AP CSA 4.6：读取文本文件

October 05, 2026

前几课，我们把数据放在数组中，再用循环处理它们。但数组中的数据通常是在程序运行时使用的：如果程序结束了，下次要怎样重新取得这些数据？

例如，游戏进度可以保存在文件里，下次启动游戏时再读取；学生成绩也可以存成文本文件，让程序自动计算总分或筛选数据。

4.6 的核心流程：找到文件 → 创建 Scanner → 逐项读取并处理 → 关闭 Scanner。

这一课重点学习从文件读取数据（read），不是编写向文件保存数据的程序。

核心知识点

1. 第一道 AP 核心题：程序会输出什么？

假设名为 scores.txt 的文件存在，且内容正好是：

80
90
100

阅读下面的代码片段（假设必要的 import 和异常声明已经写好）：

File file = new File("scores.txt");
Scanner scan = new Scanner(file);

int a = scan.nextInt();
int b = scan.nextInt();

System.out.println(a + b);
scan.close();

程序输出什么？

A. 170
B. 270
C. 80 90 100

答案：A（170）

nextInt() 每执行一次，就读取文件中的下一个整数。这里读取了 80 和 90，第三个整数 100 尚未读取。所以输出 80 + 90 = 170。

这道题已经包含了本课最重要的概念：文件中的数据不会自动全部进入程序；每次读取方法只获取相应的一项数据。

2. 文件与数组：为什么需要 File？

文件（file）可以把数据保存下来，即使程序没有运行，文件里的数据仍然存在。这叫作持久保存（persistent storage）。

我们已经熟悉数组：

int[] scores = {80, 90, 100};

但是，如果成绩来自学校保存的 scores.txt，就可以让程序去读取这个文件，而不必每次把所有成绩硬编码到 Java 源代码里。

对比	数组（array）	文本文件（text file）
主要作用	在程序运行过程中组织、处理一组数据	在程序运行前后保存数据
如何取值	`scores[0]` 等	`Scanner` 的读取方法
本课中的关系	可以接收从文件读入的数据	可以成为数组数据的来源

本课只要求读取文件。 创建或修改文件内容的 Java 文件写入 API 不是这节课的重点。

3. 第一次写完整程序：File + Scanner + IOException

假设 scores.txt 与程序使用的工作目录相对应，并且包含：

80
90
100

下面是一段完整、可运行的 Java 示例：

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

public class ScoreReader
{
    public static void main(String[] args) throws IOException
    {
        File file = new File("scores.txt");
        Scanner scan = new Scanner(file);

        int total = 0;
        int count = 0;

        while (scan.hasNext())
        {
            int score = scan.nextInt();
            total += score;
            count++;
        }

        System.out.println("Total: " + total);
        System.out.println("Count: " + count);

        scan.close();
    }
}

输出：

Total: 270
Count: 3

暂时不用记住每一行。先看整个流程：

代码	作用
`import java.io.File;`	使用 `File` 类
`import java.io.IOException;`	使用 `IOException` 类
`import java.util.Scanner;`	使用 `Scanner` 类
`throws IOException`	声明方法可能向调用者抛出文件读取异常
`new File("scores.txt")`	用文件名称构建 `File` 对象
`new Scanner(file)`	创建用于读取该文件的 `Scanner`
`scan.hasNext()`	判断是否还有下一项数据
`scan.nextInt()`	读取下一个整数
`scan.close()`	读取结束后关闭 `Scanner`

3.1 三个类来自不同的 package

Class	所属 package	作用
`File`	`java.io`	表示文件路径或名称
`IOException`	`java.io`	表示可能发生的输入／输出异常
`Scanner`	`java.util`	从文件读取数据

也可以把前两行的 import 简写为：

import java.io.*;
import java.util.Scanner;

* 代表导入 java.io 包中的类，不代表自动导入 java.util.Scanner。

3.2 `new File(...)` 与 `new Scanner(...)` 不一样

File file = new File("scores.txt");
Scanner scan = new Scanner(file);

第一行把文件的名称／路径交给 File 对象；第二行才创建实际从该文件读取数据的 Scanner。

因此，new File("scores.txt") 不是创建一个新文本文件，也不是把文件内容读进程序。

如果 scores.txt 不存在，或者路径写错，创建用于读取文件的 Scanner 时可能抛出 FileNotFoundException。

3.3 为什么需要 `throws IOException`？

从文件读取数据时，文件可能不存在，也可能无法打开。Java 要求程序明确处理或声明这种受检查的异常（checked exception）。

本课采用最简单的写法：在使用文件的 method header 末尾加上：

throws IOException

例如：

public static void main(String[] args) throws IOException

它表示：这个方法可能抛出输入／输出异常，由调用方继续处理。

throws IOException 并不会自动修复错误的文件路径。如果异常一直没有得到处理，程序仍然可能终止。

Runestone 也提到 Java 可以使用 try/catch 处理异常，但本课的 AP 核心写法是 throws IOException，不需要额外学习 try/catch 的完整语法。

