【Java】什么是 FileInputStream

我听见有人猜
你是敌人潜伏的内线
和你相知多年
我确信对你的了解
你舍命救我画面
一一在眼前浮现
司空见惯了鲜血
你忘记你本是娇娆的红颜
感觉你我彼此都那么依恋
🎵 许嵩《内线》

在 Java 中，FileInputStream 是最常用的文件输入流类之一，用于从文件中读取字节数据。它是 Java I/O 流的一部分，允许程序以字节为单位读取文件内容，非常适合处理二进制文件（如图片、音频、视频等）以及文本文件的读取。本文将详细介绍 FileInputStream 的基本用法、内部实现及其适用场景。

1. 什么是 FileInputStream？

FileInputStream 是 Java 中 java.io 包的一部分，它继承自 InputStream 类。它主要用于从文件中读取数据，并且是以字节流的形式读取的，这意味着它处理的是原始的字节数据，而不是像 FileReader 那样处理字符数据。

FileInputStream 通常用于读取文件的原始内容，适合处理包括文本、图片、音频、视频等在内的各种文件类型。

FileInputStream 类的主要构造函数：
FileInputStream(String name)：通过文件路径名称创建文件输入流。
FileInputStream(File file)：通过文件对象创建文件输入流。

2. FileInputStream 的基本用法

FileInputStream 最基本的功能是从文件中逐字节读取数据。下面是一个简单的示例，展示如何使用 FileInputStream 读取文本文件。

示例 1：读取文件并输出内容

java">import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;public class FileInputStreamExample {public static void main(String[] args) {FileInputStream fis = null;try {// 创建 FileInputStream 对象，指定要读取的文件路径fis = new FileInputStream("example.txt");int content;// 逐字节读取文件内容，直到文件结尾while ((content = fis.read()) != -1) {// 输出文件的内容（字符形式）System.out.print((char) content);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {try {// 确保文件流被正确关闭if (fis != null) {fis.close();}} catch (IOException ex) {ex.printStackTrace();}}}
}

示例输出：
假设 example.txt 文件内容如下：

Hello, World!

程序将输出：

Hello, World!

在这个例子中，我们使用 FileInputStream 创建了一个文件输入流，并通过 read() 方法逐字节读取文件内容。当文件的末尾到达时，read() 方法返回 -1，表示读取结束。

3. FileInputStream 的方法

FileInputStream 继承自 InputStream 类，因此它具有一些基础的输入流方法。以下是 FileInputStream 的常用方法：

3.1 int read()

读取文件中的下一个字节，并返回该字节的值（0-255 范围内的整数）。如果到达文件末尾，返回 -1。

java">int content = fis.read();

3.2 int read(byte[] b)

一次性读取多个字节，并将其存储在指定的字节数组 b 中。返回实际读取的字节数，如果到达文件末尾则返回 -1。

java">byte[] buffer = new byte[1024];
int bytesRead = fis.read(buffer);

3.3 int available()

返回当前输入流中可以读取的字节数，但不一定准确。这个方法可以用来检查文件中是否还有字节可读。

java">int bytesAvailable = fis.available();

3.4 void close()

关闭文件输入流，释放与该流相关的所有系统资源。每次使用 FileInputStream 时，应当确保在使用完之后关闭流，以防资源泄漏。

java">fis.close();

4. 使用 read(byte[] b) 方法读取文件

除了单字节读取外，FileInputStream 还支持一次性读取多个字节，这种方式更高效，尤其是当文件较大时。通过将数据读取到字节数组中，可以减少对文件的多次访问。

示例 2：使用 read(byte[] b) 方法读取文件

java">import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;public class FileInputStreamBufferExample {public static void main(String[] args) {FileInputStream fis = null;try {fis = new FileInputStream("example.txt");// 创建一个缓冲区，用于存储读取的数据byte[] buffer = new byte[1024];int bytesRead;// 每次最多读取 buffer.length 字节while ((bytesRead = fis.read(buffer)) != -1) {// 将字节数组转化为字符串，并输出String output = new String(buffer, 0, bytesRead);System.out.print(output);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {try {if (fis != null) {fis.close();}} catch (IOException ex) {ex.printStackTrace();}}}
}

