一、File类的使用

java.io.File类：文件和文件目录路径的抽象表示形式，与平台无关。即File类的一个对象，代表一个文件或一个文件目录(俗称：文件夹)

File 能新建、删除、重命名文件和目录，但File 不能访问文件内容本身。如果需要访问文件内容本身，则需要使用输入/输出流。

想要在Java程序中表示一个真实存在的文件或目录，那么必须有一个File对象，但是Java程序中的一个File对象，可能没有一个真实存在的文件或目录。

File对象可以作为参数传递给流的构造器

1. File类的实例化

三种构造器：

 File(String filePath):以filePath为路径创建File对象，可以是绝对路径或者相对路径

 File(String parentPath,String childPath):以parentPath为父路径，childPath为子路径创建File对象。

 File(File parentFile,String childPath):根据一个父File对象和子文件路径创建File对象

2. File类的常用方法

File类中涉及到关于文件或文件目录的创建、删除、重命名、修改时间、文件大小等方法，并未涉及到写入或读取文件内容的操作。如果需要读取或写入文件内容，必须使用IO流来完成。

后续File类的对象常会作为参数传递到流的构造器中，指明读取或写入的”终点”。

public String getAbsolutePath()：获取绝对路径
public String getPath() ：获取路径
public String getName() ：获取名称
public String getParent()：获取上层文件目录路径。若无，返回null
public long length() ：获取文件长度（即：字节数）。不能获取目录的长度。
public long lastModified() ：获取最后一次的修改时间，毫秒值

如下的两个方法仅适用于文件目录：

public String[] list() ：获取指定目录下的所有文件或者文件目录的名称数组
public File[] listFiles() ：获取指定目录下的所有文件或者文件目录的File数组
public boolean renameTo(File dest)：把文件重命名为指定的文件路径

file1.renameTo(file2)为例，要想保证返回true,需要file1在硬盘中是存在的，且file2不能在硬盘中存在

public boolean isDirectory()：判断是否是文件目录
public boolean isFile() ：判断是否是文件
public boolean exists() ：判断是否存在
public boolean canRead() ：判断是否可读
public boolean canWrite() ：判断是否可写
public boolean isHidden() ：判断是否隐藏
public boolean createNewFile() ：创建文件。若文件存在，则不创建，返回false
public boolean mkdir() ：创建文件目录。如果此文件目录存在，就不创建了。如果此文件目录的上层目录不存在，也不创建。
public boolean mkdirs() ：创建文件目录。如果此文件目录存在，就不创建了。如果上层文件目录不存在，一并创建
public boolean delete()：删除文件或者文件夹 删除注意事项：Java中的删除不走回收站。要想删除文件夹成功，文件夹目录下不能有子目录或文件

二、IO流原理及流的分类

1. IO流原理

I/O是Input/Output的缩写，I/O技术是非常实用的技术，用于处理设备之间的数据传输。如读/写文件，网络通讯等。

Java程序中，对于数据的输入/输出操作以“流(stream)”的方式进行。

java.io包下提供了各种“流”类和接口，用以获取不同种类的数据，并通过标准的方法输入或输出数据。

输入input：读取外部数据（磁盘、光盘等存储设备的数据）到程序（内存）中。

输出output：将程序（内存）数据输出到磁盘、光盘等存储设备中。

2. IO流的分类

按操作数据单位不同分为：字节流(8 bit)（用于处理图片、视频、.doc, .ppt等），字符流(16 bit)（用于处理文本文件：.txt, .java, .c, .cpp）

注意：不能用字符流来处理图片等字节数据。不用字节流来处理文本等字符数据，如果是纯英文的文本可能不会出错，但有其他文字在读的时候会出现乱码

按数据流的流向不同分为：输入流，输出流
按流的角色的不同分为：节点流，处理流。节点流就是从数据到内存的传输流，处理流是对已有流（不限于是节点流）的再包装，可以提高流的处理速度

Java的IO流共涉及40多个类，实际上非常规则，都是从下表第一行中4个抽象基类派生的

IO流体系

颜色加深的部分更为常用：文件流、缓冲流、转换流、对象流

三、节点流（或文件流）

1. 读数据

读取文件【四个步骤】：

File类的实例化
实例化一个读文件的流对象，将已存在的一个文件加载进流。
创建一个临时存放数据的数组，调用流对象的读取方法将流中的数据读入到数组中。
关闭资源。

