【JavaEE】(4) 文件操作和IO

一、文件

        计算机中，文件保存在硬盘上，但是在程序中直接操作硬盘很复杂，操作系统就将硬盘封装成 “文件”，编程时，我们只需要操作打开文件、关闭文件、读文件、写文件等接口。操作系统通过文件管理器管理文件，所有文件构成一个 N 叉树结构：

所以可以通过文件路径描述一个文件的位置。对于每一级目录，windows 系统用 /（斜杠）、\（反斜杠）来划分；Linux、MacOS、Android 等用 / 划分。有相对路径和绝对路径，相对路径是相对于基准路径。./ 表示当前目录，../ 表示上一级目录。

二、文件的种类

• 文本文件：存合法字符，数据的解析方式基于字符编码。

ascii：用数字表示英文字母、标点符号、阿拉伯数字。

后面引入更大的码表，表示汉字、俄语字符等。

gbk：2 个字符表示一个汉字。（windows 简体中文默认 gbk、VS 默认编码跟随系统）

utf-8（主流）：utf-8 变长编码，2~4 个字节，一般汉字 3 个字节。

java 中一个 char 用到 utf-16（Unicode，定长） 是 2 个字符表示一个汉字，String 会在内部转为 utf-8 的形式。

• 二进制文件：存什么都可以，比如图片、视频等。

三、文件操作

• 文件系统操作：创建文件、删除文件、移动文件、获取文件属性等。
• 文件内容操作：读文件、写文件。

1、File 类（文件系统操作）

• 属性

pathSeparator ：依赖系统的路径分隔符。

• 构造函数

File(String pathname)：pathname 是文件路径，相对或绝对。

File(String parent, String child)：与基准路径拼接，字符串形式。

File(File parent,String child)：与基准路径拼接，File 类形式。

对于开发工具来说，基准路径就是终端上显示的路径：

• 方法

getParent()：获取 File 的父目录。

getName()：获取 File 的文件名称。

getPath()：获取 File 的路径，看创建对象时的路径。

getAbsolutePath()：获取 File 的绝对路径，基准路径与相对路径单纯的拼接。

getCanonicalPath()：获取 File 的绝对路径，会去掉冗余的符号。

绝对路径示例：

相对路径示例：

• exists()：File 文件是否真实存在。
• isDirectory()：判断 File 是否是一个目录。
• isFile()：判断 File 是否是一个普通文件。

• createNewFile()：创建文件，创建成功返回 true。
• delete()：删除成功返回 true。
• deleteOnExit()：程序结束后，才会删除。（就像编辑 word，会对修改内容保存一个隐藏文件，当 word 内存中内容保存到磁盘后，程序退出，隐藏文件才会删除）

• list()：列出目录下的所有文件名，返回的是 String[]。
• listFiles()：列出目录下的所有文件，返回的是 File[]。

• mkdir()：创建一层目录。
• mkdirs()：创建多层目录。

• renameTo(File dest)：文件改名或移动。

2、流对象（文件内容操作）

        读（输入）文件和写（输出）文件都是相对于 CPU 的，读文件：将数据从硬盘读到内存；写文件：将数据从内存写到硬盘。

        流对象主要分为两大类：

• 字节流：以字节为单位读（InputStream）写（OutputStream），常用于读写二进制文件。
• 字符流：以字符为单位读（Reader）写（Writer）（具体几个字节看编码方式，至少一个字节），常用于读写文本文件。

PS：C/C++ 没有字符流的概念，只能按字节读取。如果想读取像汉字这样的多字节字符，那么首先得识别这个字符串的二进制序列使用的什么编码方式，然后判断从哪到哪是一个完整的汉字，最后在编码表中对应起来。

2.1、InputStream（字节流）

        InputStream 是个抽象类，不能创建实例，我们通过文件输入流 FileInputStream 创建实例（不仅文件有流得概念，网络等也有）。FileInputStream 会抛出 FileNotFoundException 异常。

