Java DataOutputStream

什么是DataOutputStream？

DataOutputStream是Java IO包中的一个重要类，它允许应用程序以机器无关的方式将Java基本数据类型写入输出流。简单来说，它可以将Java的基本数据类型（如int、double、boolean等）转换成字节序列并输出到文件或网络中。

DataOutputStream实现了DataOutput接口，并继承自FilterOutputStream类，是一种装饰器模式的应用。

备注

DataOutputStream的主要作用是将各种Java数据类型转换为字节序列，使得数据可以被保存或传输。

DataOutputStream的基本用法

创建DataOutputStream对象

要使用DataOutputStream，首先需要创建一个OutputStream对象（如FileOutputStream），然后将其包装在DataOutputStream中：

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

public class DataOutputStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("data.bin");
             DataOutputStream dos = new DataOutputStream(fos)) {
            
            // 使用DataOutputStream写入数据...
            
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

写入基本数据类型

DataOutputStream提供了多种方法来写入不同的数据类型：

try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("data.bin");
     DataOutputStream dos = new DataOutputStream(fos)) {
    
    // 写入基本数据类型
    dos.writeInt(100);        // 写入整数
    dos.writeDouble(3.14159); // 写入双精度浮点数
    dos.writeBoolean(true);   // 写入布尔值
    dos.writeChar('A');       // 写入字符
    dos.writeUTF("Hello");    // 写入UTF-8编码的字符串
    
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

DataOutputStream的重要方法

DataOutputStream提供了多种写入数据的方法：

方法	描述
write(int b)	将指定的字节写入输出流
writeBoolean(boolean v)	以单字节值写入布尔值
writeByte(int v)	将一个字节写入输出流
writeShort(int v)	将短整数写入输出流（2字节）
writeChar(int v)	将字符写入输出流（2字节）
writeInt(int v)	将整数写入输出流（4字节）
writeLong(long v)	将长整数写入输出流（8字节）
writeFloat(float v)	将浮点数写入输出流（4字节）
writeDouble(double v)	将双精度浮点数写入输出流（8字节）
writeBytes(String s)	将字符串作为字节序列写入
writeChars(String s)	将字符串中的每个字符以2字节形式写入
writeUTF(String s)	使用UTF-8编码写入字符串
flush()	刷新输出流
size()	返回已写入的总字节数

提示

writeUTF()方法特别适合用于存储需要跨平台或跨语言共享的文本数据，因为UTF-8编码是一种广泛支持的字符编码方式。

完整示例：写入和读取数据

以下是一个完整的示例，演示如何使用DataOutputStream写入数据，然后使用DataInputStream读取数据：

import java.io.*;

public class DataStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 写入示例数据
        writeData();
        
        // 读取并显示数据
        readData();
    }
    
    private static void writeData() {
        try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
                new FileOutputStream("student.dat"))) {
            
            // 写入学生信息
            dos.writeInt(1001);           // 学号
            dos.writeUTF("张三");         // 姓名
            dos.writeBoolean(true);       // 性别（true表示男性）
            dos.writeDouble(85.5);        // 平均成绩
            
            dos.writeInt(1002);
            dos.writeUTF("李四");
            dos.writeBoolean(false);
            dos.writeDouble(90.5);
            
            System.out.println("数据已成功写入文件！");
            
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    private static void readData() {
        try (DataInputStream dis = new DataInputStream(
                new FileInputStream("student.dat"))) {
            
            // 读取并显示学生信息
            while (dis.available() > 0) {
                int id = dis.readInt();
                String name = dis.readUTF();
                boolean gender = dis.readBoolean();
                double avgScore = dis.readDouble();
                
                System.out.println("学号: " + id);
                System.out.println("姓名: " + name);
                System.out.println("性别: " + (gender ? "男" : "女"));
                System.out.println("平均成绩: " + avgScore);
                System.out.println("------------------");
            }
            
        } catch (EOFException e) {
            System.out.println("已读取所有数据");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

输出结果：

数据已成功写入文件！
学号: 1001
姓名: 张三
性别: 男
平均成绩: 85.5
------------------
学号: 1002
姓名: 李四
性别: 女
平均成绩: 90.5
------------------

DataOutputStream的工作原理

DataOutputStream在内部会按照特定的格式将Java基本数据类型转换为字节序列。例如：

• writeInt()方法会将一个int值（4字节）按照大端字节序写入
• writeUTF()方法会先写入字符串的字节长度（2字节），然后写入UTF-8编码的字符串内容