在这个示例中，文件被读取到一个字节缓冲区中，每次最多读取 1024 字节。使用 byte[] 数组可以有效减少对磁盘的多次访问，提升性能，尤其是读取大文件时非常有用。

5. 文件不存在时的处理

当试图打开一个不存在的文件时，FileInputStream 会抛出 FileNotFoundException 异常。因此，应该在代码中捕获这个异常并处理。

示例 3：处理文件不存在的情况

java">import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;public class FileNotFoundExample {public static void main(String[] args) {FileInputStream fis = null;try {// 尝试打开一个不存在的文件fis = new FileInputStream("non_existent_file.txt");} catch (FileNotFoundException e) {System.out.println("文件未找到：" + e.getMessage());} finally {try {if (fis != null) {fis.close();}} catch (IOException ex) {ex.printStackTrace();}}}
}

在这种情况下，程序将输出类似如下的消息：

文件未找到：non_existent_file.txt (系统找不到指定的文件。)

6. 适用场景

FileInputStream 适用于读取任何类型的文件，尤其是需要读取二进制文件（如图片、音频、视频等）时。以下是 FileInputStream 的一些典型应用场景：

读取文本文件：虽然 FileInputStream 可以处理文本文件，但通常建议使用 FileReader 或 BufferedReader 来处理字符数据。
读取二进制文件：处理图片、音频、视频等二进制文件是 FileInputStream 的主要用途。
流式读取大文件：通过 FileInputStream 逐步读取大文件的内容，避免一次性将整个文件加载到内存中，节省内存资源。

7. FileInputStream 的局限性

尽管 FileInputStream 在处理文件读取时非常有用，但它也有一些局限性：

7.1 低级 API

FileInputStream 是面向字节的低级 API，每次只能读取字节数据。对于处理字符数据（如文本文件），建议使用更高级的 API，如 BufferedReader 或 FileReader。

7.2 没有缓冲机制

FileInputStream 本身没有缓冲机制，意味着每次读取时都会直接访问底层文件系统。这在读取大文件或频繁的文件读取操作中性能不佳。为了提高读取效率，通常结合 BufferedInputStream 使用。

7.3 文件关闭

使用 FileInputStream 时必须手动关闭流，以释放资源。如果忘记关闭流，可能导致资源泄漏问题。在 Java 7 及以后的版本中，推荐使用 try-with-resources 语句来自动关闭流。

示例 4：使用 try-with-resources 自动关闭流

java">import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;public class TryWithResourcesExample {public static void main(String[] args) {// try-with-resources 语法，自动关闭文件输入流try (FileInputStream fis = new FileInputStream("example.txt")) {int content;while ((content = fis.read()) != -1) {System.out.print((char) content);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

使用 try-with-resources 可以确保流在使用完毕后自动关闭，即使发生异常，也无需显式调用 close() 方法。

8. 总结

FileInputStream 是 Java 中处理文件输入的基础工具，它通过字节流的方式读取文件内容，非常适合用于读取二进制文件。在使用 FileInputStream 时，开发者可以灵活选择是逐字节读取还是通过缓冲区批量读取数据。同时，在处理完文件输入后，务必要记得关闭流，以避免资源泄漏。

尽管 FileInputStream 是一个底层 I/O 工具，它在处理文件读取时仍然非常强大，但对于文本文件的处理来说，使用 BufferedReader 或其他高级 API 可能更加高效。

在日常开发中，FileInputStream 是文件读取的基础工具之一，理解它的工作方式和使用场景可以帮助开发者更好地处理 Java 中的文件操作。