编辑“︁Java FileInputStream”︁

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'''Java FileInputStream''' 是 [[Java IO]] 体系中的一个核心类，用于从文件系统中读取原始字节数据。它是 <code>java.io.InputStream</code> 的子类，专门用于处理基于文件的输入操作。本节将详细介绍其工作原理、使用方法及实际应用场景。

== 概述 ==
<code>FileInputStream</code> 用于打开一个到实际文件的连接，并通过字节流的形式读取文件内容。它适用于读取诸如图片、音频等二进制文件，或文本文件（但需配合字符流处理类如 <code>InputStreamReader</code> 以提高效率）。

=== 核心特性 ===
* '''字节级操作'''：以字节为单位读取数据。
* '''不支持编码'''：直接读取原始字节，不处理字符编码（需额外转换）。
* '''资源管理'''：需显式关闭流以避免资源泄漏（推荐使用 try-with-resources）。

== 构造函数 ==
<code>FileInputStream</code> 提供以下构造方式：

<syntaxhighlight lang="java">
// 通过文件路径创建
FileInputStream fis1 = new FileInputStream("path/to/file.txt");

// 通过File对象创建
File file = new File("path/to/file.txt");
FileInputStream fis2 = new FileInputStream(file);
</syntaxhighlight>

== 主要方法 ==
以下是关键方法及其用途：

{| class="wikitable"
! 方法 !! 描述
|-
| <code>int read()</code> || 读取单个字节，返回字节值（0-255），文件末尾返回-1
|-
| <code>int read(byte[] b)</code> || 读取字节到数组，返回实际读取的字节数
|-
| <code>int read(byte[] b, int off, int len)</code> || 读取指定长度的字节到数组的偏移位置
|-
| <code>void close()</code> || 关闭流并释放系统资源
|}

== 代码示例 ==
=== 基础示例：逐字节读取 ===
<syntaxhighlight lang="java">
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class FileInputStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream("input.txt")) {
            int content;
            while ((content = fis.read()) != -1) {
                System.out.print((char) content); // 转换为字符输出
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
</syntaxhighlight>

'''输出'''（假设 input.txt 内容为 "Hello"）：
<pre>
Hello
</pre>

=== 高效读取：使用缓冲区 ===
<syntaxhighlight lang="java">
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class BufferedReadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream("largefile.bin")) {
            byte[] buffer = new byte[1024]; // 1KB缓冲区
            int bytesRead;
            while ((bytesRead = fis.read(buffer)) != -1) {
                processBuffer(buffer, bytesRead); // 处理读取的数据
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private static void processBuffer(byte[] buffer, int length) {
        // 实际业务逻辑
    }
}
</syntaxhighlight>

== 实际应用场景 ==
=== 场景1：文件复制 ===
通过组合 <code>FileInputStream</code> 和 <code>FileOutputStream</code> 实现文件复制：

<syntaxhighlight lang="java">
import java.io.*;

public class FileCopy {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream("source.jpg");
             FileOutputStream fos = new FileOutputStream("target.jpg")) {
            byte[] buffer = new byte[4096];
            int length;
            while ((length = fis.read(buffer)) > 0) {
                fos.write(buffer, 0, length);
            }
            System.out.println("文件复制完成");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 场景2：校验文件头 ===
通过读取文件头部字节判断文件类型：

<syntaxhighlight lang="java">
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class FileTypeChecker {
    public static boolean isPng(FileInputStream fis) throws IOException {
        byte[] header = new byte[8];
        return fis.read(header) == 8 && 
               header[0] == (byte) 0x89 && 
               header[1] == 'P' && 
               header[2] == 'N' && 
               header[3] == 'G';
    }
}
</syntaxhighlight>

== 性能优化 ==
* '''缓冲区大小'''：根据文件大小调整缓冲区（通常 4KB-8KB 为佳）
* '''批量读取'''：优先使用 <code>read(byte[])</code> 而非单字节读取
* '''资源释放'''：使用 try-with-resources 确保流关闭

== 常见问题 ==
=== Q1: 如何处理大文件？ ===
使用固定大小缓冲区循环读取，避免一次性加载整个文件：
<syntaxhighlight lang="java">
while ((bytesRead = fis.read(buffer)) != -1) {
    // 分段处理
}
</syntaxhighlight>

=== Q2: 为什么读取中文出现乱码？ ===
<code>FileInputStream</code> 不处理编码，需配合 <code>InputStreamReader</code>：
<syntaxhighlight lang="java">
new InputStreamReader(fis, "UTF-8");
</syntaxhighlight>

== 类关系图 ==
<mermaid>
classDiagram
    InputStream <|-- FileInputStream
    FileInputStream : +FileInputStream(String name)
    FileInputStream : +read() int
    FileInputStream : +read(byte[] b) int
    FileInputStream : +close() void
</mermaid>

== 数学表示 ==
读取效率对比（设文件大小为 <math>N</math> 字节）：
* 单字节读取时间复杂度：<math>O(N)</math>
* 缓冲区大小为 <math>B</math> 时：<math>O(\lceil N/B \rceil)</math>

== 总结 ==
<code>FileInputStream</code> 是 Java 中处理二进制文件的基础工具类。理解其字节流特性、掌握缓冲读取方法和资源管理规范，能够高效实现文件操作功能。对于文本文件处理，建议结合字符流类以提高开发效率。

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