这种转换是平台无关的，意味着在一个平台上写入的数据可以在另一个平台上正确读取。

实际应用场景

1. 保存游戏数据

游戏开发中常常需要保存玩家数据，如等级、分数、道具等信息：

public void saveGameProgress(String fileName, Player player) {
    try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
            new FileOutputStream(fileName))) {
        
        dos.writeUTF(player.getName());
        dos.writeInt(player.getLevel());
        dos.writeInt(player.getScore());
        dos.writeDouble(player.getHealth());
        
        // 保存道具列表
        dos.writeInt(player.getItems().size());
        for (Item item : player.getItems()) {
            dos.writeInt(item.getId());
            dos.writeUTF(item.getName());
        }
        
        System.out.println("游戏进度已保存");
        
    } catch (IOException e) {
        System.err.println("保存游戏进度失败: " + e.getMessage());
    }
}

2. 网络通信

在网络编程中，可以使用DataOutputStream将数据发送给服务器或客户端：

public void sendMessage(Socket socket, Message message) {
    try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
            socket.getOutputStream())) {
        
        dos.writeByte(message.getType());
        dos.writeUTF(message.getContent());
        dos.writeLong(message.getTimestamp());
        
    } catch (IOException e) {
        System.err.println("发送消息失败: " + e.getMessage());
    }
}

3. 数据导出

将数据库或应用程序中的数据导出到二进制文件：

public void exportEmployees(List<Employee> employees, String fileName) {
    try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
            new BufferedOutputStream(
                new FileOutputStream(fileName)))) {
        
        dos.writeInt(employees.size());
        
        for (Employee emp : employees) {
            dos.writeInt(emp.getId());
            dos.writeUTF(emp.getName());
            dos.writeDouble(emp.getSalary());
            dos.writeUTF(emp.getDepartment());
            dos.writeLong(emp.getHireDate().getTime());
        }
        
        System.out.println("成功导出" + employees.size() + "名员工数据");
        
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

注意事项和最佳实践

1. 始终关闭数据流

使用try-with-resources语句确保数据流正确关闭：

try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("file.dat"))) {
    // 使用dos写入数据
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

2. 使用BufferedOutputStream提高性能

对于大量数据写入，可以使用BufferedOutputStream提高性能：

try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
        new BufferedOutputStream(
            new FileOutputStream("file.dat")))) {
    // 使用dos写入大量数据
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

3. 记录数据结构

由于二进制数据没有自描述性，建议记录数据的结构，以便正确读取：

// 写入数据头或版本信息
dos.writeInt(1); // 版本号
dos.writeInt(recordCount); // 记录数量

4. 处理异常

正确处理可能出现的IOException：

try {
    // 使用DataOutputStream
} catch (EOFException e) {
    // 文件结束异常处理
} catch (IOException e) {
    // 其他IO异常处理
}

警告

使用DataOutputStream写入的数据只能由DataInputStream正确读取，不应该直接用其他方式打开这类二进制文件。

总结

DataOutputStream是Java IO体系中非常重要的一个类，它允许我们以平台无关的方式将Java基本数据类型写入输出流。通过使用DataOutputStream，我们可以：

1. 以二进制形式存储各种Java数据类型
2. 保证数据在不同平台之间的一致性
3. 实现数据的高效存储和传输
4. 开发各种需要持久化数据的应用程序

理解和掌握DataOutputStream的使用对于开发需要数据存储和交换功能的Java应用程序至关重要。

练习题

1. 创建一个程序，使用DataOutputStream保存一个学生列表，包含学号、姓名、年龄和成绩四项信息。然后使用DataInputStream读取并显示这些信息。

2. 修改上述程序，增加一个功能，可以根据学号查找特定学生的信息。

3. 编写一个简单的记事本程序，使用DataOutputStream保存笔记内容及其创建日期，并能够使用DataInputStream读取显示。

4. 实现一个简单的聊天程序，使用DataOutputStream通过Socket发送消息，包含消息类型、内容和时间戳。

扩展阅读

• Java官方文档 - DataOutputStream
• Java IO系列 - DataInputStream与DataOutputStream

通过本文的学习，你应该已经掌握了DataOutputStream的基本用法和应用场景。在实际开发中，它是处理二进制数据的强大工具，特别适合需要平台无关性的数据交换场景。