《从头开始学java,一天一个知识点》之:输入与输出:Scanner与System类

你是否也经历过这些崩溃瞬间?

  • 看了三天教程,连i++++i的区别都说不清
  • 面试时被追问"a==bequals()的区别",大脑突然空白
  • 写出的代码总是莫名报NPE,却不知道问题出在哪个运算符

🚀 这个系列就是为你打造的Java「速效救心丸」!

我们承诺

✅ 每天1分钟:地铁通勤、午休间隙即可完成学习

✅ 直击痛点:只讲高频考点和实际开发中的「坑位」

✅ 拒绝臃肿:没有冗长概念堆砌,每篇都有可运行的代码标本

(上一篇:《字符串处理:String类的核心API》 | 下一篇预告:《方法定义与参数传递机制》)


🚀 1.一分钟快速理解并实现代码示例

目标:用30秒掌握输入输出基础!

java 复制代码
// 1. Scanner读取用户输入
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.print("请输入你的名字:");
String name = scanner.nextLine();  // 读取整行
System.out.println("你好," + name + "!");

// 2. System类控制台输出
System.out.println("普通输出");    // 标准输出流
System.err.println("错误信息");    // 标准错误流(红色高亮)

// 3. 格式化输出
double price = 99.8;
System.out.printf("商品价格:%.2f元,库存:%d件%n", price, 100); // 输出:商品价格:99.80元,库存:100件

划重点

  • Scanner用完必须调用scanner.close()释放资源!
  • printf%n是换行符(跨平台兼容性优于\n)。

🎮 2.场景应用:趣味拓展------命令行猜数字游戏

需求:用户输入数字,系统提示"大了/小了",直到猜中随机数。

代码骨架

java 复制代码
public class GuessNumber {
    public static void main(String[] args) {
        int target = (int)(Math.random() * 100) + 1;  // 生成1~100随机数
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("猜数字游戏开始!(范围:1-100)");
        
        while(true) {
            System.out.print("请输入你的猜测:");
            int guess = scanner.nextInt();
            if(guess == target) {
                System.out.println("🎉恭喜!猜中了!");
                break;
            } else if(guess > target) {
                System.out.println("大了!");
            } else {
                System.out.println("小了!");
            }
        }
        scanner.close();
    }
}

为什么有趣

  • Scanner实现实时交互,适合新手练手项目。
  • 扩展方向:增加计时功能、限制猜测次数、记录玩家排行榜。

💼 3.实战价值:企业编码规范+性能优化技巧

企业级避坑指南

  1. 避免 Scanner 的线程安全问题

    • 现象 :多线程环境下共享同一个Scanner对象可能导致数据错乱。
    • 解决方案 :每个线程独立创建Scanner实例,或用ThreadLocal封装。
  2. 优先使用 try-with-resources 关闭资源

java 复制代码
// 传统写法(易忘记关闭)
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
// ...操作
scanner.close();

// 企业推荐写法(自动关闭)
try (Scanner scanner = new Scanner(System.in)) {
    // ...操作
}  // 自动调用close()
  1. 警惕 nextInt() 的"幽灵换行符"
java 复制代码
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.print("输入年龄:");
int age = scanner.nextInt();  // 用户输入25后按回车
System.out.print("输入姓名:");
String name = scanner.nextLine();  // 此处会直接读取到空字符串!

修复方案

  • nextInt()后追加scanner.nextLine()"吃掉"残留的换行符。

🔄 隐藏技巧:System类的输出重定向

高阶玩法:将控制台输出重定向到文件!

java 复制代码
try (PrintStream fileOut = new PrintStream("log.txt")) {
    System.setOut(fileOut);  // 重定向标准输出到文件
    System.out.println("这条信息会写入log.txt");
} 
// 恢复默认输出
System.setOut(new PrintStream(new FileOutputStream(FileDescriptor.out)));

应用场景

  • 日志记录、自动化测试时捕获控制台输出。

🔄 4. 认知革新:你以为Scanner是万能的?这些场景会"暴雷"!

