Java 读取标准输入：基础、实践与最佳方案

简介

在Java编程中，读取标准输入是一项常见的操作。标准输入通常指的是从键盘获取用户输入的数据。这在许多场景下都非常有用，比如开发命令行工具、交互式应用程序等。本文将详细介绍Java中读取标准输入的相关知识，包括基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，帮助读者更好地掌握这一重要技能。

基础概念

标准输入（Standard Input）在计算机系统中是一个通用的概念，它是程序获取外部数据的一种方式。在Java中，标准输入由 System.in 表示，它是一个 InputStream 类型的静态字段。InputStream 是Java输入流体系中的抽象类，主要用于从数据源读取字节数据。然而，直接使用 System.in 读取数据不太方便，因为它是以字节为单位读取的，而我们通常更希望以字符或更高级的数据类型来处理输入。因此，我们需要借助一些其他的类来将字节流转换为更易于处理的形式。

使用方法

`System.in` 与 `InputStreamReader` 和 `BufferedReader` 结合

这是一种较为传统的读取标准输入的方式。InputStreamReader 用于将字节流 System.in 转换为字符流，而 BufferedReader 则提供了更高效的字符读取方式，它带有缓冲区，可以减少读取的次数。

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

public class StandardInputExample1 {
    public static void main(String[] args) {
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        try {
            System.out.println("请输入一些内容：");
            String input = reader.readLine();
            System.out.println("你输入的内容是：" + input);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                reader.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

`Scanner` 类

Scanner 类是Java 5引入的一个更高级的用于读取输入的类。它提供了方便的方法来读取各种基本数据类型，并且可以自动处理分隔符（默认是空格、制表符、换行符等）。

import java.util.Scanner;

public class StandardInputExample2 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入一个整数：");
        if (scanner.hasNextInt()) {
            int number = scanner.nextInt();
            System.out.println("你输入的整数是：" + number);
        } else {
            System.out.println("输入不是一个有效的整数。");
        }
        scanner.close();
    }
}

常见实践

读取字符串输入

使用上述两种方法都可以很方便地读取字符串输入。在使用 BufferedReader 时，readLine() 方法会读取一行完整的文本，直到遇到换行符。而使用 Scanner 时，可以使用 nextLine() 方法读取一行，或者使用 next() 方法读取一个单词（以分隔符为界）。

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

public class StringInputExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用 BufferedReader
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        try {
            System.out.println("使用 BufferedReader 请输入一行内容：");
            String line = reader.readLine();
            System.out.println("使用 BufferedReader 你输入的内容是：" + line);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                reader.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        // 使用 Scanner
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("使用 Scanner 请输入一行内容：");
        String line2 = scanner.nextLine();
        System.out.println("使用 Scanner 你输入的内容是：" + line2);
        scanner.close();
    }
}

读取数值输入

读取数值输入时，Scanner 类更加方便，因为它提供了专门的方法如 nextInt()、nextDouble() 等。使用 BufferedReader 则需要先读取字符串，然后再将其转换为相应的数值类型。

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

public class NumberInputExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用 Scanner
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("使用 Scanner 请输入一个整数：");
        if (scanner.hasNextInt()) {
            int number = scanner.nextInt();
            System.out.println("使用 Scanner 你输入的整数是：" + number);
        } else {
            System.out.println("使用 Scanner 输入不是一个有效的整数。");
        }
        scanner.close();

        // 使用 BufferedReader
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        try {
            System.out.println("使用 BufferedReader 请输入一个整数：");
            String input = reader.readLine();
            try {
                int num = Integer.parseInt(input);
                System.out.println("使用 BufferedReader 你输入的整数是：" + num);
            } catch (NumberFormatException e) {
                System.out.println("使用 BufferedReader 输入不是一个有效的整数。");
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                reader.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

处理多输入行

有时候我们需要读取多行输入。使用 BufferedReader 的 readLine() 方法可以很容易地实现这一点，通过循环不断读取，直到满足某个结束条件。使用 Scanner 时，也可以通过循环和 hasNextLine() 方法来处理多行输入。

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

public class MultiLineInputExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用 BufferedReader
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        System.out.println("使用 BufferedReader 请输入多行内容，输入 'exit' 结束：");
        try {
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null &&!line.equals("exit")) {
                System.out.println("使用 BufferedReader 你输入的内容是：" + line);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                reader.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        // 使用 Scanner
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("使用 Scanner 请输入多行内容，输入 'exit' 结束：");
        while (scanner.hasNextLine()) {
            String line2 = scanner.nextLine();
            if (line2.equals("exit")) {
                break;
            }
            System.out.println("使用 Scanner 你输入的内容是：" + line2);
        }
        scanner.close();
    }
}

最佳实践

异常处理

在读取标准输入时，可能会发生各种异常，如 IOException（在使用 BufferedReader 时）、InputMismatchException（在使用 Scanner 读取错误的数据类型时）等。应该始终对可能出现的异常进行适当的处理，避免程序因未处理的异常而崩溃。

资源管理

无论是使用 BufferedReader 还是 Scanner，都需要确保在使用完毕后关闭相应的资源。这可以通过 try - finally 块或者Java 7引入的 try - with - resources 语句来实现，以避免资源泄漏。

性能优化

如果需要读取大量的数据，BufferedReader 通常比 Scanner 性能更好，因为 Scanner 在解析数据时会有一定的开销。但如果需要频繁读取不同类型的数据并且对代码的简洁性要求较高，Scanner 则是一个不错的选择。

小结

本文详细介绍了Java中读取标准输入的相关知识，包括基础概念、不同的使用方法（System.in 与 InputStreamReader 和 BufferedReader 结合以及 Scanner 类）、常见实践（读取字符串、数值输入以及处理多输入行）以及最佳实践（异常处理、资源管理和性能优化）。通过掌握这些内容，读者可以在Java编程中更加灵活、高效地处理标准输入，开发出更健壮和易用的应用程序。

参考资料

希望本文对你理解和使用Java读取标准输入有所帮助！如果你有任何问题或建议，欢迎留言讨论。