在 Java 中將 InputStream 轉換為 DataHandler

1. 引言

在 Java 中處理大型檔案時，開發人員在從輸入流讀取資料時可能會遇到記憶體限制。特別是，如何在保持記憶體效率的前提下將InputStream轉換為DataHandler是一個常見問題。

本教學將介紹如何將InputStream轉換為DataHandler 。首先，我們將了解為什麼使用InputStream從大型文件中提取內容時會出現記憶體效率低下的問題。接下來，我們將介紹getBinaryStream函數及其限制。之後，我們將詳細闡述DataHandler的工作原理。最後，我們將實作DataSource及其相關實作。

2. 理解InputStream問題

在處理文件時，常見的技術是，從資料庫檢索資料時，使用ResultSet物件的getBytes()方法將整個文件內容提取為位元組數組。此外，此位元組數組會透過接受位元組數組和 MIME 類型規範的建構子轉換為DataHandler 。

我們來看看範例程式碼：

byte[] bytes = resultSet.getBytes(1);

 DataHandler dh = new DataHandler(bytes, "application/octet-stream");

雖然這種方法適用於小文件，但處理大文件時就會出現問題。具體來說，整個文件內容必須同時駐留在記憶體中。因此，隨著堆疊空間耗盡，應用程式可能會遇到OutOfMemoryError異常或嚴重的效能下降。

3. 使用getBinaryStream

解決我們所述問題的第一個方案是使用getBinaryStream將資料檢索為 ` InputStream 。透過這種方法，**我們可以存取內容而無需一次性將所有內容載入到記憶體中**。然而， DataHandler類別並沒有提供直接接受InputStream的建構子。這為實現帶來了障礙。

此外，嘗試建立可存取OutputStream的空DataHandler也失敗了，因為除非底層資料來源明確支援輸出操作，否則DataHandler方法getOutputStream通常傳回null 。

4. DataHandler的工作原理

Java Activation Framework 在建立DataHandler時，並不會提供直接接受InputStream建構子。這時就需要用到DataSource了。 DataHandler 與DataHandler DataSource配合使用，它作為一個抽象層，封裝資料並提供存取輸入和輸出流的方法。

需要注意的是，自 Java 11 起，Java 啟動框架javax.activation已不再包含在 JDK 中。因此，我們必須明確地將所需的依賴項新增至專案。

4.1. 實現DataSource

在這個例子中，我們建立一個實作DataSource介面的自訂類別。該類別提供了四個基本方法：

• getInputStream()
• getOutputStream()
• getContentType()
• getName()

讓我們來看看InputStreamDataSource.java的程式碼：

public class InputStreamDataSource implements DataSource {

 private InputStream inputStream;

 public InputStreamDataSource(InputStream inputStream) {

 this.inputStream = inputStream;

 }

 @Override

 public InputStream getInputStream() throws IOException {

 return inputStream;

 }

 @Override

 public OutputStream getOutputStream() throws IOException {

 throw new UnsupportedOperationException("Not implemented");

 }

 @Override

 public String getContentType() {

 return "*/*";

 }

 @Override

 public String getName() {

 return "InputStreamDataSource";

 }

 }

在這個例子中，我們只實作了getInputStream來示範該功能。 `getOutputStream` 方法會拋出UnsupportedOperationException異常getOutputStream因為我們展示的用例只需要讀取數據，不需要寫入數據。

4.2 DataSource使用情況

現在我們使用可重複使用的InputStreamDataSource來建立一個DataHandler 。以下範例模擬從資料庫檢索資料。我們在DataSourceDemo.java中模擬從資料庫檢索資料並建立一個DataHandler ：

public class DataSourceDemo {

 public static void main(String[] args) {

 try {

 String sampleData = "Hello from the database! This could be a large file.";

 InputStream inputStream = new ByteArrayInputStream(sampleData.getBytes());



 System.out.println("Step 1: Retrieved InputStream from database");

 System.out.println("Data size: " + sampleData.length() + " bytes\n");



 DataHandler dataHandler = new DataHandler(

 new InputStreamDataSource(inputStream)

 );



 System.out.println("Step 2: Created DataHandler successfully!");

 System.out.println("Content type: " + dataHandler.getContentType());

 System.out.println("Data source name: " + dataHandler.getName() + "\n");



 InputStream resultStream = dataHandler.getInputStream();

 String retrievedData = new String(resultStream.readAllBytes());



 System.out.println("Step 3: Retrieved data from DataHandler:");

 System.out.println("\"" + retrievedData + "\"");

 System.out.println("\n✓ Success! Data streamed without loading entirely into memory first.");



 } catch (Exception e) {

 System.err.println("Error: " + e.getMessage());

 e.printStackTrace();

 }

 }

 }

在上面的範例中，我們將InputStream封裝在InputStreamDataSource中，然後建立了一個DataHandler 。雖然readAllBytes()簡化了範例，但它會將所有內容載入到記憶體中。這違背了流式處理大型文件的初衷。在實際應用中，我們使用緩衝讀取來增量處理InputStream ，以提高記憶體效率。

接下來，我們編譯該檔案：

javac DataSourceDemo.java

 java DataSourceDemo

現在輸出結果顯示串流的資料：

Step 1: Retrieved InputStream from database

 Data size: 52 bytes

 Step 2: Created DataHandler successfully!

 Content type: */*

 Data source name: InputStreamDataSource

 Step 3: Retrieved data from DataHandler:

 "Hello from the database! This could be a large file."

 ✓ Success! Data streamed without loading entirely into memory first.

關鍵在於，我們在實際環境中用真實的資料庫程式碼取代模擬程式碼。

這種方法的關鍵優勢在於資料始終保存在資料庫中，並根據需要流經應用程式。記憶體佔用量保持不變，不受檔案大小的影響，這使得應用程式能夠處理以前會導致記憶體耗盡的檔案。

4.3. 使用內容類型

雖然基本實作方式適用於唯讀場景，但某些情況下可能需要額外的功能。例如，如果需要動態指定內容類型而不是使用通配符，則可以增強InputStreamDataSource建構函數，使其接受 MIME 類型參數：

public class EnhancedDataSourceDemo {

 public static void main(String[] args) {

 try {

 ...

 InputStream pdfStream = new ByteArrayInputStream("PDF content here".getBytes());

 DataHandler pdfHandler = new DataHandler(

 new InputStreamDataSource(pdfStream, "application/pdf")

 );

 System.out.println("Content type: " + pdfHandler.getContentType());

 System.out.println();

 }

 ...

 }

 }

透過此項修改，我們能夠精確地修改內容類型規格。這在 MIME 類型會影響行為的情況下尤其有用，例如電子郵件附件或 HTTP 回應。

5. 結論

本文介紹如何將InputStream轉換為DataHandler 。首先，我們解釋了 Java 中的記憶體效率問題。然後，我們討論了單獨使用getBytes的低效之處。最後，我們探討如何使用DataSource抽象將InputStream轉換為DataHandler 。

原始碼可在 GitHub 上找到。