Java-Io-RandomAccessFile(任意位置读写数据)

川长思鸟来 2023-10-02 19:20 2阅读 0赞

### 介绍 ###

RandomAccessFile是java语言中最丰富的文件访问类。RandomAccessFile类支持随机访问方式，可以跳转到文件的任意位置读写数据,这个类在文件随机读取时有很大的优势,可利用多线程完成对一个大文件的读写，利用seek对文件进行切分，从大文件的不同位置进行线程进行读写。

### 构造,模式,方法 ###

RandomAccessFile他的构造函数只有两种,所以仅限于操作文件，不能访问其他io设备，比如网络，内存映像等。  
![在这里插入图片描述][c99050a066f54a10a7367abdc651e7a3.png]  
而底层是使用c/c++进行操作的,所以无法进行自定义操作  
![在这里插入图片描述][52ad429588414eb6acf3c61ef888b6e3.png]

如果RandomAccessFile作为输出流时，写出到的文件如果不存在，则在执行过程中自动创建 如果写出到的文件存在，则会对原有文件内容进行覆盖。(默认情况下，从头覆盖)

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th><strong>模 式</strong></th> 
   <th><strong>作 用</strong></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>r</td> 
   <td>表示以只读方式打开，调用结果对象的任何write方法都将导致抛出IOException</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>rw</td> 
   <td>打开以便读取和写入，如果该文件尚不存在，则尝试创建该文件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>rws</td> 
   <td>打开以便读取和写入，相对于"rw"，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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>rwd</td> 
   <td>打开以便读取和写入，相对于"rw"，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</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th><strong>方 法</strong></th> 
   <th><strong>作 用</strong></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><code>void close()</code></td> 
   <td>重要，关闭此随机访问文件流并释放与该流关联的所有系统资源</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>FileChannel getChannel()</td> 
   <td>返回与此文件关联的唯一FileChannel对象，NIO用到</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>long getFilePointer()</code></td> 
   <td>返回此文件中的当前偏移量(实时)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>long length()</code></td> 
   <td>返回此文件的长度</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int read()</td> 
   <td>从此文件中读取一个数据字节</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>int read(byte[] b)</code></td> 
   <td>将最多b.length个数据字节从此文件读入byte数组，返回读入的总字节数，如果由于已经达到文件末尾而不再有数据，则返回-1。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int read(byte[] b, int off, int len)</td> 
   <td>将最多len个数据字节从此文件的指定初始偏移量off读入byte数组</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>boolean readBoolean()</td> 
   <td>从此文件读取一个boolean，其余readByte()、readChar()、readDouble()等类似</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>String readLine() </code></td> 
   <td>从此文件读取文本的下一行 (会乱码)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>void seek(long pos) </code></td> 
   <td>重要，设置到此文件开头测量到的文件指针偏移量，在该位置发生下一个读取或写入操作(字节单位)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int skipBytes(int n)</td> 
   <td>重要，尝试跳过输入的n个字节以丢弃跳过的字节，返回跳过的字节数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>void write(byte[] b)</code></td> 
   <td>将b.length个字节从指定byte数组写入到此文件中</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void write(byte[] b, int off, int len)</td> 
   <td>将len个字节从指定byte数组写入到此文件，并从偏移量off处开始</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void write(int b)</td> 
   <td>向此文件写入指定的字节</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void writeBoolean(boolean v)</td> 
   <td>按单字节值将boolean写入该文件，其余writeByte(int v)、writeBytes(String s)、writeChar(int v)等都类似</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**seek 疑惑解答:**

1.  假设文件是0 byte那么我想直接从1000byte位置开始写可以吗? ,当然可以,只是会默认将前面没有的1000字节补充为null
2.  如果想替换1000byte位置到3000byte 内容那么解决办法,准备2000byte内容,然后使用 seek(1000),调整文件的写入位置,之后将需要替换的内容写入文件即可,就会从1000byte开始写到3000byte,覆盖原来的字节

