RandomAccessFile、FileInputStream、MappedByteBuffer、FileChannel 区别及应用场景

技术分享 9个月前 (05-07) 0 999+

RandomAccessFile、FileInputStream、MappedByteBuffer、FileChannel 比较

这些类都是Java中用于文件I/O操作的类，但各有特点和适用场景。下面我将详细介绍它们的区别、使用场景以及相关类。

主要区别

类/接口	特点	线程安全	性能	功能丰富度
RandomAccessFile	可随机读写，功能全面但API较老	是	中	高
FileInputStream	只能顺序读取，简单易用	是	中	低
MappedByteBuffer	内存映射文件，高性能随机访问	否	高	中
FileChannel	NIO的核心通道，支持多种操作(传输、锁定、内存映射等)，功能强大且灵活	是	高	高

详细说明及使用场景

1. RandomAccessFile

特点：

可读可写，支持随机访问(通过seek()方法)
支持基本数据类型(如readInt(), writeDouble()等)
基于文件指针操作

使用场景：

需要同时读写文件的场景
需要随机访问文件的场景(如数据库实现)
需要操作基本数据类型的场景

示例：
https://www.cnblogs.com/vipsoft/p/16252698.html
断点续传（上传）Java版: https://www.cnblogs.com/vipsoft/p/15951660.html

RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("file.txt", "rw"); raf.seek(100);  // 移动到第100字节 raf.writeInt(123); raf.close();

2. FileInputStream

特点：

只能顺序读取，不能写入
简单的字节流读取
通常与BufferedInputStream配合使用提高性能

使用场景：

只需顺序读取文件的简单场景
读取小文件
与其他装饰器流配合使用(如BufferedInputStream)

示例：

FileInputStream fis = new FileInputStream("file.txt"); byte[] buffer = new byte[1024]; int bytesRead = fis.read(buffer); fis.close();

3. MappedByteBuffer

特点：

通过内存映射文件提供高性能访问
直接操作内存，避免了用户空间和内核空间的数据拷贝
适合大文件操作
非线程安全

使用场景：

需要高性能随机访问大文件
内存数据库实现
文件共享场景

示例：
https://www.cnblogs.com/vipsoft/p/16533152.html
https://www.cnblogs.com/vipsoft/p/16458161.html

RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("largefile.dat", "rw"); FileChannel channel = file.getChannel(); MappedByteBuffer buffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, channel.size());  // 直接操作buffer buffer.put(0, (byte)123); buffer.force();  // 强制刷新到磁盘

4. FileChannel

特点：

NIO的核心文件操作类
支持多种高级功能：文件锁定、内存映射、分散/聚集I/O、文件间传输等
通常比传统I/O性能更好
线程安全

使用场景：

需要高性能文件操作的场景
需要文件锁定的场景
大文件传输(transferTo/transferFrom)
与Selector配合实现非阻塞I/O(虽然文件通道不能完全非阻塞)

示例：

RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("file.txt", "rw"); FileChannel channel = file.getChannel();  // 文件锁定 FileLock lock = channel.lock();  // 文件传输 FileChannel destChannel = new FileOutputStream("dest.txt").getChannel(); channel.transferTo(0, channel.size(), destChannel);  channel.close();

性能比较

一般来说性能排序(从高到低)：

MappedByteBuffer (内存映射文件)
FileChannel (特别是使用transferTo/transferFrom时)
BufferedInputStream/BufferedOutputStream (有缓冲)
RandomAccessFile
原始FileInputStream/FileOutputStream (无缓冲)

选择建议

简单读取：FileInputStream + BufferedInputStream
需要随机访问：RandomAccessFile 或 FileChannel + MappedByteBuffer
高性能需求：FileChannel + MappedByteBuffer
大文件传输：FileChannel的transferTo/transferFrom
现代Java开发：优先考虑NIO.2 (Java 7+)的Files和Path API

Java 7引入的NIO.2 (java.nio.file包)提供了更现代的API，对于新项目推荐优先考虑使用这些新API。

在 Java 中，你可以使用 RandomAccessFile 或 FileInputStream 来从指定偏移量（offset）读取指定长度的字节数据。以下是两种实现方式：

方法 1：使用 `RandomAccessFile`（推荐）

RandomAccessFile 可以直接跳转到文件的指定位置进行读取，适合随机访问文件。

import java.io.IOException; import java.io.RandomAccessFile;  public class ReadFileFromOffset {     public static void main(String[] args) {         String filePath = "your_file.bin"; // 替换为你的文件路径         int offset = 10;                  // 起始偏移量         int length = 2;                   // 要读取的字节数          try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(filePath, "r")) {             // 跳转到指定偏移量             raf.seek(offset);              // 读取指定长度的字节             byte[] buffer = new byte[length];             int bytesRead = raf.read(buffer);              if (bytesRead != length) {                 System.err.println("未能读取足够字节，可能已到文件末尾");             } else {                 System.out.println("读取的字节数据: " + bytesToHex(buffer));             }         } catch (IOException e) {             e.printStackTrace();         }     }      // 辅助方法：将字节数组转为十六进制字符串（方便查看）     private static String bytesToHex(byte[] bytes) {         StringBuilder sb = new StringBuilder();         for (byte b : bytes) {             sb.append(String.format("%02X ", b));         }         return sb.toString();     } }

方法 2：使用 `FileInputStream`

FileInputStream 也可以读取指定偏移量的数据，但需要手动跳过前面的字节。

import java.io.FileInputStream; import java.io.IOException;  public class ReadFileFromOffsetWithStream {     public static void main(String[] args) {         String filePath = "your_file.bin"; // 替换为你的文件路径         int offset = 10;                  // 起始偏移量         int length = 2;                   // 要读取的字节数          try (FileInputStream fis = new FileInputStream(filePath)) {             // 跳过 offset 之前的字节             long skipped = fis.skip(offset);             if (skipped != offset) {                 System.err.println("无法跳过足够字节，可能文件太小");                 return;             }              // 读取指定长度的字节             byte[] buffer = new byte[length];             int bytesRead = fis.read(buffer);              if (bytesRead != length) {                 System.err.println("未能读取足够字节，可能已到文件末尾");             } else {                 System.out.println("读取的字节数据: " + bytesToHex(buffer));             }         } catch (IOException e) {             e.printStackTrace();         }     }      // 辅助方法：将字节数组转为十六进制字符串     private static String bytesToHex(byte[] bytes) {         StringBuilder sb = new StringBuilder();         for (byte b : bytes) {             sb.append(String.format("%02X ", b));         }         return sb.toString();     } }

关键点说明

RandomAccessFile vs FileInputStream：
- RandomAccessFile 更适合随机访问（如频繁跳转偏移量）。
- FileInputStream 适用于顺序读取，但也可以手动 skip() 到指定位置。
seek(offset) 和 skip(offset)：
- RandomAccessFile.seek(offset) 直接定位到 offset。
- FileInputStream.skip(offset) 跳过 offset 字节，但可能受流限制（如网络流可能无法跳过）。
字节读取：
- read(byte[]) 返回实际读取的字节数，可能小于请求的长度（如文件末尾）。
异常处理：
- 需处理 IOException（如文件不存在或权限问题）。
字节转十六进制：
- 示例代码提供了 bytesToHex() 方法方便查看字节数据（如 1A 2B）。