Java Properties类：掌握这些技巧，让你的配置管理不再有烦恼

# 1. Java Properties类的基础知识

## 1.1 Java Properties类的概述
Java中的`Properties`类是`Hashtable`类的子类，它用于处理属性列表（键和元素对）。这个类经常被用来读取应用程序的配置文件（通常在`.properties`文件中）。由于`Properties`继承自`Hashtable`，它同样拥有`Hashtable`的所有方法，包括`put`和`get`。但是，它也提供了一些特有的方法，例如`load`和`store`，用于从各种输入源中加载和保存属性。

## 1.2 Properties类的基本使用
在编程中，使用`Properties`类通常包括创建`Properties`实例、从文件中加载属性、设置属性以及将属性保存回文件这几个步骤。下面是一个简单例子来说明如何操作：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Properties;

public class PropertiesExample {
    public static void main(String[] args) {
        Properties prop = new Properties();
        // 从文件加载属性
        try (FileInputStream input = new FileInputStream("config.properties")) {
            prop.load(input);
        } catch (IOException ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
        // 获取属性值
        String value = prop.getProperty("username");
        System.out.println("Username: " + value);
        // 设置属性值
        prop.setProperty("password", "secret");
        // 将属性保存回文件
        try (FileOutputStream output = new FileOutputStream("config.properties")) {
            prop.store(output, "save properties");
        } catch (IOException ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个例子中，我们首先创建了一个`Properties`对象，然后用`load`方法从`config.properties`文件中读取配置信息。接着，我们使用`getProperty`方法获取用户名，然后修改密码，并使用`store`方法将更新后的属性保存回文件。

Properties类的简单应用展示了它在处理键值对数据时的便捷性，尤其适合处理配置信息。这种灵活性和易用性使得Properties类在Java应用程序中被广泛使用。

# 2. 深入理解Properties类的内部机制

## 2.1 Properties类的数据结构

### 2.1.1 哈希表的原理及其在Properties中的应用

Properties类在内部是基于`Hashtable`实现的，它继承自`Hashtable<Object,Object>`，并且专门用于处理键值对的映射关系，其中键和值都是字符串类型。哈希表的数据结构允许快速的查找、插入和删除操作，其核心原理是通过哈希函数来计算键的哈希码，并根据这个哈希码来确定键值对在表中的位置。

在Java中，哈希表通过数组和链表结合的方式处理哈希冲突，即当两个键的哈希码相同时，它们会被存储在同一个数组位置上，通过链表的方式将所有具有相同哈希码的键值对串联起来。这使得即使在哈希冲突发生时，依然可以保持较高的查找效率。

在`Properties`类中，当我们执行`load()`方法从文件加载属性时，实际上就是利用了哈希表的快速查找特性，将文件中的每个属性名和属性值存储为一个键值对。类似地，当我们调用`store()`方法保存属性到文件时，`Hashtable`会按顺序遍历键值对并写入文件。

### 2.1.2 Properties与HashMap的关系

尽管`Properties`类内部使用了`Hashtable`，但在Java的集合框架中，它更接近于`HashMap`。`Hashtable`是同步的，而`HashMap`则不是。然而，`Properties`类通过提供同步的包装器方法，如`synchronizedMap()`，使得其行为在多线程环境中更加安全。

在实际应用中，`Properties`和`HashMap`在API使用上有许多共同点，比如都可以通过`put()`方法插入键值对，通过`get()`方法检索键对应的值。然而，`Properties`类提供了一些专门针对属性配置的额外方法，如`getProperty()`和`setProperty()`，使得对配置文件的操作更加直观和方便。

当需要在多线程环境下使用属性配置时，应当注意`Hashtable`的线程安全特性，或者使用`Properties`提供的同步方法来避免潜在的并发问题。

## 2.2 Properties类的加载和保存机制

### 2.2.1 从文件加载属性

`Properties`类提供了`load()`方法，用于从输入流中读取键值对，并将其存储在对象内部。这个方法通常用于从配置文件中加载属性，这些文件通常以`.properties`为扩展名。

try (FileInputStream in = new FileInputStream("config.properties")) {
    properties.load(in);
} catch (IOException ex) {
    ex.printStackTrace();
}

加载过程中，`load()`方法会创建一个`InputStreamReader`，将输入流转换为字符流，然后逐行读取并解析文件中的键值对。解析时，会忽略以`#`或`!`开头的注释行，以及空行。如果遇到非空行，它会使用等号`=`或者冒号`:`作为键值分隔符。每个键值对都使用`setProperty()`方法存入`Hashtable`。

### 2.2.2 将属性保存回文件

与加载过程相对应，`Properties`类提供了`store()`方法用于将属性集写入到输出流中。这通常用于将内存中的属性配置持久化到文件中，方便下次启动应用时加载。

try (FileOutputStream out = new FileOutputStream("config.properties")) {
    properties.store(out, "This is a comment");
} catch (IOException ex) {
    ex.printStackTrace();
}

在保存时，`store()`方法会创建一个`OutputStreamWriter`，将`Hashtable`中的键值对转换为文本格式并写入指定的输出流。它还会在文件的开头写入一个头信息，以及每个键值对后面跟随注释信息。默认情况下，`store()`方法不会覆盖已存在的文件，而会抛出`IOException`。如果需要覆盖文件，应确保文件在写入前不存在，或者使用覆盖模式打开文件。

### 2.2.3 标准输入输出流中的应用

除了文件输入输出流，`Properties`类也可以利用标准输入输出流（如`System.in`和`System.out`）进行属性的加载和保存。这意味着可以将配置文件的内容直接从控制台输入，或者将属性输出到控制台，用于调试或在没有文件系统支持的环境中配置应用。

使用标准输入输出流进行配置，可以简化配置的分发过程，特别是在分布式应用中，配置信息可以作为程序启动参数，通过管道传递给应用程序。

## 2.3 Properties类的线程安全问题

### 2.3.1 多线程环境下Properties的行为

由于`Properties`类是基于`Hashtable`实现的，它天然具备一定的线程安全特性。`Hashtable`在所有公共方法上都进行了同步，意味着在一个时间点上，只有一个线程可以执行`Hashtable`的修改操作。

然而，在多线程环境下，如果多个线程需要同时读取和修改`Properties`对象，即使`Hashtable`是线程安全的，我们也需要考虑并发修改带来的问题。例如，当线程正在遍历`Properties`对象的同时，另一个线程修改了这个对象，这将导致`ConcurrentModificationException`异常。

### 2.3.2 同步化和线程安全的处理方法

为了避免并发问题，我们可以通过同步代码块或者使用同步方法来控制对`Properties`对象的访问。例如，当需要安全地读取或更新属性时，可以创建一个同步的包装方法：

private Properties properties = new Properties();

public synchronized String getProperty(String key) {
    return properties.getProperty(key);
}

public synchronized void setProperty(String key, String value) {
    properties.setProp