java System setIn()/setOut()/setErr()标准输入、输出和错误流

一、方法定义

System 类中的这三个方法用于重新定向标准输入、输出和错误流：

public static void setIn(InputStream in)
public static void setOut(PrintStream out)
public static void setErr(PrintStream err)

• 所属类：java.lang.System
• 静态方法：直接通过 System 类调用
• 参数类型：
  • setIn() 接收 InputStream 类型
  • setOut() 和 setErr() 接收 PrintStream 类型

二、功能说明

⚠️ 注意：这些方法修改的是 JVM 全局的输入/输出流，影响整个应用。

三、示例代码

1. 重定向输出到文件

import java.io.*;

public class RedirectExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 重定向标准输出到文件
        PrintStream fileOut = new PrintStream(new FileOutputStream("output.txt"));
        System.setOut(fileOut);

        // 重定向错误输出到另一个文件
        PrintStream errOut = new PrintStream(new FileOutputStream("error.log"));
        System.setErr(errOut);

        System.out.println("这条消息会写入 output.txt");
        System.err.println("这条错误消息会写入 error.log");

        fileOut.close();
        errOut.close();
    }
}

2. 从字符串输入模拟用户输入

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

public class SimulateInput {
    public static void main(String[] args) {
        String simulatedInput = "Alice\n25\n";
        InputStream mockIn = new ByteArrayInputStream(simulatedInput.getBytes());
        System.setIn(mockIn);

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String name = scanner.nextLine();
        int age = scanner.nextInt();

        System.out.println("Name: " + name + ", Age: " + age);
        // 输出: Name: Alice, Age: 25
    }
}

3. 捕获输出用于测试或日志

import java.io.*;

public class CaptureOutput {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 捕获标准输出
        ByteArrayOutputStream capturedOutput = new ByteArrayOutputStream();
        PrintStream captureStream = new PrintStream(capturedOutput);
        System.setOut(captureStream);

        System.out.println("This is captured output.");
        System.out.println("Another line.");

        // 恢复原始输出
        captureStream.close();
        System.setOut(System.out);

        // 获取捕获的内容
        String output = capturedOutput.toString("UTF-8");
        System.out.println("Captured: " + output);
    }
}

四、使用技巧

1. 测试自动化：在单元测试中模拟输入、捕获输出，避免依赖控制台。
2. 日志集中化：将 System.out 和 System.err 重定向到日志框架（如 Log4j）。
3. GUI 应用：将控制台输出重定向到文本框或日志窗口。
4. 批处理/脚本化：从配置文件或网络流读取输入，实现自动化流程。
5. 临时重定向：使用 try-finally 块确保恢复原始流。

PrintStream originalOut = System.out;
try {
    System.setOut(new PrintStream("temp.txt"));
    // 执行需要重定向的操作
} finally {
    System.setOut(originalOut); // 确保恢复
}

五、常见错误

六、注意事项

1. 全局影响：修改会影响整个 JVM，可能干扰其他模块（如日志框架、库代码）。
2. 线程安全：PrintStream 是线程安全的，但频繁重定向可能导致不可预期行为。
3. 性能开销：频繁创建/销毁流对象会带来性能损耗。
4. 编码问题：注意输入/输出流的字符编码一致性。
5. 异常处理：setXxx() 方法本身不抛异常，但后续 I/O 操作可能抛出 IOException。

七、最佳实践

✅ 推荐做法：

• 保存原始流：重定向前保存原始 System.in/out/err，便于恢复。
• 使用 try-finally：确保流被正确关闭和状态恢复。
• 避免长期重定向：仅在必要时临时重定向。
• 结合日志框架：将 System.err 重定向到 SLF4J/Log4j 等专业日志系统。
• 测试专用：主要用于测试、调试或特殊场景，生产环境慎用。

❌ 避免做法：

• 在生产代码中长期重定向标准流。
• 多个模块竞争修改标准流。
• 忽略资源关闭。

八、性能优化

1. 缓冲流：使用 BufferedInputStream / BufferedOutputStream 包装，减少 I/O 次数。
2. 复用流对象：避免频繁创建 PrintStream。
3. 选择合适实现：如使用 ByteArrayOutputStream 捕获输出比写文件更快。
4. 异步输出：对高频率输出，考虑异步写入（如通过队列 + 后台线程）。

// 使用缓冲提升性能
BufferedOutputStream bufferedOut = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("output.txt"));
System.setOut(new PrintStream(bufferedOut));

九、总结

💡 一句话总结：System.setIn/out/err() 是强大的 I/O 控制工具，适合测试和特殊场景，但应谨慎使用，避免污染全局状态。