Javaでのファイル操作とJSON、XMLファイルの読み書きガイド

Javaは、ファイル操作やデータのシリアライズ・デシリアライズ（読み書き）に関して豊富なライブラリを提供しています。特にJSONやXMLといったデータフォーマットは、データのやり取りや保存において広く使用されており、これらの形式でのファイル操作は現代のアプリケーション開発に欠かせません。本記事では、Javaを使用してファイルを操作する方法、そしてJSONとXML形式のファイルを読み書きする方法について、実例を交えて解説します。

Javaでの基本的なファイル操作

まず、Javaでファイルを操作する基本的な方法について説明します。Javaには、`java.io`パッケージや`java.nio.file`パッケージがあり、ファイルの読み書きや管理ができます。ここでは、`Files`クラスを使用してテキストファイルを読み書きする方法を紹介します。

ファイルの読み込み

以下は、`Files.readAllLines()`メソッドを使ってテキストファイルの内容を読み込む例です。このメソッドは、ファイルのすべての行をリスト形式で返します。

import java.nio.file.*;
import java.io.IOException;
import java.util.List;

public class FileReadExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Path filePath = Paths.get("example.txt");
            List lines = Files.readAllLines(filePath);
            for (String line : lines) {
                System.out.println(line);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

このコードでは、`example.txt`ファイルを読み込み、その内容を標準出力に表示します。もしファイルが存在しない場合やアクセスできない場合は、`IOException`がスローされます。

ファイルへの書き込み

次に、`Files.write()`メソッドを使用してテキストファイルにデータを書き込む方法を示します。このメソッドは、指定されたファイルにリストのデータを書き込むことができます。

import java.nio.file.*;
import java.io.IOException;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class FileWriteExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Path filePath = Paths.get("output.txt");
            List lines = Arrays.asList("Hello, World!", "Java File Write Example");
            Files.write(filePath, lines);
            System.out.println("ファイルに書き込みが完了しました。");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

このコードは、`output.txt`というファイルにリストの内容を書き込みます。ファイルが存在しない場合は新たに作成されます。書き込みが正常に完了した場合には、”ファイルに書き込みが完了しました。”と表示されます。

JavaでのJSONファイルの読み書き

JSON（JavaScript Object Notation）は、軽量で可読性の高いデータフォーマットであり、多くのAPIやシステムで利用されています。Javaでは、`org.json`パッケージや、`Jackson`、`Gson`といったライブラリを使用して、JSONデータの読み書きが簡単にできます。ここでは、`Gson`ライブラリを使用したJSONの操作方法を紹介します。

Gsonライブラリを使ったJSONの読み込み

まず、`Gson`を使ってJSONファイルを読み込む方法を見ていきましょう。以下のコードは、JSONファイルを読み込んでJavaオブジェクトに変換する例です。

import com.google.gson.Gson;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

class User {
    String name;
    int age;
    String email;
}

public class JsonReadExample {
    public static void main(String[] args) {
        Gson gson = new Gson();
        try (FileReader reader = new FileReader("user.json")) {
            User user = gson.fromJson(reader, User.class);
            System.out.println("名前: " + user.name);
            System.out.println("年齢: " + user.age);
            System.out.println("メール: " + user.email);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

このコードでは、`user.json`ファイルを読み込み、その内容を`User`クラスのオブジェクトに変換しています。JSON形式のデータは以下のような内容を持つと仮定します:

{
  "name": "Taro",
  "age": 25,
  "email": "[email protected]"
}

実行結果は次のようになります:

名前: Taro
年齢: 25
メール: [email protected]

Gsonライブラリを使ったJSONの書き込み

次に、JavaオブジェクトをJSON形式のファイルに書き込む方法を説明します。以下は、`Gson`ライブラリを使ってオブジェクトをJSONファイルにシリアライズする例です。

import com.google.gson.Gson;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

class Product {
    String name;
    double price;
    int quantity;
}

public class JsonWriteExample {
    public static void main(String[] args) {
        Gson gson = new Gson();
        Product product = new Product();
        product.name = "Laptop";
        product.price = 999.99;
        product.quantity = 10;
        
        try (FileWriter writer = new FileWriter("product.json")) {
            gson.toJson(product, writer);
            System.out.println("JSONファイルへの書き込みが完了しました。");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

