner）。应该始终使用适当的异常处理机制来捕获和处理这些异常。

import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;

public class ExceptionHandlingExample {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        try {
            System.out.println("请输入一个整数：");
            int number = scanner.nextInt();
            System.out.println("你输入的整数是：" + number);
        } catch (InputMismatchException e) {
            System.out.println("输入的不是一个有效的整数。");
            scanner.nextLine(); // 清除输入缓冲区
        } finally {
            scanner.close();
        }
    }
}

资源管理

无论是 Scanner 还是 BufferedReader，都需要在使用完毕后关闭，以避免资源泄漏。可以使用 try-with-resources 语句（Java 7 及以上版本）来自动关闭资源。

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

public class ResourceManagementExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))) {
            System.out.println("请输入你的名字：");
            String name = reader.readLine();
            System.out.println("你输入的名字是：" + name);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

小结

在 Java 中从标准输入读取数据有多种方式，每种方式都有其优缺点。Scanner 类提供了简单易用的方法来读取不同类型的数据，而 BufferedReader 类则更适合处理基于字符的输入，并且在性能上可能更优。直接使用 System.in 则适用于底层的字节读取需求。

在实际应用中，需要根据具体的需求选择合适的方法，并注意异常处理和资源管理。通过合理运用这些技术，可以开发出健壮、高效的交互式 Java 程序。

参考资料