4. Scanner：应该使用哪个读取方法？

Scanner 不只有一种读取方式。它可以根据需要获取词、整行文本、整数、小数或布尔值。

方法	读取什么？	返回类型
`next()`	下一个以空白符分隔的词／文本项	`String`
`nextLine()`	下一整行文本（不包含行结束符）	`String`
`nextInt()`	下一个整数	`int`
`nextDouble()`	下一个小数／数值	`double`
`nextBoolean()`	下一个布尔值	`boolean`
`hasNext()`	是否还有下一项可读取	`boolean`
`close()`	关闭该 `Scanner`	`void`

另外，Scanner(File f) 是从 File 对象建立读取器的 constructor。

4.1 `next()` 与 `nextLine()` 的区别

假设文件 names.txt 是：

Mia Chen
Leo Wang

如果用 next() 连续读取两次：

String a = scan.next();
String b = scan.next();

得到：

a = "Mia"
b = "Chen"

如果重新创建一个新的 Scanner，从文件开头读取，改用 nextLine() 连续读取两次：

String a = scan.nextLine();
String b = scan.nextLine();

得到：

a = "Mia Chen"
b = "Leo Wang"

next() 以空白符分隔；nextLine() 一次读取一整行。

这里是两段独立示例，不是要求把这两种方法混在同一个读取流程里。

4.2 `nextInt()`、`nextDouble()`、`nextBoolean()`

假设文件内容：

12 2.5 true

int count = scan.nextInt();
double price = scan.nextDouble();
boolean active = scan.nextBoolean();

分别得到：

count = 12
price = 2.5
active = true

如果下一项文本是 2.5，却使用 nextInt() 把它当作整数读取，就会出现 InputMismatchException。

选择读取方法时，要先看文件中数据的实际格式，而不是只看变量名称。

5. 读取未知数量的数据：`while` + `hasNext()`

文件里有多少个值，不一定事先知道。此时最典型的模式是：

while (scan.hasNext())
{
    String word = scan.next();
    System.out.println(word);
}
scan.close();

理解这段代码：

hasNext() 只检查是否还有下一项；它不会把这一项读取出来。
next() 才真正读取下一项，并使读取位置向后移动。
下一轮循环再判断是否还有数据。
当没有下一项时，循环结束，最后关闭 Scanner。

这与 4.4–4.5 的数组遍历非常相似：

数组遍历	文件读取
`i < array.length`	`scan.hasNext()`
`array[i]`	`scan.next()` / `nextInt()` 等
`i++` 移到下一位置	读取方法会推进读取位置

注意： hasNext() 判断的是下一项（token），不是数组长度；在同一文件中选择 nextLine() 按行读取时，教材也常配合使用它。这里的示例数据假设没有需要特殊处理的纯空白行。

不要写成：

while (scan.hasNext())
{
    // 没有调用 next() 等读取方法
}

这样的循环没有消耗数据，条件可能一直为 true，导致无法正常结束。

6. CSV 文件与 `String.split()`

Runestone 用 Pokémon 的 CSV 数据集练习这一部分。我们先用更短的学生社团数据，掌握同样的 AP 核心技能。

CSV（Comma-Separated Values） 是使用逗号分隔字段的文本文件。

例如 clubs.csv：

Name,Club
Mia,Robotics
Leo,Music
Eva,Robotics

第一行是表头（header），说明每一列代表什么；后面每行是一条记录。

6.1 `split(",")` 会得到一个 String 数组

String line = "Mia,Robotics";
String[] data = line.split(",");

结果：

Index	0	1
`data`	`"Mia"`	`"Robotics"`

因此：

String name = data[0];  // "Mia"
String club = data[1];  // "Robotics"

三个关键点：

split(String del) 返回的是 String[]，不是一个 String。
方括号的 index 从 0 开始。
即使某一列看起来是数字，split() 得到的仍然是 String。把数字文本转换成数值类型，留到下一课 4.7 再学习。

6.2 如何跳过 CSV 第一行标题？

scan.nextLine(); // 读取并跳过标题行

如果不跳过，Name,Club 也会被当作一条普通学生记录处理。

6.3 AP 风格综合题：统计 Robotics 社团人数

假设 clubs.csv 正好包含上面展示的四行，且不存在空行。下面的方法使用已经学过的 while、split()、数组和 if：

public static int countRobotics() throws IOException
{
    Scanner scan = new Scanner(new File("clubs.csv"));
    scan.nextLine(); // 跳过标题行

    int count = 0;

    while (scan.hasNext())
    {
        String line = scan.nextLine();
        String[] data = line.split(",");

        if (data[1].equals("Robotics"))
        {
            count++;
        }
    }

    scan.close();
    return count;
}

（假设类顶部已经导入了 File、IOException 和 Scanner。）

返回值：2

逐步分析：

读到的行	`data[0]`	`data[1]`	`count`
`Mia,Robotics`	Mia	Robotics	1
`Leo,Music`	Leo	Music	1
`Eva,Robotics`	Eva	Robotics	2

