【Java】 Java 中的 System.in.read() 详解

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我听见有人猜
你是敌人潜伏的内线
和你相知多年
我确信对你的了解
你舍命救我画面
一一在眼前浮现
司空见惯了鲜血
你忘记你本是娇娆的红颜
感觉你我彼此都那么依恋
                      许嵩《内线》

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在 Java 编程中，System.in.read() 是用于从控制台读取输入的一个基本方法。它可以读取用户输入的字节数据并返回，通常在编写交互式命令行程序时使用。虽然相对于更高级的输入处理方式（如 Scanner 或 BufferedReader），System.in.read() 显得较为低级，但它是理解 Java 输入输出（I/O）流的重要基础。

在本文中，我们将深入探讨 System.in.read() 的工作原理、使用方法、适用场景以及它的局限性，并介绍一些更高级的输入处理方式。

1. 什么是 System.in.read()？

System.in.read() 是 Java 中用于从标准输入（通常是键盘）读取单个字节的方法。System.in 是一个标准输入流，它被映射到键盘输入，使用字节流 InputStream 类来读取输入。

System.in.read() 有多个重载版本，其中最基础的版本是读取一个字节并返回该字节的 ASCII 值。也可以将输入存储在字节数组中，方便处理更复杂的输入场景。

方法签名：

public abstract int read() throws IOException

该方法返回类型为 int，用于返回从输入流中读取的单个字节的 ASCII 码（0-255），当读取到流的末尾时，会返回 -1 表示输入结束。

2. 基本用法

下面是 System.in.read() 的一个简单示例，展示如何从控制台读取单个字符并将其 ASCII 值打印出来。

示例 1：读取单个字符

import java.io.IOException;

public class ReadExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println("请输入一个字符：");
            int input = System.in.read();  // 读取单个字符
            System.out.println("你输入的字符是：" + (char) input);
            System.out.println("该字符的 ASCII 值是：" + input);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

示例输出：

请输入一个字符：
A
你输入的字符是：A
该字符的 ASCII 值是：65

在这个例子中，用户输入了字符 A，System.in.read() 返回的是字符 A 的 ASCII 码 65。我们通过强制类型转换 (char) input 将返回的 ASCII 码转换回字符，并输出该字符。

3. 读取多个字符

虽然 System.in.read() 可以读取单个字节，但在实际开发中，往往需要读取多个字符或整个输入行。为了简化多个字符的读取，可以使用 read(byte[] b) 方法，它将读取的字节存储在字节数组中。

示例 2：读取多个字符

import java.io.IOException;

public class MultiCharReadExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            byte[] inputBuffer = new byte[100];  // 创建字节数组
            System.out.println("请输入一些字符：");
            int numBytes = System.in.read(inputBuffer);  // 读取多个字符
            String input = new String(inputBuffer, 0, numBytes - 1);  // 转换为字符串
            System.out.println("你输入的是：" + input);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

示例输出：

请输入一些字符：
Hello, World!
你输入的是：Hello, World!

在这个例子中，System.in.read(inputBuffer) 会读取最多 100 个字节（取决于用户输入），然后我们将这些字节转换为字符串并输出。注意：因为 System.in.read() 会将换行符也包括在内，所以我们使用 numBytes - 1 来去掉换行符。

4. System.in.read() 的工作原理

System.in 是 Java 标准库中的静态输入流，类型为 InputStream，它默认映射到标准输入设备（通常是控制台）。System.in.read() 直接从输入流中读取一个字节的数据，这个字节通常是用户在控制台输入的字符。

每次调用 read() 时，程序会等待用户输入，然后将输入的第一个字节返回。如果用户输入的是多个字符（比如一行字符串），read() 只会处理其中的第一个字符。其他输入会留在缓冲区中，等待后续读取。

输入缓冲区

在大多数操作系统中，标准输入是缓冲的。也就是说，用户输入的数据首先会被存储在缓冲区中，直到遇到换行符（如按下 Enter 键）或者缓冲区满。Java 的 System.in.read() 会一次从缓冲区中读取一个字节，直到数据读取完成。

5. System.in.read() 的局限性

尽管 System.in.read() 是一个直接和简洁的输入方法，但它在实际开发中的局限性使得它不常被用于复杂的输入场景：

5.1 单字节读取

System.in.read() 只能一次读取一个字节的数据，处理较大的输入时显得笨拙和低效。虽然可以通过 read(byte[] b) 读取多个字节，但在实际使用中，处理起来仍然较为麻烦。

5.2 输入处理复杂

每次调用 System.in.read() 时，程序只读取一个字节的 ASCII 码。如果用户输入的是一行文本，开发者需要手动处理多个字节的拼接、转换和解析。这使得处理用户输入变得冗长和不方便。

5.3 缺乏高级功能

System.in.read() 不具备高级输入处理功能，比如按行读取、自动忽略空白符或其他不需要的数据。这种情况下，使用高级的输入处理类（如 Scanner 或 BufferedReader）会更加方便。

6. 使用 Scanner 替代 System.in.read()

对于大多数情况下，Java 开发者会使用更高级的输入处理类，如 Scanner。Scanner 提供了更强大的功能，允许你按行、按词、按整数或浮点数读取数据，简化了输入处理的流程。

使用 Scanner 读取用户输入：

import java.util.Scanner;

public class ScannerExample {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入一行文本：");
        String input = scanner.nextLine();  // 读取整行输入
        System.out.println("你输入的是：" + input);
        scanner.close();
    }
}

使用 Scanner 读取整数：

import java.util.Scanner;

public class ReadIntegerExample {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入一个整数：");
        int number = scanner.nextInt();  // 读取整数
        System.out.println("你输入的整数是：" + number);
        scanner.close();
    }
}

通过使用 Scanner，我们可以轻松读取各种数据类型，并且无需担心单字节读取、缓冲区处理等复杂细节。

7. 使用 BufferedReader 替代 System.in.read()

除了 Scanner 之外，Java 中的 BufferedReader 也是一个非常强大的输入处理类，它可以从标准输入中读取字符，并且支持按行读取，适合处理较大的文本数据。

使用 BufferedReader 读取用户输入：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

public class BufferedReaderExample {
    public static void main(String[] args) {
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        System.out.println("请输入一行文本：");
        try {
            String input = reader.readLine();  // 按行读取输入
            System.out.println("你输入的是：" + input);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

BufferedReader 提供了比 System.in.read() 更高效的读取方式，它将输入流缓冲起来，从而可以按行或按字符读取数据。

8. 总结

System.in.read() 是 Java 中最基本的输入方法，它直接从标准输入流中读取字节数据，返回其 ASCII 码值。虽然它的实现非常简洁，但由于只能处理单字节输入，缺乏高级输入功能，在实际开发中较为少用。通常情况下，Java 开发者会选择更加高效和易用的输入工具，如 Scanner 和 BufferedReader，这些工具提供了按行、按词读取等强大功能，极大简化了输入处理的过程。

通过学习 System.in.read()，我们可以更好地理解 Java I/O 的基本原理，但在实际应用中，为了提高效率和代码可读性，推荐