Java 中的文件處理：綜合指南

簡介

文件處理是任何程式語言的重要組成部分。在 Java 中，java.io 和 java.nio 套件提供了用於讀取和寫入檔案（文字和二進位）的強大類別。本指南涵蓋了 Java 檔案處理的基礎知識，包括範例、挑戰和技巧，可協助您掌握主題。

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1.讀取與寫入文字檔

讀取文字檔

Java提供了多種讀取文字檔案的方法，但最常見、最簡單的方法是使用BufferedReader和FileReader。

範例：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class TextFileReader {
    public static void main(String[] args) {
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("example.txt"))) {
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

重點：

• BufferedReader 有效率地逐行讀取文字。
• try-with-resources 語句確保資源自動關閉。

寫入文字檔

使用 BufferedWriter 和 FileWriter 寫入文字檔案同樣簡單。

範例：

import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class TextFileWriter {
    public static void main(String[] args) {
        try (BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter("example.txt"))) {
            writer.write("Hello, World!");
            writer.newLine();
            writer.write("This is a text file.");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

挑戰：寫一個 Java 程序，逐行讀取文字檔案並計算檔案中的單字數。

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2.讀寫二進位

二進位檔案需要不同的方法，因為它們不是人類可讀的。 Java 的 FileInputStream 和 FileOutputStream 類別非常適合讀取和寫入二進位資料。

讀取二進位檔案

範例：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class BinaryFileReader {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream inputStream = new FileInputStream("example.dat")) {
            int byteData;
            while ((byteData = inputStream.read()) != -1) {
                System.out.print(byteData + " ");
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

重點：

• FileInputStream 逐字節讀取資料。
• 對於影像或序列化物件等檔案很有用。

寫入二進位檔案

範例：

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class BinaryFileWriter {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("example.dat")) {
            outputStream.write(65); // Writes a single byte to the file
            outputStream.write(new byte[]{66, 67, 68}); // Writes multiple bytes to the file
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

挑戰：編寫一個程序，將二進位（如圖像）從一個位置複製到另一個位置。

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3.從 ZIP 檔案讀取

Java 的 java.util.zip 套件可讓您使用 ZIP 檔案。您可以使用 ZipInputStream 從 ZIP 檔案中提取檔案。

範例：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.zip.ZipEntry;
import java.util.zip.ZipInputStream;

public class ZipFileReader {
    public static void main(String[] args) {
        try (ZipInputStream zipStream = new ZipInputStream(new FileInputStream("example.zip"))) {
            ZipEntry entry;
            while ((entry = zipStream.getNextEntry()) != null) {
                System.out.println("Extracting: " + entry.getName());
                FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(entry.getName());
                byte[] buffer = new byte[1024];
                int len;
                while ((len = zipStream.read(buffer)) > 0) {
                    outputStream.write(buffer, 0, len);
                }
                outputStream.close();
                zipStream.closeEntry();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

重點：

• ZipInputStream 從 ZIP 檔案中讀取條目。
• 可以使用循環來提取每個條目（檔案或目錄）。

挑戰：編寫一個 Java 程序，從 ZIP 檔案中讀取所有 .txt 檔案並將其內容列印到控制台。

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4.寫入 Office 檔案

Java 本身不支援寫入 Microsoft Office 檔案（例如 .docx 或 .xlsx），但可以使用 Apache POI 等程式庫來實現此目的。

寫入 Excel 檔案

範例：

import org.apache.poi.ss.usermodel.*;
import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFWorkbook;

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class ExcelFileWriter {
    public static void main(String[] args) {
        Workbook workbook = new XSSFWorkbook();
        Sheet sheet = workbook.createSheet("Sheet1");

        Row row = sheet.createRow(0);
        Cell cell = row.createCell(0);
        cell.setCellValue("Hello, Excel!");

        try (FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("example.xlsx")) {
            workbook.write(outputStream);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

挑戰：寫一個 Java 程序，建立一個包含多個工作表的 Excel 文件，每個工作表包含一個資料表。

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5.讀取與寫入 XML 檔

Java 提供了多種處理 XML 檔案的方法。 javax.xml.parsers 套件通常用於此目的。

讀取 XML 檔案

範例：

import javax.xml.parsers.DocumentBuilder;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory;
import org.w3c.dom.Document;
import org.w3c.dom.NodeList;

import java.io.File;

public class XMLFileReader {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            File file = new File("example.xml");
            DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
            DocumentBuilder builder = factory.newDocumentBuilder();
            Document doc = builder.parse(file);

            NodeList nodeList = doc.getElementsByTagName("tagname");
            for (int i = 0; i 



<h4>
  
  
  <strong>寫入 XML 檔案</strong>
</h4>

<p><strong>範例：</strong><br>
</p>

<pre class="brush:php;toolbar:false">import javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory;
import javax.xml.parsers.ParserConfigurationException;
import javax.xml.transform.*;
import javax.xml.transform.dom.DOMSource;
import javax.xml.transform.stream.StreamResult;
import org.w3c.dom.Document;
import org.w3c.dom.Element;

import java.io.File;

public class XMLFileWriter {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
            DocumentBuilder builder = factory.newDocumentBuilder();
            Document doc = builder.newDocument();

            Element root = doc.createElement("root");
            doc.appendChild(root);

            Element child = doc.createElement("child");
            child.appendChild(doc.createTextNode("Hello, XML!"));
            root.appendChild(child);

            TransformerFactory transformerFactory = TransformerFactory.newInstance();
            Transformer transformer = transformerFactory.newTransformer();
            transformer.setOutputProperty(OutputKeys.INDENT, "yes");

            DOMSource source = new DOMSource(doc);
            StreamResult result = new StreamResult(new File("example.xml"));

            transformer.transform(source, result);
        } catch (ParserConfigurationException | TransformerException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

挑戰：建立一個 Java 程序，讀取 XML 設定檔並以人類可讀的格式輸出設定。

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6.文件 I/O 中的異常處理

處理檔案時，由於檔案遺失、權限錯誤或意外的資料格式等問題，異常很常見。正確的異常處理對於健壯的程序至關重要。

常見 I/O 異常

• FileNotFoundException: 嘗試開啟不存在的檔案時發生。
• IOException： I/O 失敗的一般異常，例如讀取或寫入錯誤。

最佳實務：

• 使用 try-with-resources：這可以確保即使發生異常，檔案也能正確關閉。
• 特定的捕獲區塊：分別處理不同的異常以提供有意義的錯誤訊息。
• 日誌記錄：始終記錄異常以幫助診斷生產中的問題。

範例：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class FileExceptionHandling {
    public static void main(String[] args) {
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("example.txt"))) {
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("An I/O error occurred: " + e.getMessage());
        }
    }
}

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Conclusion

File handling in Java is a powerful feature, enabling you to work with various file types, from simple text files to complex XML and binary files. By mastering these techniques, you'll be well-equipped to handle any file-based tasks in your Java applications.

Final Challenge: Combine reading and writing techniques to create a program that reads data from an Excel file, processes it, and then writes the results to a new XML file.

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Tips & Tricks:

• Buffering: Always use buffering (BufferedReader, BufferedWriter) for large files to improve performance.
• File Paths: Use Paths and Files classes from java.nio.file for more modern and flexible file handling.
• UTF-8 Encoding: Always specify character encoding when dealing with text files to avoid encoding issues.

Happy coding!

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