这个例子不是新的 Java 语法，而是把过去学习的概念组合在一起：

文件读取 → String 拆分 → 数组索引 → 条件判断 → 计数器。

7. 文件中的数据也可以保存到数组里

4.3–4.5 学过数组的创建和遍历。现在可以把从文本文件中读取的每一行，存进一个数组，之后再用数组算法处理。

例如，假设 names.txt 包含恰好 3 行姓名：

Mia
Leo
Eva

String[] names = new String[3];
int i = 0;

while (scan.hasNext() && i < names.length)
{
    names[i] = scan.nextLine();
    i++;
}

最终：

names = {"Mia", "Leo", "Eva"}

这段代码的前提是 scan 已经连接到 names.txt，且文件是按上述方式组织的纯文本；读取完成后还应调用 scan.close()。

为什么要事先知道长度？ 因为数组创建之后长度固定。Runestone 的 SpellChecker 示例同样需要提前知道单词数量，才能创建合适长度的数组。

Runestone 进阶应用：从 CSV 创建对象数组

教材还进一步把 CSV 行拆分成字段，再用 constructor 创建对象，例如：

String[] data = line.split(",");
Student s = new Student(data[0], data[1]);
students[i] = s;

这段代码假设已经存在一个接收两个 String 参数的 Student constructor，以及一个预先创建好的 Student[] students 数组。

它串起了三个旧知识点：

3.4：通过 constructor 创建对象。
4.3：对象数组中保存对象引用。
4.6：从文本文件读取一行，再使用 split() 取得字段。

这里是在整合旧知识，不是要求学生额外学习一套新的文件 API。

8. AP 考点与明确不考的内容

College Board 的 Learning Objective 4.6.A 是：Develop code to read data from a text file（编写从文本文件读取数据的程序代码）。

本课共有 10 项 Essential Knowledge：

AP 编号	必须掌握什么？
4.6.A.1	文件保存的数据可以在程序停止后继续存在，运行时能够取回。
4.6.A.2	使用 `File` 和 `Scanner` 将文件与程序连接起来。
4.6.A.3	理解 `File(String str)`：参数是文件名称／路径。
4.6.A.4	文件可能无法打开；可以在方法头使用 `throws IOException` 声明异常。
4.6.A.5	`File` 和 `IOException` 属于 `java.io`，必须正确导入。
4.6.A.6	掌握 `Scanner(File)`、`next()`、`nextLine()`、`nextInt()`、`nextDouble()`、`nextBoolean()`、`hasNext()`、`close()` 的用途。
4.6.A.7	知道不同读取方法处理空白符的方式可能不同；但下面的混用代码明确不考。
4.6.A.8	掌握 `String[] split(String del)`，能够把一行文本拆成 String 数组。
4.6.A.9	使用 `while (scan.hasNext())` 判断是否还有数据。
4.6.A.10	读完文件后调用 `scan.close()`。

官方 Exclusion Statements（不考范围）

键盘输入不考：Scanner(System.in) 读取用户键盘输入不是本课考试要求。
混用读取方法不考：不要求编写或分析在同一个输入源中混合使用 nextLine() 和其他 Scanner 读取方法的代码。只需要理解它们处理空白符的方式不同。
正则表达式特殊语法不考：split() 的参数底层属于正则表达式，但不要求编写或分析特殊正则表达式语法。例如 split(",") 这种简单分隔符就够了。

本课官方 Suggested Skills 是：2.C（编写过程抽象代码）、3.C（判断含方法调用的代码输出）、4.B（解释代码正常工作的前置条件）。练习时不仅要会写 Scanner 代码，还要会根据给定文件内容追踪结果、判断是否满足文件存在及数据格式等前提。

9. Common Mistakes：常见错误

错误理解或写法	正确理解
`new File("scores.txt")` 会自动新建文件	它建立表示文件路径的 `File` 对象，不会自动新建文本文件或读取内容。
只导入 `java.io.*` 就可以使用 `Scanner`	`Scanner` 在 `java.util`，仍需导入。
忘记 `throws IOException`，仍尝试读取文件	本课代码需要声明或处理可能无法打开文件的异常。
以为 `throws IOException` 会修复错误路径	它只是异常声明；文件不存在时仍可能终止。
`hasNext()` 会读取下一项	它只检查；`next()`、`nextInt()` 等才真正读取。
以为 `next()` 会读完整的一行姓名	它读到空白符为止；整行文本使用 `nextLine()`。
对 `2.5` 调用 `nextInt()`	输入不符合预期整数格式，会出现 `InputMismatchException`。
以为 `line.split(",")` 返回一个 String	它返回 `String[]`，需要使用 index 取得字段。
CSV 第一行标题直接当作记录处理	如果首行是 header，通常应先读取并跳过。
以为文件数据数量一定等于数组长度	将数据存进固定长度数组前，需了解数量或检查边界。
读完文件忘记 `close()`	完成读取后调用 `Scanner.close()`。

