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Java DataOutputStream

什么是DataOutputStream?

DataOutputStream是Java IO包中的一个重要类,它允许应用程序以机器无关的方式将Java基本数据类型写入输出流。简单来说,它可以将Java的基本数据类型(如int、double、boolean等)转换成字节序列并输出到文件或网络中。

DataOutputStream实现了DataOutput接口,并继承自FilterOutputStream类,是一种装饰器模式的应用。

备注

DataOutputStream的主要作用是将各种Java数据类型转换为字节序列,使得数据可以被保存或传输。

DataOutputStream的基本用法

创建DataOutputStream对象

要使用DataOutputStream,首先需要创建一个OutputStream对象(如FileOutputStream),然后将其包装在DataOutputStream中:

java
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class DataOutputStreamExample {
public static void main(String[] args) {
try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("data.bin");
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(fos)) {

// 使用DataOutputStream写入数据...

} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

写入基本数据类型

DataOutputStream提供了多种方法来写入不同的数据类型:

java
try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("data.bin");
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(fos)) {

// 写入基本数据类型
dos.writeInt(100); // 写入整数
dos.writeDouble(3.14159); // 写入双精度浮点数
dos.writeBoolean(true); // 写入布尔值
dos.writeChar('A'); // 写入字符
dos.writeUTF("Hello"); // 写入UTF-8编码的字符串

} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}

DataOutputStream的重要方法

DataOutputStream提供了多种写入数据的方法:

方法描述
write(int b)将指定的字节写入输出流
writeBoolean(boolean v)以单字节值写入布尔值
writeByte(int v)将一个字节写入输出流
writeShort(int v)将短整数写入输出流(2字节)
writeChar(int v)将字符写入输出流(2字节)
writeInt(int v)将整数写入输出流(4字节)
writeLong(long v)将长整数写入输出流(8字节)
writeFloat(float v)将浮点数写入输出流(4字节)
writeDouble(double v)将双精度浮点数写入输出流(8字节)
writeBytes(String s)将字符串作为字节序列写入
writeChars(String s)将字符串中的每个字符以2字节形式写入
writeUTF(String s)使用UTF-8编码写入字符串
flush()刷新输出流
size()返回已写入的总字节数
提示

writeUTF()方法特别适合用于存储需要跨平台或跨语言共享的文本数据,因为UTF-8编码是一种广泛支持的字符编码方式。

完整示例:写入和读取数据

以下是一个完整的示例,演示如何使用DataOutputStream写入数据,然后使用DataInputStream读取数据:

java
import java.io.*;

public class DataStreamDemo {
public static void main(String[] args) {
// 写入示例数据
writeData();

// 读取并显示数据
readData();
}

private static void writeData() {
try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
new FileOutputStream("student.dat"))) {

// 写入学生信息
dos.writeInt(1001); // 学号
dos.writeUTF("张三"); // 姓名
dos.writeBoolean(true); // 性别(true表示男性)
dos.writeDouble(85.5); // 平均成绩

dos.writeInt(1002);
dos.writeUTF("李四");
dos.writeBoolean(false);
dos.writeDouble(90.5);

System.out.println("数据已成功写入文件!");

} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

private static void readData() {
try (DataInputStream dis = new DataInputStream(
new FileInputStream("student.dat"))) {

// 读取并显示学生信息
while (dis.available() > 0) {
int id = dis.readInt();
String name = dis.readUTF();
boolean gender = dis.readBoolean();
double avgScore = dis.readDouble();

System.out.println("学号: " + id);
System.out.println("姓名: " + name);
System.out.println("性别: " + (gender ? "男" : "女"));
System.out.println("平均成绩: " + avgScore);
System.out.println("------------------");
}

} catch (EOFException e) {
System.out.println("已读取所有数据");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

输出结果:

数据已成功写入文件!
学号: 1001
姓名: 张三
性别: 男
平均成绩: 85.5
------------------
学号: 1002
姓名: 李四
性别: 女
平均成绩: 90.5
------------------

DataOutputStream的工作原理

DataOutputStream在内部会按照特定的格式将Java基本数据类型转换为字节序列。例如:

