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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（stdin）读取数据是一项常见且重要的操作。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。了解如何有效地从标准输入读取数据，对于开发与用户交互的应用程序、处理命令行参数之外的动态输入等场景至关重要。本文将深入探讨Java中从标准输入读取数据的相关知识，包括基础概念、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 System.in 直接读取
    • 使用 Scanner 类
    • 使用 BufferedReader 类
  3. 常见实践
    • 读取整数
    • 读取字符串
    • 读取多行输入
  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（stdin）是操作系统提供的一个输入流，在Java中通过 System.in 来表示。System.in 是一个 InputStream 类型的静态字段，它允许程序从标准输入设备（通常是键盘）读取字节数据。然而，直接使用 System.in 读取字节数据对于大多数实际应用来说并不方便，因此Java提供了一些更高级的类来处理输入，使读取数据的过程更加简单和高效。

使用方法

使用 System.in 直接读取

System.in 是一个字节输入流，它的 read() 方法可以读取一个字节的数据。示例代码如下：

import java.io.IOException;

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

在这个示例中，System.in.read() 方法会阻塞程序的执行，直到用户输入一个字符并按下回车键。它返回输入字符的ASCII码值，通过 (char) data 将其转换为字符类型并输出。

使用 Scanner 类

Scanner 类位于 java.util 包中，它提供了更方便的方法来读取不同类型的数据。示例代码如下：

import java.util.Scanner;

public class ReadFromStdinScanner {
    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("请输入你的年龄：");
        int age = scanner.nextInt();
        System.out.println("你好，" + name + "，你今年 " + age + " 岁了。");
        scanner.close();
    }
}

在这个示例中，Scanner 类的 nextLine() 方法用于读取一行字符串，nextInt() 方法用于读取一个整数。使用完 Scanner 后，需要调用 close() 方法关闭资源，以避免资源泄漏。

使用 BufferedReader 类

BufferedReader 类位于 java.io 包中，它可以高效地读取字符数据。示例代码如下：

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

public class ReadFromStdinBufferedReader {
    public static void main(String[] args) {
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        try {
            System.out.println("请输入一些文本：");
            String line = reader.readLine();
            System.out.println("你输入的文本是：" + line);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (reader != null) {
                try {
                    reader.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

在这个示例中，BufferedReader 类的 readLine() 方法用于读取一行文本。通过 InputStreamReader 将字节流 System.in 转换为字符流，以便 BufferedReader 能够处理。使用完 BufferedReader 后，需要在 finally 块中关闭它，以确保资源被正确释放。

常见实践

读取整数

使用 Scanner 类读取整数非常简单：

import java.util.Scanner;

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

使用 BufferedReader 类读取整数时，需要先读取字符串，然后再将其转换为整数：

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

public class ReadIntegerBufferedReader {
    public static void main(String[] args) {
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        try {
            System.out.println("请输入一个整数：");
            String input = reader.readLine();
            int number = Integer.parseInt(input);
            System.out.println("你输入的整数是：" + number);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NumberFormatException e) {
            System.out.println("输入的不是有效的整数。");
        } finally {
            if (reader != null) {
                try {
                    reader.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

读取字符串

使用 Scanner 类读取字符串：

import java.util.Scanner;

public class ReadString {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入一个字符串：");
        String str = scanner.nextLine();
        System.out.println("你输入的字符串是：" + str);
        scanner.close();
    }
}

使用 BufferedReader 类读取字符串：

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

public class ReadStringBufferedReader {
    public static void main(String[] args) {
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        try {
            System.out.println("请输入一个字符串：");
            String str = reader.readLine();
            System.out.println("你输入的字符串是：" + str);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (reader != null) {
                try {
                    reader.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

读取多行输入

使用 Scanner 类读取多行输入：

import java.util.Scanner;

public class ReadMultipleLinesScanner {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入多行文本，以空行结束：");
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while (scanner.hasNextLine()) {
            String line = scanner.nextLine();
            if (line.isEmpty()) {
                break;
            }
            sb.append(line).append("\n");
        }
        System.out.println("你输入的文本是：");
        System.out.println(sb.toString());
        scanner.close();
    }
}

使用 BufferedReader 类读取多行输入：

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

public class ReadMultipleLinesBufferedReader {
    public static void main(String[] args) {
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        System.out.println("请输入多行文本，以空行结束：");
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        try {
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null &&!line.isEmpty()) {
                sb.append(line).append("\n");
            }
            System.out.println("你输入的文本是：");
            System.out.println(sb.toString());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (reader != null) {
                try {
                    reader.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

最佳实践

异常处理

在从标准输入读取数据时，可能会发生各种异常，如 IOException、NumberFormatException 等。因此，需要进行适当的异常处理，以确保程序的稳定性。例如，在使用 BufferedReader 时，需要在 try-catch 块中处理 IOException：

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

public class ExceptionHandling {
    public static void main(String[] args) {
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        try {
            System.out.println("请输入一个整数：");
            String input = reader.readLine();
            int number = Integer.parseInt(input);
            System.out.println("你输入的整数是：" + number);
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("读取输入时发生错误：" + e.getMessage());
        } catch (NumberFormatException e) {
            System.out.println("输入的不是有效的整数：" + e.getMessage());
        } finally {
            if (reader != null) {
                try {
                    reader.close();
                } catch (IOException e) {
                    System.out.println("关闭资源时发生错误：" + e.getMessage());
                }
            }
        }
    }
}

资源管理

无论是使用 Scanner 还是 BufferedReader，都需要确保在使用完后关闭资源，以避免资源泄漏。Scanner 类提供了 close() 方法，BufferedReader 类也提供了 close() 方法。可以使用 try-with-resources 语句来自动关闭资源，使代码更加简洁和安全：

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

public class ResourceManagement {
    public static void main(String[] args) {
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))) {
            System.out.println("请输入一个字符串：");
            String str = reader.readLine();
            System.out.println("你输入的字符串是：" + str);
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("读取输入时发生错误：" + e.getMessage());
        }
    }
}

小结

在Java中从标准输入读取数据有多种方法，每种方法都有其优缺点和适用场景。System.in 是最基础的方式，但使用起来不太方便；Scanner 类提供了简单易用的方法来读取不同类型的数据；BufferedReader 类则更适合高效地读取字符数据。在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的方法，并注意异常处理和资源管理，以确保程序的正确性和稳定性。

参考资料