在Java中检测EOF（End of File）

概述

文件结束（EOF）是指在读取文件时到达文件末尾的状态。理解EOF检测至关重要，因为在某些应用中，我们可能需要读取配置文件、处理数据或验证文件。在Java中，有多种方法可以检测EOF。

本教程将探讨Java中检测EOF的几种方法。

1. 示例设置

在继续之前，我们先创建一个包含测试数据的示例文本文件：

@Test
@Order(0)
public void prepareFileForTest() {
    File file = new File(pathToFile);

    if (!file.exists()) {
        try {
            file.createNewFile();
            FileWriter writer = new FileWriter(file);
            writer.write(LOREM_IPSUM);
            writer.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这个方法必须在其他方法之前运行，以确保测试文件存在。因此，我们添加了@Order(0)注解。

2. 使用FileInputStream检测EOF

首先，我们将使用FileInputStream，它是InputStream类的子类。

read()方法通过逐字节读取数据，当达到EOF时，它会返回-1。

让我们读取测试文件直到文件末尾，并将数据存储在ByteArrayOutputStream对象中：

String readWithFileInputStream(String pathFile) throws IOException {
    try (FileInputStream fis = new FileInputStream(pathFile);
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream()) {
        int data;
        while ((data = fis.read()) != -1) {
            baos.write(data);
        }
        return baos.toString();
    }
}

现在，我们编写单元测试以确保测试通过：

@Test
@Order(1)
public void givenDummyText_whenReadWithFileInputStream_thenReturnText() {
    try {
        String actualText = eofDetection.readWithFileInputStream(pathToFile);
        assertEquals(LOREM_IPSUM, actualText);
    } catch (IOException e) {
        fail(e.getMessage());
    }
}

FileInputStream的优点在于效率——非常快速。不幸的是，它没有按行读取文本的方法，所以在读取文本文件时，我们必须将字节转换为字符。

因此，这种方法适用于读取二进制数据，并提供了处理字节对字节操作的灵活性。然而，如果我们想以结构化的格式读取文本数据，就需要更多地进行数据转换代码。

3. 使用BufferedReader检测EOF

BufferedReader是java.io包中的一个类，用于从输入流读取文本。BufferedReader的工作原理是缓冲或临时存储内存中的数据。

BufferedReader有一个readLine()方法，按行读取文件，并在达到EOF时返回null值：

String readWithBufferedReader(String pathFile) throws IOException {
    try (FileInputStream fis = new FileInputStream(pathFile);
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis);
        BufferedReader reader = new BufferedReader(isr)) {
        StringBuilder actualContent = new StringBuilder();
        String line;
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            actualContent.append(line);
        }
        return actualContent.toString();
    }
}

这里，readLine()方法逐行读取文件内容，然后将结果存储在actualContent变量中，直到它返回null值，表示到达EOF。

接下来，我们做测试以确保结果的准确性：

@Test
@Order(2)
public void givenDummyText_whenReadWithBufferedReader_thenReturnText() {
    try {
        String actualText = eofDetection.readWithBufferedReader(pathToFile);
        assertEquals(LOREM_IPSUM, actualText);
    } catch (IOException e) {
        fail(e.getMessage());
    }
}

由于有readLine()方法，这种方法非常适合以CSV等结构化格式读取文本数据。然而，它不适合读取二进制数据。

4. 使用Scanner检测EOF

Scanner是java.util包中的一个类，可用于读取不同类型的数据，如文本、整数等。

Scanner提供了一个hasNext()方法，用于读取整个文件的内容，直到返回false值，这表明已达到EOF：

String readWithScanner(String pathFile) throws IOException{
    StringBuilder actualContent = new StringBuilder();
    File file = new File(pathFile);
    Scanner scanner = new Scanner(file);
    while (scanner.hasNext()) {
        String line = scanner.nextLine();
        actualContent.append(line);
    }
    return actualContent.toString();
}

我们可以观察到scanner如何读取文件，只要hasNext()评估为true。这意味着我们可以使用nextLine()方法从scanner获取字符串值，直到hasNext()评估为false，表示已到达EOF。

让我们测试以确保方法正确工作：

@Test
@Order(3)
public void givenDummyText_whenReadWithScanner_thenReturnText() {
    try {
        String actualText = eofDetection.readWithScanner(pathToFile);
        assertEquals(LOREM_IPSUM, actualText);
    } catch (IOException e) {
        fail(e.getMessage());
    }
}

这种方法的优点是灵活性高，可以轻松读取各种类型的数据，但不太适合处理二进制数据。性能可能略低于BufferedReader，并且不适用于读取二进制数据。

5. 使用FileChannel和ByteBuffer检测EOF

FileChannel和ByteBuffer是Java NIO（新I/O）中的类，是对传统I/O的改进。

FileChannel用于处理文件输入和输出操作，而ByteBuffer则用于高效处理以字节数组形式的二进制数据。

对于EOF检测，我们将使用这两个类——FileChannel读取文件，ByteBuffer存储结果。我们的方法是读取缓冲区，直到它返回-1，这表示文件末尾（EOF）：

String readFileWithFileChannelAndByteBuffer(String pathFile) throws IOException {
    try (FileInputStream fis = new FileInputStream(pathFile);
        FileChannel channel = fis.getChannel()) {
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate((int) channel.size());
        while (channel.read(buffer) != -1) {
            buffer.flip();
            buffer.clear();
        }
        return StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer).toString();
    }
}

这次，我们不需要使用StringBuilder，因为我们可以通过转换或解码后的ByteBuffer对象获取读取文件的结果。

再次测试以确保方法有效：

@Test
@Order(4)
public void givenDummyText_whenReadWithFileChannelAndByteBuffer_thenReturnText() {
    try {
        String actualText = eofDetection.readFileWithFileChannelAndByteBuffer(pathToFile);
        assertEquals(LOREM_IPSUM, actualText);
    } catch (IOException e) {
        fail(e.getMessage());
    }
}

这种方法在从文件读取或写入数据时具有很高的性能，适合随机访问，并支持映射的ByteBuffer。然而，其使用更为复杂，需要仔细管理缓冲区。

它特别适合阅读二进制数据和需要随机文件访问的应用程序。

6. FileInputStream vs. BufferedReader vs. Scanner vs. FileChannel和ByteBuffer

以下是四种方法之间的比较：

特性	FileInputStream	BufferedReader	Scanner	FileChannel 和 ByteBuffer
数据类型	二进制	结构化文本	结构化文本	二进制
性能	好	好	好	优秀
灵活性	高	中	高	低
易用性	低	高	高	低

7. 结论

在这篇文章中，我们学习了Java中检测EOF的四种方法。

每种方法都有其优缺点。选择取决于我们的应用程序的具体需求，包括是否涉及读取结构化文本或二进制数据，以及在我们的用例中性能的重要性。

如往常一样，完整的源代码可在GitHub上找到。