读单个字符：

@Test
public void FileReadTest1(){
    FileReader fr = null;
    try {
        //1.实例化File对象，指明要操作的文件
        File file = new File("hello1.txt");//相较于当前的Module
        //2.提供具体的流
        fr = new FileReader(file);
        //3.数据的读入过程
        int data;
        while ((data = fr.read()) != -1){
            System.out.print((char)data);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        try {
            //4.流的关闭操作
            if (fr!=null)
                fr.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

read()的理解：返回读入的一个字符。如果达到文件末尾，返回-1

异常的处理：为了保证流资源一定可以执行关闭操作。需要使用try-catch-finally处理

读入的文件一定要存在，否则就会报FileNotFoundException。

读多个字符：

@Test
public void FileReadTest2(){
    FileReader fr = null;
    try {
        //1.File类的实例化
        File file = new File("hello1.txt");//相较于当前的Module
        //2.FileReader流的实例化
        fr = new FileReader(file);
        //3.读入的操作
        char[] cbuf = new char[5];
        int len;
        while ((len = fr.read(cbuf))!=-1){
            for (int i = 0; i < len; i++) {
                // 这里的循环终止条件必须是小于len，而不能是cbuf.length，
                // 否则每次都是输出5个字符，实际上我们只想让他每次读多少就输出多少
                System.out.print(cbuf[i]);
            }
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        try {
            //4.资源的关闭
            if (fr!=null)
                fr.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

read(char[] cbuf)：返回每次读入cbuf数组中的字符的个数。如果达到文件末尾，返回-1

2. 写数据

写入文件【四个步骤】：

File类的实例化
实例化一个写入的流对象，将文件加载进流。该文件不存在会自动创建
调用流对象的写入方法，将数据写入流
关闭流资源，并将流中的数据清空到文件中

输出操作，对应的File可以不存在的。并不会报异常

File对应的硬盘中的文件如果不存在，在输出的过程中，会自动创建此文件。

File对应的硬盘中的文件如果存在：

如果流使用的构造器是：FileWriter(file,false) / FileWriter(file):对原有文件的覆盖

如果流使用的构造器是：FileWriter(file,true):不会对原有文件覆盖，而是在原有文件基础上追加内容

@Test
public void FileWriteTest() {
    FileWriter fw = null;
    try {
        File file = new File("hello2.txt");
        fw = new FileWriter(file);
        //fw = new FileWriter(file,true);
        fw.write("Hello IO Stream!\n");
        fw.write("Hello world!");
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        try {
            fw.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

读写图片等字节流时方法流程类似，流构造器选择相对应的字节流构造器即可

四、缓冲流

为了提高数据读写的速度，Java API提供了带缓冲功能的流类，在使用这些流类时，会创建一个内部缓冲区数组，使用8192个字节(8Kb)的缓冲区。这也是实际开发中常用的流

缓冲流要“套接”在相应的节点流之上，根据数据操作单位可以把缓冲流分为：

字节流：BufferedInputStream和BufferedOutputStream
字符流：BufferedReader和BufferedWriter

当使用BufferedInputStream读取字节文件时，BufferedInputStream会一次性从文件中读取8192个(8Kb)，存在缓冲区中，直到缓冲区装满了，才重新从文件中读取下一个8192个字节数组。向流中写入字节时，不会直接写到文件，先写到缓冲区中直到缓冲区写满，BufferedOutputStream才会把缓冲区中的数据一次性写到文件里。

使用方法flush()可以强制将缓冲区的内容全部写入输出流。

关闭流的顺序和打开流的顺序相反。只要关闭最外层流即可，关闭最外层流也会相应关闭内层节点流

用缓冲流实现非文本文件的读写（复制文件）：

@Test
public void BufferedStreamTest(){
    BufferedInputStream bis = null;
    BufferedOutputStream bos = null;
    try {
        //1.造文件
        File srcFile = new File("plot.png");
        File destFile = new File("plot1.png");

        //2.造流
        //2.1 造节点流
        FileInputStream fis = new FileInputStream(srcFile);
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destFile);
        //2.2 造缓冲流
        bis = new BufferedInputStream(fis);
        bos = new BufferedOutputStream(fos);

        //3.复制的细节：读取、写入
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = bis.read(buffer))!=-1){
            bos.write(buffer,0,len);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        //4.资源关闭
        if (bis!=null) {
            try {
                bis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if (bos!=null) {
            try {
                bos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

上面的1、2可以合写为：

1 2	`bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(new File("plot.png"))); bos = new BufferedOutputStream((new FileOutputStream(new File("plot1.png"))));`

五、转换流

1. 转换流

转换流提供了在字节流和字符流之间的转换。Java API 提供了两个转换流：

InputStreamReader：将InputStream转换为Reader，实现将字节的输入流按指定字符集转换为字符的输入流。需要和InputStream“套接”。