### 问题解决 ###

#### 文件覆盖改追加 ####

在RandomAccessFile作为输入流时候,第一次写的时候会将文件从头覆盖,后面在写就是追加(同一个对象) ,如果想在第一次就追加的话那么就设置写的位置`w.seek(w.length());`这样就会从文件的最后一个字节之后开始写了

try (
             RandomAccessFile r = new RandomAccessFile(new File(readFile), "r");
             RandomAccessFile w = new RandomAccessFile(new File(writeFile), "rw");
            ){
        
    
          w.seek(w.length()); // 将指针指向文件最后,进行追加
          byte[] bytes = new byte[1024];
          int len = -1;
          while ((len = r.read(bytes)) != -1) {
        
            w.write(bytes);
          }
        } catch (IOException e) {
        
          e.printStackTrace();
        }

### 案例文件读写 ###

CodeStartAndStopTimeUtil.creator(
            () -> {
        
              File file = ResourceFileUtil.getFile("mp4/mp4_2.zip");
              String readFile = file.getAbsolutePath();
              String writeFile = file.getParent() + File.separator + "mp4_11112.zip";
              byte[] bytes = new byte[2048];
              try (RandomAccessFile r = new RandomAccessFile(new File(readFile), "r");
                  RandomAccessFile w = new RandomAccessFile(new File(writeFile), "rw"); ) {
        
                int len = -1;
                while ((len = r.read(bytes)) != -1) {
        
                  w.write(bytes);
                }
              }
            });
      }

### 案例多线程文件读写 ###

CodeStartAndStopTimeUtil.creator(
            () -> {
        
              File file = ResourceFileUtil.getFile("mp4/mp4.zip");
              String readFile = file.getAbsolutePath();
              String writeFile = file.getParent() + File.separator + "mp4_11112.zip";
              long length = new File(readFile).length(); // 文件一共大小
              int num = (int)length/8; // 每个线程读写多少字节   20971520(20mb)  2.5个g4~5秒左右
              List<long[]> longs = DataGroup.dataGroupOnce(length, num);
              List<Future<?>> futures = new ArrayList<>();
              for (long[] aLong : longs) {
        
                long l = aLong[0]; // 起始位置
                // 创建线程并运行
                Future<?> randomAccessFile =
                    ExecutorUtils.createFuture(
                        "RandomAccessFile",
                        () -> {
        
                          byte[] bytes = new byte[num];
                          try (
                          // 在线程内部创RandomAccessFile对象
                          RandomAccessFile r = new RandomAccessFile(new File(readFile), "r");
                          RandomAccessFile w = new RandomAccessFile(new File(writeFile), "rw"); ) {
        
    
                            r.seek(l);
                            int len = r.read(bytes);
                            if (len < num) {
        
                              // 调整数组
                              bytes = ArrayByteUtil.getActualBytes(bytes);
                            }
    
                            // 写入文件
                            w.seek(l);
                            w.write(bytes);
                            System.out.println(l );
                          } catch (IOException e) {
        
                            e.printStackTrace();
                          }
                        });
                futures.add(randomAccessFile);
              }
    
              // 阻塞全部线程执行完毕
              ExecutorUtils.waitComplete(futures);
            });

### 问题 ###

#### 多线程使用RandomAccessFile ####

常见的使用多线程的场景: 断点续传和断点下载,或者文件加密解密等

**断点续传原理就是:**

1.  前端将文件安装百分比进行计算,每次上传文件的百分之一(文件分片),给文件分片做上序号
2.  后端将前端每次上传的文件,放入到缓存目录
3.  等待前端将全部的文件内容都上传完毕后,发送一个合并请求
4.  后端使用RandomAccessFile进多线程读取所有的分片文件,一个线程一个分片
5.  后端每个线程按照序号将分片的文件写入到目标文件中,
6.  在上传文件的过程中发生断网了或者手动暂停了,下次上传的时候发送续传请求,让后端删除最后一个分片
7.  前端重新发送上次的文件分片

#### 解决readLine乱码的问题 ####

RandomAccessFile 读写文件时，不管文件中保存的数据编码格式是什么 使用 RandomAccessFile对象方法的 readLine() 都会将编码格式转换成 ISO-8859-1 所以 输出显示是还要在进行一次转码

//需要重新转码才能正常显示
       System.out.println( 
       new String(r.readLine().getBytes(StandardCharsets.ISO_8859_1), StandardCharsets.UTF_8)
       );

#### 多线程读写乱码的问题 ####

RandomAccessFile对象是不能线程共享的,一个RandomAccessFile对象的文件指针只有一个,多个线程如果都去操作这个指针进行`seek`的话,那么读写就会被来回的跳转,导致多个线程的读写混乱,所以每个线程必须在线程内部创建RandomAccessFile,这样每个线程都有一个自己的文件指针了, 正确案例  
![在这里插入图片描述][ae7bb9215e054c0bb4074c650fb8ad59.png]  
![在这里插入图片描述][e2af4607da624cff9e7bf546663eaa91.gif]

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