        三种参数的 read 方法：会抛出 IOException 异常，而 IOException 是 FileNotFoundException 的父类。

• read()：每次读取一个字节。读取成功返回 0~255 的整数；读取失败返回 -1。

• read(byte[] b)：最多读取 b.length 个字节到 b（输出型参数） 中，返回读取到的字节数，读取完毕则返回 -1（之所以设计 b 为输出型参数，是因为 java 只能有一个返回值，而已经有了返回值 n）。

• read(byte[] b, int off, int len)：从 off 位置开始，最多读取 len 个字节。
• close()：读取完毕后 ，需要关闭文件。进程的 PCB 中有一个文件描述符表（顺序表）的属性，它不能扩容。当程序一直运行，并打开文件却不关闭文件，那么表的空间就会耗尽。耗尽后再尝试打开，就会失败。这属于“文件资源泄露”。

        但是这样写还存在一个问题，比如下面这种写法，与上面的效果一样：

        将 close 写到 finally，无论以何种形式退出，都会执行 close：

        但是这样写代码就很丑，可读性降低，所以我们使用 try-with-resource 写法，会自动 close：

2.2、OutputStream（字节流）

• write(int b)：写入一个字节。
• write(byte[] b)：写入一个字节数组。
• write(byte[] b, int off, int len)：写入一个字节数组的一部分。

        按 OutputStream 每次打开文件，都会清空文件内容。为了不清空，需要加上 append 参数为 true。

2.3、Reader（字符流）

read 返回的是 0x00 ~ 0xff 的一个两字节整数，需要转换为 char。

2.4、Writer（字符流）

3、案例练习

3.1、案例1

       扫描指定目录，找到所有包含指定字符的普通文件，并询问用户是否删除。

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.util.Scanner;public class Demo10 {public static void main(String[] args) {// 1. 接收用户输入，指定目录文件名、字符串Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.println("输入扫描的文件名：");String dirname = scanner.nextLine();System.out.println("输入删除的文件名包含的字符串：");String filestr = scanner.nextLine();// 2. 扫描目录文件File dir = new File(dirname);if(!dir.isDirectory()) {System.out.println("该目录不存在！");}scanDir(dir, filestr);scanner.close();}private static void scanDir(File dir, String filestr) {// 获得目录下的文件列表File[] files = dir.listFiles();// 判断文件列表是否为空if(files == null) {System.out.println("目录文件为空！");return;}// 遍历文件列表，删除包含字符串的普通文件for(File file : files) {String filename = file.getName();// 是一个普通文件，且文件名包含指定字符串，尝试删除文件if(file.isFile() && filename.contains(filestr)) {tryDeleteFile(file);// 是一个目录文件，递归扫描}else if(file.isDirectory()) {scanDir(file, filestr);}}}private static void tryDeleteFile(File file) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);try {System.out.println("是否删除文件 " + file.getCanonicalPath() + "（Y or N）：");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}String choice = scanner.nextLine();if(choice.equalsIgnoreCase("Y")) {if(file.delete()) {System.out.println("文件删除成功！");} else {System.out.println("文件删除失败！");}}scanner.close();}
}

3.2、案例2

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.util.Scanner;public class Demo11 {public static void main(String[] args) {// 1. 接收用户输入，指定源文件、目标文件Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.println("输入源文件路径：");String srcname = scanner.nextLine();System.out.println("输入目标文件路径：");String destname = scanner.nextLine();scanner.close();// 2. 判断源文件是否存在，目标文件的父目录是否存在File srcfile = new File(srcname);File destfile = new File(destname);if(!srcfile.isFile()) {System.out.println("源文件不存在！");return;}System.out.println(destfile.getParentFile());if(!destfile.getParentFile().isDirectory()) {System.out.println("目标文件的父目录不存在！");return;}// 3. 读取源文件内容，并写入目标文件copy(srcfile, destfile);}private static void copy(File srcfile, File destfile) {try (InputStream inputStream = new FileInputStream(srcfile);OutputStream outputStream = new FileOutputStream(destfile)) {byte[] bytes = new byte[1024];while(true) {int n = inputStream.read(bytes);if(n == -1) {break;}outputStream.write(bytes, 0, n);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}