构造器：public InputStreamReader(InputStreamin)
public InputSreamReader(InputStreamin,StringcharsetName)
如：Reader isr= new InputStreamReader(System.in,”gbk”);
OutputStreamWriter：将Writer转换为OutputStream，实现将字符的输出流按指定字符集转换为字节的输出流。需要和OutputStream“套接”。
构造器：public OutputStreamWriter(OutputStreamout)
public OutputSreamWriter(OutputStreamout,StringcharsetName)

很多时候我们使用转换流来处理文件乱码问题。实现编码和解码的功能。

解码：字节、字节数组 —>字符数组、字符串
编码：字符数组、字符串 —> 字节、字节数组

转换流实现文件的读入和写出：

public class InputStreamReaderTest {
    /**
     * 此时处理异常的话，仍然应该使用try-catch-finally
     * 综合使用InputStreamReader和OutputStreamWriter
     */
    @Test
    public void test2() throws IOException {
        //1.造文件、造流
        File file1 = new File("hello.txt");
        File file2 = new File("hello_gbk.txt");

        FileInputStream fis = new FileInputStream(file1);
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file2);

        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis,"utf-8");
        //参数2指明了字符集，具体使用哪个字符集，取决于文件hello.txt保存时使用的字符集
        OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos,"gbk");

        //2.读写过程
        char[] cbuf = new char[20];
        int len;
        while((len = isr.read(cbuf)) != -1){
            osw.write(cbuf,0,len);
        }

        //3.关闭资源
        isr.close();
        osw.close();
    }
}

2. 字符编码集

0 1 –> ASCII（只适合英文） –> ANSI（美国国家标准学会，通常指平台默认编码，英文操作系统默认ISO-8859-1，中文是GBK，等等） –> Unicode （Unicode字符集只是定义了字符的集合和唯一编号，Unicode编码，则是对UTF-8、uCS-2/ UTF-16等具体编码方案的统称而已，并不是具体的编码方案。）

其中，UTF-8：是变长的编码方式，可用1-4个字节来表示一个字符，后来是6个。中文是3个字节

六、对象流

ObjectInputStream和OjbectOutputSteam，用于存储和读取基本数据类型数据或对象的处理流。它的强大之处就是可以把Java中的对象写入到数据源中，也能把对象从数据源中还原回来。对象流可能用的不多，下面的序列化和反序列化是要掌握的重点

对象序列化机制允许把内存中的Java对象转换成平台无关的二进制流，从而允许把这种二进制流持久地保存在磁盘上，或通过网络将这种二进制流传输到另一个网络节点。当其它程序获取了这种二进制流，就可以恢复成原来的Java对象。序列化是RMI（Remote Method Invoke –远程方法调用）过程的参数和返回值都必须实现的机制，而RMI 是JavaEE的基础。因此序列化机制是JavaEE平台的基础

序列化：用ObjectOutputStream类保存基本类型数据或对象到磁盘中或通过网络传输出去

反序列化：用ObjectInputStream类读取磁盘文件中的基本类型数据或对象，将其还原为内存中的一个java对象

1. 基本数据类型的序列化与反序列化

默认情况下，基本数据类型均可序列化

注意写出一次，操作flush()一次

//序列化
@Test
public void test(){
    ObjectOutputStream oos = null;
    try {
        //创造流
        oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.dat"));
        //制造对象
        oos.writeObject(new String("秦始皇陵欢迎你"));
        //刷新操作
        oos.flush();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(oos != null){
            //3.关闭流
            try {
                oos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

//反序列化
@Test
public void test2(){
    ObjectInputStream ois = null;
    try {
        ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.dat"));

        Object obj = ois.readObject();
        String str = (String) obj;

        System.out.println(str);
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(ois != null){
            try {
                ois.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

2. 自定义类的序列化与反序列化

自定义类实现序列化与反序列化需要符合如下条件：

需要实现接口：Serializable或者Externalizable
除了当前类需要实现Serializable接口之外，还必须保证其内部所有属性也必须是可序列化的。（默认情况下，基本数据类型可序列化）
当前类提供一个全局常量：serialVersionUID

强调：如果某个类的属性不是基本数据类型或String 类型，而是另一个引用类型，那么这个引用类型必须是可序列化的，否则拥有该类型的Field 的类也不能序列化

补充：ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修饰的成员变量

其中，对于第三点serialVersionUID的理解：定义语句为 private static final long serialVersionUID;，serialVersionUID用来表明类的不同版本间的兼容性。简言之，其目的是以序列化对象进行版本控制，有关各版本反序列化时是否兼容。如果类没有显示定义这个静态常量，它的值是Java运行时环境根据类的内部细节自动生成的。若类的实例变量做了修改（比如该类增加了一个属性），serialVersionUID可能发生变化。故建议，显式声明。简单来说，Java的序列化机制是通过在运行时判断类的serialVersionUID来验证版本一致性的。在进行反序列化时，JVM会把传来的字节流中的serialVersionUID与本地相应实体类的serialVersionUID进行比较，如果相同就认为是一致的，可以进行反序列化，否则就会出现序列化版本不一致的异常

