【Scanner类与BufferedReader深度对比】：选择最适合你的输入读取方式

# 1. 输入流基础知识回顾

在本章中，我们将简要回顾Java输入流的基本概念和工作原理。输入流是Java I/O体系中用于从数据源读取数据的一种机制，是进行文件操作、网络通信以及其他形式的数据输入不可或缺的组件。

## 输入流的作用和分类
输入流分为字节流和字符流两大类。字节流主要处理二进制数据，而字符流则用于处理基于字符的数据，如文本文件。Java通过InputStream和Reader抽象类为这两种类型的流提供了标准化的接口。

## 输入流的常用方法
对于输入流，我们通常关心的方法包括`read()`, `readLine()`, `skip()`, 和`close()`等。这些方法支持数据的读取、跳过数据、关闭流操作等功能。

FileInputStream fis = new FileInputStream("example.txt");
int data = fis.read(); // 读取单个字节
fis.close(); // 关闭输入流释放资源

理解输入流的基础知识，有助于我们在使用如Scanner和BufferedReader这样的高级工具类时，更好地控制数据的读取过程，提高程序的效率和健壮性。接下来的章节中，我们将详细探讨Scanner类和BufferedReader类的深入应用和比较分析。

# 2. Scanner类解析与应用

## 2.1 Scanner类的基本概念
### 2.1.1 Scanner类的构造方法和使用场景

Scanner类在Java中是一个非常有用的输入解析器，它能够将输入的原始文本流（通常是来自文件、输入框、网络套接字等）解析成不同类型的值（如整数、浮点数、字符串等）。通过Scanner类，开发者可以不必再担心底层的文本分割和类型转换工作。

一个基本的Scanner对象的创建可以通过多种方式，最常见的是从一个`InputStream`或`Readable`对象中创建。下面是一个简单的例子：

import java.util.Scanner;
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;

public class ScannerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Scanner scanner = new Scanner(new File("input.txt"));
            while (scanner.hasNextLine()) {
                System.out.println(scanner.nextLine());
            }
            scanner.close();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.err.println("File not found: " + e.getMessage());
        }
    }
}

在这个示例中，`Scanner`对象被用来从一个名为`input.txt`的文件中逐行读取文本。它也可以用来扫描来自其他源的数据流，例如标准输入流（`System.in`），或者网络数据流等。

### 2.1.2 Scanner类的分隔符定制与模式匹配

Scanner类的一个强大功能是可以通过`useDelimiter()`方法来自定义分隔符。默认情况下，Scanner使用空白字符作为分隔符来解析字符串。然而，你可以根据自己的需求来改变这个分隔符，这对于解析具有特定格式的文本数据尤其有用。

例如，如果我们想以逗号分隔符来解析数据：

Scanner scanner = new Scanner("1,2,3,4,5");
scanner.useDelimiter(",");
while (scanner.hasNextInt()) {
    int number = scanner.nextInt();
    System.out.println("Parsed number: " + number);
}

这段代码将会输出：

Parsed number: 1
Parsed number: 2
Parsed number: 3
Parsed number: 4
Parsed number: 5

此外，Scanner还支持使用正则表达式进行更复杂的模式匹配。这意味着，你可以用非常复杂的模式来分隔输入的数据，这对于解析复杂的日志文件或数据源尤其有用。

## 2.2 Scanner类的高级功能
### 2.2.1 正则表达式的使用

Scanner类可以与Java的正则表达式无缝对接。使用`hasNext(Pattern)`和`hasNext(String)`方法，可以检查输入源中是否存在符合特定模式的下一个标记。而`next(Pattern)`和`next(String)`方法则能返回匹配到的下一个标记。

例如，要扫描电子邮件地址，可以这样做：

import java.util.Scanner;
import java.util.regex.Pattern;

public class RegexScannerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner("***, user_***");
        Pattern emailPattern = ***pile("\\w+@\\w+\\.\\w+");
        while (scanner.hasNext(emailPattern)) {
            String email = scanner.next(emailPattern);
            System.out.println("Found email: " + email);
        }
    }
}

这段代码会输出：

Found email: ***
Found email: user_***

### 2.2.2 嵌套 Scanner与复杂数据结构的解析

Scanner类可以嵌套使用以解析更复杂的文本数据结构，比如CSV文件中的引号内的逗号分隔值或JSON对象。通过递归调用`hasNext()`和`next()`方法，可以逐个读取嵌套的数据。

例如，解析CSV文件可能涉及双重Scanner结构，外层Scanner用于分隔每行，内层Scanner用于分隔每行中的字段：

String csv = "\"name\",\"age\",\"city\"\n\"John Doe\",30,\"New York\"\n\"Jane Smith\",25,\"Los Angeles\"";
Scanner scanner = new Scanner(csv);
scanner.useDelimiter("\n");  // 按行分割
while (scanner.hasNext()) {
    String line = scanner.next();
    Scanner lineScanner = new Scanner(line);
    lineScanner.useDelimiter(",(?=([^\"]*\"[^\"]*\")*[^\"]*$)"); // 使用正则表达式来分割字段
    while (lineScanner.hasNext()) {
        System.out.println(lineScanner.next());
    }
    lineScanner.close();
}

这段代码会逐个打印出CSV文件中的每个字段。

## 2.3 Scanner类在实际应用中的性能考量
### 2.3.1 内存消耗与解析速度分析

使用Scanner类时，我们需要考虑它对内存的消耗以及解析速度。由于Scanner类在内部使用了多种数据结构（如BufferedReader和StringTokenizer等），因此它的内存消耗和执行效率会受到输入数据量的影响。

尤其是当输入数据非常庞大时，Scanner可能会消耗大量的内存，因为它需要为每个解析的元素创建对象。此外，Scanner的逐个扫描和类型转换过程可能会导致性能下降。

### 2.3.2 与流操作结合的效率测试

为了评估Scanner类的效率，我们可以和Stream API结合进行性能测试。这样的测试可以展示在不同大小和类型的输入数据集上，Scanner类的性能表现。

测试一般需要构建几个不同的数据输入样本，分别用Scanner和BufferedReader进行解析，然后记录处理时间和内存使用情况。

通过构建一个性能测试的框架，比如使用JUnit的`@Benchmark`注解，可以系统地比较不同输入方法的性能。

import org.openjdk.jmh.annotations.*;
import java.util.Scanner;
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;

@BenchmarkMode(Mode.Throughput)
@Measurement(iterations = 5, time = 1)
@Warmup(iterations = 3, time = 1)
@Fork(2)
public class ScannerBenchmark {

    @Benchmark
    public void testScannerWithFile() throws FileNotFoundException {
        Scanner scanner = new Scanner(n