[Java] [缓冲区] 不要在同一个输入流使用多个Scanner

• 代码（Java）
• 观察
• 解释
  • Scanner如何作用
• 总结
• 更正
• 参考

代码（Java）

预期代码可满足下面的功能：输入三个字符串，每输入一个字符串后，立即打印它。

代码0（从文件输入）

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.InputStream;
import java.util.Scanner;


public final class Main {

  public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {

      InputStream f = new FileInputStream("Input.txt");

      Scanner in_0 = new Scanner(f);
      String s0 = in_0.next();
      System.out.println("Your 0 String is " + s0);

      Scanner in_1 = new Scanner(f);
      String s1 = in_1.next();
      System.out.println("Your 1 String is " + s1);

      Scanner in_2 = new Scanner(f);
      String s2 = in_2.next();
      System.out.println("Your 2 String is " + s2);

      System.out.println("END.");
  }
}

Input.txt

Output:
Your 0 String is A
Exception in thread “main” java.util.NoSuchElementException
at java.base/java.util.Scanner.throwFor(Scanner.java:937)
at java.base/java.util.Scanner.next(Scanner.java:1478)
at Main.main(Main.java:18)
注：第18行为 String s1 = in_1.next();

代码1（与代码1相同，只不过改为从命令行输入）

import java.io.FileNotFoundException;
import java.util.Scanner;


public final class Main {

  public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {

      Scanner in_0 = new Scanner(System.in);
      String s0 = in_0.next();
      System.out.println("Your 0 String is " + s0);

      Scanner in_1 = new Scanner(System.in);
      String s1 = in_1.next();
      System.out.println("Your 1 String is " + s1);

      Scanner in_2 = new Scanner(System.in);
      String s2 = in_2.next();
      System.out.println("Your 2 String is " + s2);

      System.out.println("END.");
  }
}

Input & Output

倘若改为每输入一个字母就按一次Enter

观察

可见，只有当从命令行输入，且每次只输入一个字符串时，程序才运行正常。

若非如此，
从命令行输入的程序都将会在in_0之后，一直处于等待输入的状态；
从文件输入的程序将会出现NoSuchElementException，认为A之后就没有字符串而到达EOF了，即使我们的文件中确确实实有5（当然大于2）个字符串。

解释

上面出现的问题可归因于：我们在程序中使用了多个Scanner。

Scanner如何作用

Scanner内部利用正则表达式，将缓冲区的输入内容进行分析，帮助我们快速得到需要的输入数据。下面是这一过程的实现步骤：

1. 我们在命令行，或通过文件，输入内容；
2. 内容进入标准输入缓冲区；
3. Scanner 将标准输入缓冲区的内容拿到自己的缓冲区内，并进行分析；
4. Scanner根据我们的需求，从自己的缓冲区再次拿走相应内容，返回给我们；
5. 我们得到相应内容。

造成上述问题的关键是3、4步。下面，我们利用这个5步模版解释具体的代码。

对于代码0（从文件输入）

[注意6中的“等也没有用”]

1. 我们通过文件输入内容A B C D E;
2. 内容A B C D E进入标准输入缓冲区；
3. in_0 将标准输入缓冲区的内容拿到自己的缓冲区内，并进行分析；此后，标准输入缓冲区内容为空，in_0缓冲区内容为A B C D E。当然，in_1 in_2缓冲区也为空；
4. in_0根据我们的需求in_0.next()，获取字符串，从自己的缓冲区再次拿走相应内容A，返回给我们；此后，标准输入缓冲区内容为空，in_0缓冲区内容变为B C D E。当然，in_1 in_2缓冲区也为空；
5. 我们得到相应内容，屏幕上打印Your 0 String is A；
6. in_1想要重复上面的in_0的操作，但是标准输入缓冲区已被in_0读完了，A以外的内容现在在in_0自己的缓冲区内。in_1看到的只是空空如也的标准输入缓冲区，等也没有用，因为文件内容已经全部到了标准输入缓冲区(当然后来又被in_0取走了)，文件已经到底(EOF)，不可能再有内容；
7. 就这样，无辜的in_1只能说，NoSuchElementException。

对于代码1（从命令行输入，一次性输入）

道理与上面类似。

对于代码1（从命令行输入，每输入完，都按Enter）

[注意6中的等待是有用的]

1. 我们在命令行输入内容A；
2. 内容进入标准输入缓冲区；
3. in_0 将标准输入缓冲区的内容拿到自己的缓冲区内，并进行分析；此后，标准输入缓冲区内容为空，in_0缓冲区内容为A。当然，in_1 in_2缓冲区也为空；
4. in_0根据我们的需求，从自己的缓冲区再次拿走相应内容，返回给我们；此后，标准输入缓冲区内容为空，in_0缓冲区内容变为空。当然，in_1 in_2缓冲区也为空；
5. 我们得到相应内容，屏幕上打印Your 0 String is A。
6. in_1想要重复上面的in_0的操作，但是标准输入缓冲区已被in_0读完了。不过，由于这是命令行，所以我们随时可以输入内容，不存在上面的EOF，输入没有到底。所以，in_1开始等待我们输入新的内容；
7. 我们在命令行输入内容B；
8. 内容进入标准输入缓冲区；
9. in_1 将标准输入缓冲区的内容拿到自己的缓冲区内，并进行分析；此后，标准输入缓冲区内容为空，in_1缓冲区内容为B。当然，in_0 in_2缓冲区也为空；
10. 我们得到相应内容，屏幕上打印Your 1 String is B。
11. 如此进行下去……

总结

导致上面问题的关键点是：

1. 输入内容会全部进入输入缓冲区，Scanner会把输入缓冲区的内容全部拿入自己的缓冲区，然后才开始分析我们的需求；
2. 不同Scanner的缓冲区是不同的。

总地来说，就是不要使用多个Scanner。同样的道理扩展开来，就是Do not create multiple buffered wrappers on a single byte or character stream。

更正

import java.io.FileNotFoundException;
import java.util.Scanner;


public final class Main {

  public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {

      Scanner in = new Scanner(System.in);

      String s0 = in.next();
      System.out.println("Your 0 String is " + s0);

      String s1 = in.next();
      System.out.println("Your 1 String is " + s1);

      String s2 = in.next();
      System.out.println("Your 2 String is " + s2);

      System.out.println("END.");

  }
}

参考

1. Do not create multiple buffered wrappers on a single byte or character stream
2. *-How to use multiple Scanner objects on System.in?