Java 打印流：PrintStream 与 PrintWriter 详解

在 Java 编程中，System.out.println() 的使用频率恐怕不亚于 main 方法的使用频率。其中，System.out 返回的正是打印流 PrintStream。除此之外，Java 还提供了另一个打印流 PrintWriter，它们分别继承自 OutputStream 和 Writer，一个是字节流，一个是字符流。

1 打印流的特点

打印流具有以下几个特点：

自动数据类型转换：打印流可以将各种数据类型转换为字符串，并输出到指定的输出流中。
自动换行：打印流可以在输出字符串的末尾自动添加换行符，方便输出多个字符串时的格式控制。
输出到控制台或文件：打印流可以将数据输出到控制台或者文件中，方便调试和日志记录（尽管生产环境下更推荐使用 Logback、ELK 等）。

2. `PrintStream` 类常用方法

PrintStream 类提供了以下常用方法：

print()：输出一个对象的字符串表示形式。
println()：输出一个对象的字符串表示形式，并在末尾添加一个换行符。
printf()：使用指定的格式字符串和参数输出格式化的字符串。

2.1 示例

PrintStream ps = System.out;
ps.println("沉默王二");
ps.print("沉 ");
ps.print("默 ");
ps.print("王 ");
ps.print("二 ");
ps.println();ps.printf("姓名：%s，年龄：%d，成绩：%f", "沉默王二", 18, 99.9);

在这个示例中，我们创建了一个 PrintStream 对象 ps，它输出到控制台。我们使用 ps 的 print 和 println 方法输出了一些字符串。使用 printf 方法输出了一个格式化字符串，其中 %s、%d 和 %f 分别表示字符串、整数和浮点数的格式化输出。

3 printf 方法详解

printf 方法的签名如下：

public PrintStream printf(String format, Object... args);

其中，format 参数是格式化字符串，args 参数是要输出的参数列表。格式化字符串包含了普通字符和转换说明符。普通字符是指除了转换说明符之外的字符，它们在输出时直接输出。转换说明符是由百分号（%）和一个或多个字符组成的，用于指定输出的格式和数据类型。

3.1 常用转换说明符

%s：输出一个字符串。
%d 或 %i：输出一个十进制整数。
%x 或 %X：输出一个十六进制整数，%x 输出小写字母，%X 输出大写字母。
%f 或 %F：输出一个浮点数。
%e 或 %E：输出一个科学计数法表示的浮点数，%e 输出小写字母 e，%E 输出大写字母 E。
%g 或 %G：输出一个浮点数，自动选择 %f 或 %e/%E 格式输出。
%c：输出一个字符。
%b：输出一个布尔值。
%h：输出一个哈希码（16进制）。
%n：换行符。

3.2 修饰符

除了转换说明符之外，printf 方法还支持一些修饰符，用于指定输出的宽度、精度、对齐方式等。

宽度修饰符：用数字指定输出的最小宽度，如果输出的数据不足指定宽度，则在左侧或右侧填充空格或零。
精度修饰符：用点号（.）和数字指定浮点数或字符串的精度，对于浮点数，指定小数点后的位数，对于字符串，指定输出的字符数。
对齐修饰符：用减号（-）或零号（0）指定输出的对齐方式，减号表示左对齐，零号表示右对齐并填充零。

3.3 示例

int num = 123;
System.out.printf("%5d\n", num); // 输出 "  123"
System.out.printf("%-5d\n", num); // 输出 "123  "
System.out.printf("%05d\n", num); // 输出 "00123"double pi = Math.PI;
System.out.printf("%10.2f\n", pi); // 输出 "      3.14"
System.out.printf("%-10.4f\n", pi); // 输出 "3.1416    "String name = "沉默王二";
System.out.printf("%10s\n", name); // 输出 "     沉默王二"
System.out.printf("%-10s\n", name); // 输出 "沉默王二     "

具体来说，

使用 %5d 来指定输出的整数占据 5 个字符的宽度，不足部分在左侧填充空格。
使用 %-5d 来指定输出的整数占据 5 个字符的宽度，不足部分在右侧填充空格。
使用 %05d 来指定输出的整数占据 5 个字符的宽度，不足部分在左侧填充 0。
使用 %10.2f 来指定输出的浮点数占据 10 个字符的宽度，保留 2 位小数，不足部分在左侧填充空格。
使用 %-10.4f 来指定输出的浮点数占据 10 个字符的宽度，保留 4 位小数，不足部分在右侧填充空格。
使用 %10s 来指定输出的字符串占据 10 个字符的宽度，不足部分在左侧填充空格。
使用 %-10s 来指定输出的字符串占据 10 个字符的宽度，不足部分在右侧填充空格。

4 `PrintWriter`

PrintWriter 是 Writer 的子类，用于处理字符流。它提供了与 PrintStream 类似的方法，但更适合处理字符数据。

4.1 示例

PrintWriter writer = new PrintWriter(new FileWriter("output.txt"));
writer.println("沉默王二");
writer.printf("他的年纪为 %d.\n", 18);
writer.close();

在这个示例中，我们创建了一个 PrintWriter 对象，它的构造函数接收一个 Writer 对象作为参数。我们使用 FileWriter 来创建一个输出文件流，并将其作为参数传递给 PrintWriter 的构造函数。然后，我们使用 PrintWriter 的 println 和 printf 方法来输出两行内容。最后，我们调用 PrintWriter 的 close 方法来关闭输出流。

我们也可以不创建 FileWriter 对象，直接指定文件名：

PrintWriter pw = new PrintWriter("output.txt");
pw.println("沉默王二");
pw.printf("他的年纪为 %d.\n", 18);
pw.close();

5 小结

打印流在 Java 编程中非常常用，尤其是在调试和日志记录中。PrintStream 和 PrintWriter 提供了方便的方法来输出各种数据类型，并且支持格式化输出。尽管 printf 方法的规则较多，但在实际使用中，我们可以根据需要查阅文档或使用说明，不必死记硬背。通过合理使用打印流，我们可以更高效地进行调试和日志记录。