このコードは、`Product`オブジェクトを`product.json`というファイルに書き込んでいます。書き込み後のJSONファイルの内容は以下のようになります:

{
  "name": "Laptop",
  "price": 999.99,
  "quantity": 10
}

JavaでのXMLファイルの読み書き

XML（Extensible Markup Language）は、データの構造化を行うための一般的なフォーマットです。Javaでは、標準ライブラリである`javax.xml.parsers`や`DOM`、`SAX`などを使ってXMLの読み書きができます。ここでは、`DOM`（Document Object Model）を使ったXMLファイルの操作方法を紹介します。

DOMを使ったXMLの読み込み

次の例は、`DOM`パーサを使ってXMLファイルを読み込む方法を示しています。XMLファイルを解析して、データを抽出します。

import javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory;
import org.w3c.dom.Document;
import org.w3c.dom.Element;
import org.w3c.dom.NodeList;
import java.io.File;

public class XmlReadExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            File inputFile = new File("users.xml");
            Document doc = DocumentBuilderFactory.newInstance().newDocumentBuilder().parse(inputFile);
            doc.getDocumentElement().normalize();
            NodeList nodeList = doc.getElementsByTagName("user");

            for (int i = 0; i < nodeList.getLength(); i++) {
                Element element = (Element) nodeList.item(i);
                System.out.println("名前: " + element.getElementsByTagName("name").item(0).getTextContent());
                System.out.println("年齢: " + element.getElementsByTagName("age").item(0).getTextContent());
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

このコードは、`users.xml`ファイルを解析して、各ユーザーの名前と年齢を取得しています。`users.xml`の内容は以下のような形式と仮定します:

  
    Taro
    25
  
  
    Hanako
    30
  

実行結果は次のようになります:

名前: Taro
年齢: 25
名前: Hanako
年齢: 30

DOMを使ったXMLの書き込み

次に、`DOM`を使ってJavaオブジェクトをXMLファイルに書き込む方法を紹介します。

import javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilder;
import javax.xml.transform.Transformer;
import javax.xml.transform.TransformerFactory;
import javax.xml.transform.dom.DOMSource;
import javax.xml.transform.stream.StreamResult;
import org.w3c.dom.Document;
import org.w3c.dom.Element;
import java.io.File;

public class XmlWriteExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            DocumentBuilderFactory dbFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
            DocumentBuilder dBuilder = dbFactory.newDocumentBuilder();
            Document doc = dBuilder.newDocument();

            Element rootElement = doc.createElement("products");
            doc.appendChild(rootElement);

            Element product = doc.createElement("product");
            rootElement.appendChild(product);

            Element name = doc.createElement("name");
            name.appendChild(doc.createTextNode("Laptop"));
            product.appendChild(name);

            Element price = doc.createElement("price");
            price.appendChild(doc.createTextNode("999.99"));
            product.appendChild(price);

            Element quantity = doc.createElement("quantity");
            quantity.appendChild(doc.createTextNode("10"));
            product.appendChild(quantity);

            TransformerFactory transformerFactory = TransformerFactory.newInstance();
            Transformer transformer = transformerFactory.newTransformer();
            DOMSource source = new DOMSource(doc);
            StreamResult result = new StreamResult(new File("products.xml"));
            transformer.transform(source, result);

            System.out.println("XMLファイルへの書き込みが完了しました。");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

このコードは、製品データを含むXMLファイルを作成します。生成される`products.xml`の内容は次のようになります:

  
    Laptop
    999.99
    10
  

まとめ

Javaを使用したファイル操作、特にJSONやXMLファイルの読み書きは、日常的なアプリケーション開発で非常に重要です。`Files`クラスによるテキストファイルの操作から、`Gson`を使ったJSONの読み書き、そして`DOM`パーサを使用したXML操作まで、幅広いツールが提供されています。これらを活用することで、効率的かつ柔軟にデータを扱うことが可能です。ぜひ、実際のプロジェクトでこれらの技術を活用してみてください。