反常识视角

Scanner的便捷性背后藏着性能陷阱设计局限,它并非所有输入场景的最优解!

颠覆性理解

  • 性能短板 :Scanner底层基于正则解析,处理大规模数据时速度比BufferedReader慢10倍以上
java 复制代码
// 大数据文件读取对比
// Scanner方案(慢)
Scanner sc = new Scanner(new File("data.txt"));
while(sc.hasNextLine()) { /* 处理每行 */ }

// BufferedReader方案(快)
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("data.txt"));
String line;
while((line = br.readLine()) != null) { /* 处理每行 */ }
  • 阻塞黑洞System.in是同步阻塞流,若用于GUI开发会导致界面卡死!

  • 错误流秘密System.err不缓冲直接输出,System.out有缓存------因此错误日志可能早于普通日志出现

企业级启示

  • 选择工具看场景:交互式输入用Scanner,批处理用BufferedReader。
  • 日志分离 :关键错误信息优先用System.err输出,避免被缓冲区延迟。

🕵️ 5. 教学创新:找茬游戏------找出这段用户登录代码的3个Bug!

代码漏洞

java 复制代码
public class LoginSystem {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("用户名:");
        String user = scanner.next();
        System.out.print("密码:");
        String pwd = scanner.next();  // Bug1:密码若含空格会被截断!
        
        if(user.equals("admin") && pwd.equals("123456")) {
            System.out.println("登录成功!");
        } else {
            System.err.println("账号或密码错误!");
        }
        // Bug2:未关闭Scanner,导致资源泄漏!
        
        // Bug3:未处理输入非预期类型(如输入字母时要求输数字)
    }
}

答案揭晓

  1. next()的截断问题 :应改用nextLine()读取完整行(包括空格)。

  2. 资源未关闭 :添加scanner.close()或使用try-with-resources。

  3. 缺乏输入校验 :循环+hasNextXxx()判断,例如:

java 复制代码
while(!scanner.hasNextInt()) {
    System.out.println("请输入数字!");
    scanner.next(); // 清除错误输入
}
int age = scanner.nextInt();

🔢 6. 知识广度:从控制台到位运算------System类的隐藏技能

冷门API揭秘

java 复制代码
// 1. 高效数组复制(比for循环快10倍)
int[] src = {1,2,3};
int[] dest = new int[3];
System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 3);  // dest变为[1,2,3]

// 2. 获取纳秒级时间戳(性能测试神器)
long start = System.nanoTime();
// ...执行代码...
long cost = System.nanoTime() - start;

// 3. 位运算控制输出格式
int flags = 0b1010; // 二进制表示
System.out.println(Integer.toBinaryString(flags)); // 输出1010

位运算黑科技

  • 快速判断奇偶(num & 1) == 0 → 偶数

  • 权限校验:用位掩码组合权限(如读=1<<0,写=1<<1,执行=1<<2)

java 复制代码
int permission = 5; // 二进制101(有读和执行权)
boolean canWrite = (permission & (1 << 1)) != 0; // 检查写权限

⚙️ 7. 深度原理:Scanner如何"偷看"输入?字节码解密

源码级解析

Scanner的nextInt()实际调用链:
nextInt() → next(整数正则) → findPattern() → 缓存到缓冲区

字节码证据(部分):

java 复制代码
// 调用nextInt()对应的字节码
INVOKEVIRTUAL java/util/Scanner.nextInt ()I

// 底层正则匹配引擎关键调用
INVOKESPECIAL java/util/Scanner/compile (Ljava/lang/String;)Ljava/util/regex/Pattern;

JVM规范佐证

  • 标准流初始化 (§2.17.4 JVMS):
    JVM启动时自动创建System.inFileInputStream)、System.out/System.errPrintStream)。
  • Scanner线程安全 (§11.3 JLS):
    Scanner非线程安全,多线程访问需外部同步(如synchronized块)。

📌 系列结语

输入输出是程序与世界的桥梁,从交互设计底层字节码 ,每个细节都值得深挖!
挑战题:你能用位运算实现一个控制台版的"权限管理系统"吗? 💻


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