自定义Person类：

public class Person implements Serializable {
    public static final long serialVersionUID = 475463534532L;

    private String name;
    private int age;
    private int id;

    public Person() {
    }

    public Person(String name, int age, int id) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.id = id;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", id=" + id +
                '}';
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

测试类：

//序列化
@Test
public void test3(){
    ObjectOutputStream oos = null;
    try {
        //创造流
        oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.dat"));
        //制造对象
        oos.writeObject(new Person("李时珍",65,0));
        //刷新操作
        oos.flush();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(oos != null){
            //3.关闭流
            try {
                oos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

//反序列化
@Test
public void test4(){
    ObjectInputStream ois = null;
    try {
        ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.dat"));

        Person p = (Person) ois.readObject();

        System.out.println(p);
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(ois != null){
            try {
                ois.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

七、标准输入、输出流

System.in：标准的输入流，默认从键盘输入。System.in的类型是InputStream

System.out：标准的输出流，默认从控制台输出。System.out的类型是PrintStream，其是OutputStream的子类FilterOutputStream的子类

所以标准的输入输出流均为字节流，如果要将其转为字符，需要用到转换流

重定向：通过System类的setIn，setOut方法对默认设备进行改变。比如改为输出到文件

public static void setIn(InputStreamin)
public static void setOut(PrintStreamout)

八、打印流

实现将基本数据类型的数据格式转化为字符串输出

打印流：PrintStream和PrintWriter

提供了一系列重载的print()和println()方法，用于多种数据类型的输出

PrintStream和PrintWriter的输出不会抛出IOException异常
PrintStream和PrintWriter有自动flush功能
PrintStream 打印的所有字符都使用平台的默认字符编码转换为字节。在需要写入字符而不是写入字节的情况下，应该使用PrintWriter 类。
System.out返回的是PrintStream的实例

九、数据流

为了方便地操作Java语言的基本数据类型和String的数据，可以使用数据流。

数据流有两个类：(用于读取和写出基本数据类型、String类的数据）

DataInputStream和DataOutputStream，分别“套接”在InputStream和OutputStream子类的流上

十、任意存取文件流

RandomAccessFile 声明在java.io包下，但直接继承于java.lang.Object类。并且它实现了DataInput、DataOutput这两个接口，也就意味着这个类既可以读也可以写。

它的特殊之处在于：支持“任意访问” 的方式，程序可以直接跳到文件的任意地方来读、写文件，

支持只访问文件的部分内容
可以向已存在的文件后追加内容

RandomAccessFile 对象包含一个记录指针，用以标示当前读写处的位置。RandomAccessFile类对象可以自由移动记录指针：

long getFilePointer()：获取文件记录指针的当前位置
void seek(long pos)：将文件记录指针定位到pos位置

构造器：

public RandomAccessFile(Filefile, Stringmode)
public RandomAccessFile(Stringname, Stringmode)

创建RandomAccessFile类实例需要指定一个mode 参数，该参数指定RandomAccessFile的访问模式：

r: 以只读方式打开
rw：打开以便读取和写入
rwd:打开以便读取和写入；同步文件内容的更新
rws:打开以便读取和写入；同步文件内容和元数据的更新

如果模式为只读r。则不会创建文件，而是会去读取一个已经存在的文件，如果读取的文件不存在则会出现异常。

如果模式为rw读写。如果文件不存在则会去创建文件，如果存在则不会创建。

public class RandomAccessFileTest {
    /**
     * 使用RandomAccessFile实现数据的插入效果
     */
    @Test
    public void test5() throws IOException {
        RandomAccessFile raf1 = new RandomAccessFile("hello.txt","rw");

        raf1.seek(3);//将指针调到角标为3的位置
        //保存指针3后面的所有数据到StringBuilder中
        StringBuilder builder = new StringBuilder((int) new File("hello.txt").length());
        byte[] buffer = new byte[20];
        int len;
        while((len = raf1.read(buffer)) != -1){
            builder.append(new String(buffer,0,len)) ;
        }
        //调回指针，写入“xyz”
        raf1.seek(3);
        raf1.write("xyz".getBytes());

        //将StringBuilder中的数据写入到文件中
        raf1.write(builder.toString().getBytes());

        raf1.close();
    }

}

JavaSE

Java进阶：13.IO流

http://jswanyu.github.io/2022/02/28/JavaSE/Java进阶：13.IO流/

作者

万宇

发布于

2022年2月28日

许可协议

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