Kotlin输入输出

Kotlin输入输出（I/O）是程序与外部环境交互的基础操作，包括从控制台读取输入、向控制台输出数据以及文件读写操作。本文将详细介绍Kotlin中的标准I/O操作和文件I/O操作，适合初学者和需要复习核心概念的高级开发者。

标准输入输出

Kotlin通过标准库提供简洁的I/O操作函数，主要依赖以下方法：

• 输出：`print()`和`println()`
• 输入：`readLine()`、`readln()`和`Scanner`类

控制台输出

使用`print()`和`println()`函数向控制台输出内容，后者会在输出后追加换行符。

fun main() {
    print("Hello, ")  // 不换行
    println("Kotlin!") // 自动换行
    println("1 + 2 = ${1 + 2}") // 字符串模板
}

输出：

Hello, Kotlin!
1 + 2 = 3

控制台输入

Kotlin提供多种输入方式：

1. readLine()

读取整行输入（返回可空String类型）：

fun main() {
    print("Enter your name: ")
    val name = readLine()
    println("Hello, $name!")
}

输入/输出示例：

Enter your name: Alice
Hello, Alice!

2. readln()

Kotlin 1.6+引入的非空版本（直接返回String）：

val age = readln().toInt() // 直接转换为整型

3. Scanner类

适合需要解析特定数据类型时使用：

import java.util.Scanner

fun main() {
    val scanner = Scanner(System.`in`)
    print("Enter 3 numbers: ")
    val a = scanner.nextInt()
    val b = scanner.nextDouble()
    val c = scanner.nextBoolean()
    println("You entered: $a, $b, $c")
}

输入/输出示例：

Enter 3 numbers: 42 3.14 true
You entered: 42, 3.14, true

文件I/O操作

Kotlin通过扩展函数简化了Java的文件操作API。

写入文件

import java.io.File

fun main() {
    // 方式1：直接写入字符串
    File("data.txt").writeText("Hello\nKotlin")
    
    // 方式2：追加内容
    File("data.txt").appendText("\nMore text")
    
    // 方式3：逐行写入集合
    val lines = listOf("First", "Second", "Third")
    File("lines.txt").writeLines(lines)
}

读取文件

fun main() {
    // 读取为单个字符串
    val content = File("data.txt").readText()
    println(content)

    // 按行读取为List
    val lines = File("lines.txt").readLines()
    lines.forEachIndexed { i, line -> println("${i + 1}: $line") }
    
    // 使用useLines处理大文件（自动关闭资源）
    File("large.txt").useLines { seq ->
        seq.take(5).forEach(::println)
    }
}

高级I/O操作

缓冲读写

对于性能敏感场景，应使用缓冲流：

File("data.bin").outputStream().buffered().use {
    it.write("Binary data".toByteArray())
}

File("data.bin").inputStream().buffered().use {
    println(it.readBytes().toString(Charsets.UTF_8))
}

序列化/反序列化

结合Kotlin序列化库处理结构化数据：

@Serializable
data class Person(val name: String, val age: Int)

fun main() {
    val person = Person("Bob", 25)
    // 序列化为JSON
    val json = Json.encodeToString(person)
    File("person.json").writeText(json)
    
    // 从JSON反序列化
    val loaded = Json.decodeFromString<Person>(File("person.json").readText())
    println(loaded)
}

实际应用案例

案例1：配置文件处理器

fun loadConfig(path: String): Map<String, String> {
    return File(path).readLines()
        .filter { it.isNotBlank() && !it.startsWith("#") }
        .associate {
            val (key, value) = it.split("=", limit = 2)
            key.trim() to value.trim()
        }
}

fun saveConfig(path: String, config: Map<String, String>) {
    File(path).writeText(
        config.entries.joinToString("\n") { "${it.key}=${it.value}" }
    )
}

案例2：日志记录器

class FileLogger(private val file: File) {
    init {
        if (!file.exists()) file.createNewFile()
    }
    
    fun log(message: String) {
        file.appendText("${LocalDateTime.now()}: $message\n")
    }
}

性能考虑

通过流程图展示文件处理的最佳实践：

graph TD A[开始I/O操作] --> B{操作类型} B -->|小文件| C[直接readText/writeText] B -->|大文件| D[使用缓冲流] B -->|行处理| E[useLines] C --> F[完成] D --> F E --> F

数学公式示例

当处理二进制数据时，可能需要计算校验和： $\text{Checksum}=\sum _{i=1}^n(byt{e}_{i}mod256)$

总结

Kotlin通过以下方式简化I/O操作：

• 标准I/O：`println()`/`readLine()`快速实现控制台交互
• 文件操作：扩展函数使文件读写更符合Kotlin习惯
• 流处理：提供资源自动管理（`use`块）和缓冲优化
• 类型安全：与Kotlin特性（如空安全、扩展函数）深度集成

建议开发者根据数据规模选择合适的I/O方式，并始终注意资源释放问题。