  • writeInt()方法会将一个int值(4字节)按照大端字节序写入
  • writeUTF()方法会先写入字符串的字节长度(2字节),然后写入UTF-8编码的字符串内容

这种转换是平台无关的,意味着在一个平台上写入的数据可以在另一个平台上正确读取。

实际应用场景

1. 保存游戏数据

游戏开发中常常需要保存玩家数据,如等级、分数、道具等信息:

java
public void saveGameProgress(String fileName, Player player) {
try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
new FileOutputStream(fileName))) {

dos.writeUTF(player.getName());
dos.writeInt(player.getLevel());
dos.writeInt(player.getScore());
dos.writeDouble(player.getHealth());

// 保存道具列表
dos.writeInt(player.getItems().size());
for (Item item : player.getItems()) {
dos.writeInt(item.getId());
dos.writeUTF(item.getName());
}

System.out.println("游戏进度已保存");

} catch (IOException e) {
System.err.println("保存游戏进度失败: " + e.getMessage());
}
}

2. 网络通信

在网络编程中,可以使用DataOutputStream将数据发送给服务器或客户端:

java
public void sendMessage(Socket socket, Message message) {
try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
socket.getOutputStream())) {

dos.writeByte(message.getType());
dos.writeUTF(message.getContent());
dos.writeLong(message.getTimestamp());

} catch (IOException e) {
System.err.println("发送消息失败: " + e.getMessage());
}
}

3. 数据导出

将数据库或应用程序中的数据导出到二进制文件:

java
public void exportEmployees(List<Employee> employees, String fileName) {
try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
new BufferedOutputStream(
new FileOutputStream(fileName)))) {

dos.writeInt(employees.size());

for (Employee emp : employees) {
dos.writeInt(emp.getId());
dos.writeUTF(emp.getName());
dos.writeDouble(emp.getSalary());
dos.writeUTF(emp.getDepartment());
dos.writeLong(emp.getHireDate().getTime());
}

System.out.println("成功导出" + employees.size() + "名员工数据");

} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

注意事项和最佳实践

1. 始终关闭数据流

使用try-with-resources语句确保数据流正确关闭:

java
try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("file.dat"))) {
// 使用dos写入数据
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}

2. 使用BufferedOutputStream提高性能

对于大量数据写入,可以使用BufferedOutputStream提高性能:

java
try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
new BufferedOutputStream(
new FileOutputStream("file.dat")))) {
// 使用dos写入大量数据
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}

3. 记录数据结构

由于二进制数据没有自描述性,建议记录数据的结构,以便正确读取:

java
// 写入数据头或版本信息
dos.writeInt(1); // 版本号
dos.writeInt(recordCount); // 记录数量

4. 处理异常

正确处理可能出现的IOException:

java
try {
// 使用DataOutputStream
} catch (EOFException e) {
// 文件结束异常处理
} catch (IOException e) {
// 其他IO异常处理
}
警告

使用DataOutputStream写入的数据只能由DataInputStream正确读取,不应该直接用其他方式打开这类二进制文件。

总结

DataOutputStream是Java IO体系中非常重要的一个类,它允许我们以平台无关的方式将Java基本数据类型写入输出流。通过使用DataOutputStream,我们可以:

  1. 以二进制形式存储各种Java数据类型
  2. 保证数据在不同平台之间的一致性
  3. 实现数据的高效存储和传输
  4. 开发各种需要持久化数据的应用程序

理解和掌握DataOutputStream的使用对于开发需要数据存储和交换功能的Java应用程序至关重要。

练习题

  1. 创建一个程序,使用DataOutputStream保存一个学生列表,包含学号、姓名、年龄和成绩四项信息。然后使用DataInputStream读取并显示这些信息。

  2. 修改上述程序,增加一个功能,可以根据学号查找特定学生的信息。

  3. 编写一个简单的记事本程序,使用DataOutputStream保存笔记内容及其创建日期,并能够使用DataInputStream读取显示。

  4. 实现一个简单的聊天程序,使用DataOutputStream通过Socket发送消息,包含消息类型、内容和时间戳。

扩展阅读

通过本文的学习,你应该已经掌握了DataOutputStream的基本用法和应用场景。在实际开发中,它是处理二进制数据的强大工具,特别适合需要平台无关性的数据交换场景。