Java输入/输出之RandomAccessFile的功能和用法

        RandomAccessFile 是Java 输入/输出流体系中功能最丰富的文件内容访问类，它提供了很多方法来访问文件内容。它既可以读取文件内容，也可以向文件输出数据。与普通的输入/输出流不同的是，RandomAccessFile 支持 "随机访问" 的方式，即程序可以直接跳转到文件的任意位置来读写数据。所以如果只需要访问文件部分内容，而不是把文件从头读到尾，使RandomAccessFile 将是更好的选择。

        RandomAccessFile 对象包含了一个文件记录指针，用以标识当前读写处的位置，当程序新创建一个RandomAccessFile 对象时，该对象的文件记录指针位于文件头(也就是 0 处)，当读/写了n 个字节后，文件记录指针将会向后移动n 个字节。除此之外，RandomAccessFile 可以自由移动该记录指针，既可以向前移动，也可以向后移动。RandomAccessFile 包含了如下两个方法来操作文件记录指针。

• long getFilePointer()：返回文件记录指针的当前位置。
• void seek(long pos)：将文件记录指针定位到pos 位置。

        RandomAccessFile 的方法虽然多，但它有一个最大的局限，就是只能读写文件，不能读写其他 IO 节点。

        RandomAccessFile 既可以读文件，也可以写文件，所以它既包含了完全类似于InputStream 的三个read()方法，其用法和InputStream 的三个read()方法完全一样。也包含了完全类似于OutputStream 的三个write()方法，其用法和OutputStream 的三个write()方法完全一样。除此之外，RandomAccessFile 还包含了一系列的read.Xxx()和writeXxx()方法来完成输入、输出。

提示：

       计算机里的"随机访问"是一个很奇怪的词，对于汉语而言，随机访问是具有不确定性的意思，如果按这种方式来理解"随机访问"，那么就会对所谓的"随机访问"方式感到十分迷惑。

实际上，"随机访问"是由Random和Access两个单词翻译而来，而Random 在英语里不仅有随机的意思，还有任意的意思——如果将Random 理解为任意的意思，那么就可以更好地理解Random Access 了，它应该是任意访问，而不是随机访问。因此，RandomAccessFile 的含义是可以自由访问文件的任意地方(与InputStream、Reader 需要依次向后读取相区分)。

        此外RAM(Random Access Memory，即内存)，也是同样的道理。RAM 是可以自由访问任意存储点的存储器(与磁盘、磁带等需要寻道、倒带才可访问指定存储点等存储器相区分)。

         RandomAccessFile 类有两个构造器，其实这两个构造器基本相同，只是指定文件的形式不同而己。一个使用String 参数来指定文件名，一个使用File 参数来指定文件本身。除此之外，创建RandomAccessFile 对象时还需要指定一个mode 参数，该参数指定RandomAccessFile 的访问模式，该参数有如下4 个值。

• "r"：以只读方式打开指定文件。如果试图对该RandomAccessFile 执行写入方法，都将抛出
  IOException 异常。
• "rw"：以读、写方式打开指定文件。如果该文件不存在，则尝试创建该文件。
• "rws"：以读、写方式打开指定文件。相对于"rw"模式，还要求对文件内容或元数据的每个
  更新都同步写入到底层存储设备。
• "rwd"：以读、写方式打开指定文件。相对于"rw"模式，还要求对文件内容的每个更新都同步
  写入到底层存储设备。

✔下面程序使用了RandomAccessFile 来访问指定的中间部分数据。

public static void main(String[] args) {
		// 创建一个RandomAccessFile对象，该对象只能读取文件内容,不能执行写入.
		try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(
				"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\test\\test.txt",
				"r")) {
			// 获取RandomAccessFile对象文件指针的位置,初始位置是0.
			System.out.println("RandomAccessFile的文件指针的初始位置: " + raf.getFilePointer());
			// 移动raf的文件记录指针的位置,程序将从3字节处开始读.
			raf.seek(3);
			// 创建数据缓冲区
			byte[] bbuf = new byte[5];
			// 用于保存实际读取的字节数
			int hasRead = 0;
			while ((hasRead = raf.read(bbuf)) > 0) {
				System.out.println(new String(bbuf, 0, hasRead));
			}
		} catch (IOException ex) {
			ex.printStackTrace();
		}
}

✔下面程序示范了如何向指定文件后追加内容（为了追加内容，程序应该先将记录指针移动到文件最后，然后开始向文件中输出内容）。

    /**
	 * 每运行一次该程序，就会向文件中追加一行"追加的内容!"字符串.
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// 以读、写方式创建一个RandomAccessFile对象
		try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\test\\out.txt", "rw")) {
			// 将文件记录指针移动到out.txt文件的最后
			raf.seek(raf.length());
			raf.write("追加的内容!\r\n".getBytes());
		} catch (IOException ex) {
			ex.printStackTrace();
		}
	}

注意：

        RandomAccessFile 依然不能向文件的指定位置插入内容，如果直接将文件记录指针移动到中间某位置后开始输出，则新输出的内容会覆盖文件中原有的内容。如果需要向指定位置插入内容，程序需要先把插入点后面的内容读入缓冲区，等把需要插入的数据写入文件后，再将缓冲区的内容追加到文件后面。

        下面程序实现了向指定文件、指定位置插入内容的功能。

public class InsertContent {
 
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		insert("InsertContent.java", 45, "插入的内容\r\n");
	}
 
	/**
	 * 每次运行上面程序，都会看到向InsertContent.java中插入了一行字符串。
	 */
	public static void insert(String fileName, long pos, String insertContent) throws IOException {
 
		File tmp = File.createTempFile("tmp", null);
		tmp.deleteOnExit();
 
		try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(fileName, "rw");
				FileOutputStream tmpOut = new FileOutputStream(tmp);
				FileInputStream tmpIn = new FileInputStream(tmp)) {
			raf.seek(pos);
 
			// -----下面代码将插入点后的内容读入临时文件中保存-----
			byte[] bbuf = new byte[64];
			// 用于保存实际读取的字节数
			int hasRead = 0;
			// 使用循环方式读取插入点后的数据
			while ((hasRead = raf.read(bbuf)) > 0) {
				// 将读取的数据写入临时文件
				tmpOut.write(bbuf, 0, hasRead);
			}
 
			// -----下面代码用于插入内容-----
			// 把文件记录指针重新定位到pos位置
			raf.seek(pos);
			// 追加需要插入的内容
			raf.write(insertContent.getBytes());
			// 追加临时文件中的内容
			while ((hasRead = tmpIn.read(bbuf)) > 0) {
				raf.write(bbuf, 0, hasRead);
			}
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

        上面程序中使用File 的createTempFile(String prefix, String suffix)方法创建了一个临时文件(该临时文件将在JVM 退出时被删除)，用以保存被插入文件的插入点后面的内容。程序先将文件中插入点后的内容读入临时文件中，然后重新定位到插入点，将需要插入的内容添加到文件后面，最后将临时文件的内容添加到文件后面，通过这个过程就可以向指定文件、指定位置插入内容。