DataInputStream, DataOutputStream：处理基本类型

1. 为什么需要 DataInputStream 和 DataOutputStream？

在处理文件时，有时需要存的不只是文本，而是结构化数据：数字、布尔值、基本类型数组。比如，你在写一个简单的游戏，想保存用户进度：分数（int）、当前关卡（int）、游戏时间（double）、是否获胜（boolean）。当然，你也可以按文本形式写成：

12345
5
67.5
true

但这既不方便也不安全：字符串需要解析，格式可能“漂移”，且数字占用空间更大。

思路是把数据以“原始”（二进制）形式写入文件，而非转换为文本。为此，Java 提供了两个非常好用的类：

• DataOutputStream — 能将基本类型写入到流。
• DataInputStream — 能从流中读取基本类型。

它们工作在普通字节流（OutputStream/InputStream）之上。也就是说，它们是“上层封装”，不只是写字节，还知道如何把这些字节组装/还原为 int、double、boolean，甚至 String。

它是如何工作的？

普通的 FileOutputStream 可以想象成一条传送带，你需要手动一个字节一个字节地放上去。若要写入整数或字符串，就得自己关心每个元素占多少字节。

DataOutputStream 能让你省心：它就像这条传送带上的机器人。你对它说“写一个数字”或“写一个字符串”，它会自动把数据打包成需要的字节数并写入磁盘。传送带的另一端也有一个机器人 —— DataInputStream —— 它会把这些字节重新还原成原始对象。

为什么这很方便？ 因为你不必再考虑 int、double 或 boolean 各自需要多少字节。数据存储更紧凑，读写更快，而且没有解析错误或格式问题的风险。

2. 示例：写入和读取基本类型

假设我们要保存（一个假想）游戏的结果：玩家姓名（String）、分数（int）、最好用时（double）、是否获胜（boolean）。

将数据写入文件

import java.io.*;

public class SaveGameData {
    public static void main(String[] args) {
        String fileName = "savegame.bin";
        String playerName = "Alice";
        int score = 12345;
        double recordTime = 67.5;
        boolean isWinner = true;

        try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
                new FileOutputStream(fileName))) {
            dos.writeUTF(playerName);    // 写入字符串（UTF-8）
            dos.writeInt(score);         // 写入 int（4 字节）
            dos.writeDouble(recordTime); // 写入 double（8 字节）
            dos.writeBoolean(isWinner);  // 写入 boolean（1 字节）
            System.out.println("数据已成功写入文件！");
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("写入错误：" + e.getMessage());
        }
    }
}

• writeUTF(String) — 以 UTF-8 格式写入字符串（开头包含长度）。
• writeInt(int) — 写入 4 个字节。
• writeDouble(double) — 写入 8 个字节。
• writeBoolean(boolean) — 写入 1 个字节（1 或 0）。
• 所有方法都会自动按正确的格式打包数据。

从文件读取数据

import java.io.*;

public class LoadGameData {
    public static void main(String[] args) {
        String fileName = "savegame.bin";

        try (DataInputStream dis = new DataInputStream(
                new FileInputStream(fileName))) {
            String playerName = dis.readUTF();      // 读取字符串
            int score = dis.readInt();              // 读取 int
            double recordTime = dis.readDouble();   // 读取 double
            boolean isWinner = dis.readBoolean();   // 读取 boolean

            System.out.println("玩家姓名：" + playerName);
            System.out.println("分数：" + score);
            System.out.println("时间：" + recordTime);
            System.out.println("是否获胜：" + isWinner);
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("读取错误：" + e.getMessage());
        }
    }
}

重要提示：
读取顺序必须与写入顺序一致！ 如果先写的是字符串，然后是 int，再接着是 double —— 读取时也必须按相同顺序，否则会得到错误或“乱七八糟”的数据。

3. 支持哪些类型？

DataOutputStream 和 DataInputStream 支持 Java 的所有主要基本类型：

writeBoolean(boolean)

readBoolean()

writeByte(int)

readByte()

writeShort(int)

readShort()

writeChar(int)

readChar()

writeInt(int)

readInt()

writeLong(long)

readLong()

writeFloat(float)

readFloat()

writeDouble(double)

readDouble()

writeUTF(String)

readUTF()

说明：
- 对字符串最常使用 writeUTF/readUTF（先写入字符串长度，再写入 UTF-8 字节）。
- 如果要写入数组，先写数组长度，然后逐个写入元素。

4. 进阶示例：保存基本类型数组

写入数组

int[] scores = {100, 200, 300, 400, 500};
try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
        new FileOutputStream("scores.bin"))) {
    dos.writeInt(scores.length); // 先写入数组长度
    for (int score : scores) {
        dos.writeInt(score);     // 再写入每个元素
    }
}

读取数组

try (DataInputStream dis = new DataInputStream(
        new FileInputStream("scores.bin"))) {
    int length = dis.readInt();      // 读取长度
    int[] scores = new int[length];
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        scores[i] = dis.readInt();   // 读取元素
    }
    // 打印数组
    for (int score : scores) {
        System.out.println(score);
    }
}

为什么要先写长度？
因为在读取时我们并不知道写入了多少个数字。把长度写在开头，让文件格式自解释。

5. 重要注意事项与特性

何时应该使用 DataInputStream/DataOutputStream？

• 当需要保存/加载由基本类型组成的结构化数据时。
• 用于 Java 程序之间（甚至不同语言，只要你了解格式）的二进制数据交换。
• 当强调紧凑性与速度时（例如日志、计算结果、大型数值数组）。

不适合的场景：

• 如果需要人类可读的格式（CSV、JSON、XML）——请使用文本格式。
• 对于具有复杂嵌套的对象——更适合通过 ObjectOutputStream/ObjectInputStream 进行序列化（这是另一个主题）。

缓冲

DataOutputStream 和 DataInputStream 本身不带缓冲。如果你要处理大文件、希望提高性能，请再包一层 BufferedOutputStream/BufferedInputStream：

try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
        new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("data.bin")))) {
    // ...
}

字符串编码

writeUTF/readUTF 使用一种特殊格式：先写入字符串长度（单位：字节），再写入 UTF-8 内容。不要与直接写入字节数组混淆！

异常

读/写操作可能会抛出 IOException，比如文件不可用、损坏或提前结束。当尝试读取超出已写入的数据时，常见异常为 EOFException。务必使用 try-with-resources，或用 try-catch 进行异常处理。

读写顺序

最常见的错误——读写顺序不一致。如果你写入的顺序是：int、double、boolean，而读取时按 double、int、boolean 来读，就会得到错误的数据或抛出异常。

6. 常见错误

错误 1：读写顺序被破坏。 如果你更改了方法调用顺序，数据会被错误读取或抛出异常。比如先写了字符串再写数字，但读取时先尝试读取数字——就会出现格式错误。

错误 2：忘记写入数组长度。 如果你写入了基本类型数组，却没有写入其长度，那么在读取时就不知道要读多少个元素，往往导致错误或在末尾出现“多余”的数据。

错误 3：在文件末尾之后继续读取。 如果读取的数据量超过了写入量，会得到 EOFException（end of file）。

错误 4：用 DataInputStream/DataOutputStream 处理普通文本文件。 这些类并非用于读取普通文本文件（例如用系统记事本创建的文件）。如果你试图通过 readInt() 去读取这样的文件——只会得到毫无意义的数据或报错。

错误 5：未关闭流。 如果不使用 try-with-resources，或不手动关闭流，文件可能会被其他程序占用，或者数据未完全落盘。