10. Mini Practice：AP 风格练习

Practice 1：文件与持久保存

游戏存档写入文本文件。程序完全关闭后，该文件中的数据会怎样？

A. 文件中的数据会自动消失。
B. 文件中的数据仍可以保留，下一次运行程序时可以再读取。
C. 只有把文件内容复制到数组中，数据才能保存。

答案：B。 文件用于持久存储，不需要程序一直运行才能保存数据。

Practice 2：正确打开文件

假设 grades.txt 存在，下面哪一段最适合从该文件读取数据？（必要的 import 和异常声明已经完成。）

A. Scanner scan = new Scanner("grades.txt");
B. Scanner scan = new Scanner(new File("grades.txt"));
C. File scan = new Scanner("grades.txt");

答案：B。 Scanner(File) 接收 File 对象。A 会扫描字符串文本本身，而不是打开指定的文件；C 的声明类型也不匹配。

Practice 3：代码追踪

numbers.txt 的全部内容：

4
7
10

Scanner scan = new Scanner(new File("numbers.txt"));
int sum = 0;

while (scan.hasNext())
{
    sum += scan.nextInt();
}

System.out.println(sum);
scan.close();

输出是什么？

A. 4　 B. 11　 C. 21

答案：C。 三轮分别读到 4、7、10，累加得到 21。

Practice 4：`next()` 还是 `nextLine()`？

假设文件内容：

Mia Chen
Leo Wang

从文件开头使用同一个 Scanner 连续调用两次 next()，得到的两个 String 是什么？

A. "Mia Chen"、"Leo Wang"
B. "Mia"、"Chen"
C. "Mia"、"Leo"

答案：B。 next() 读取以空白符分隔的下一项，空格也会分隔。这里不涉及混用 nextLine()。

Practice 5：CSV 和 split()

String line = "Leo,Music,10";
String[] fields = line.split(",");
System.out.println(fields[1]);

输出是什么？

A. Leo　 B. Music　 C. 10

答案：B。 拆分后的数组索引分别是 0、1、2。

Practice 6：错误原因与前置条件

prices.txt 的第一个值是 2.5，程序执行：

int price = scan.nextInt();

哪一项最准确？

A. 读到 2，小数部分被截断。
B. 发生 InputMismatchException。
C. 自动把 price 改成 double。

答案：B。 nextInt() 要求读入可作为 int 的文本项，2.5 不符合这个格式。可以根据文件数据格式改用 nextDouble() 和 double 变量。

Practice 7：填补关键代码

下面的方法要统计文件 names.txt 中以空白符分隔的文本项数量：

public static int countWords() throws IOException
{
    Scanner scan = new Scanner(new File("names.txt"));
    int count = 0;

    while (__________)
    {
        scan.next();
        count++;
    }

    scan.close();
    return count;
}

横线应该填写什么？

A. scan.next()
B. scan.hasNext()
C. count < scan.length

答案：B。 hasNext() 检查是否还有下一项；循环体中的 next() 才负责消耗这一项。

Unit 4.6 核心词汇（Vocabulary）

Vocabulary	中文理解
file	文件；程序不运行时也可以继续保存数据
persistent storage	持久存储；数据在程序结束后仍然保留
text file	文本文件；可以由程序读取的文字数据文件
file path / pathname	文件路径；用来指定文件的位置
`File`	Java 类；表示文件或路径
`Scanner`	Java 类；从文件等输入源读取数据
`import`	导入；使程序可以使用其他包中的类
`IOException`	输入／输出异常
`throws`	方法头中的异常声明关键字
`next()`	读取下一个以空白符分隔的文本项
`nextLine()`	读取下一整行文本
`hasNext()`	判断是否还有下一项可读取
`close()`	关闭读取器
CSV	逗号分隔值文本文件（Comma-Separated Values）
header	表头；说明每列表示什么
delimiter	分隔符；分开字段的字符或文本
`split()`	将 String 按指定分隔符拆成 String 数组
`InputMismatchException`	读取数据的类型／格式不符合预期时可能出现的异常

下一课预告： 4.7 会学习 Integer 与 Double 包装类，以及如何把文件中读出的数字文本转换成数值。比如 split(",") 得到的 "85" 仍然是 String，不能直接当作 int 计算。