提供了编程的基础技术教程

zl程序教程

您现在的位置是：首页 >  其他

当前栏目

文件操作 —— IO

文件IO 操作
2023-09-27 14:28:31 时间

请添加图片描述

✨个人主页：bit me👇
✨当前专栏：Java EE初阶👇

目 录

☕️一. Java 中操作文件

由冯诺依曼体系结构可知，文件是储存在硬盘上的，硬盘和内存的区别：

  1. 内存储存空间小，硬盘空间大
  2. 内存访问速度快，硬盘速度慢
  3. 内存成本高，硬盘便宜
  4. 内存掉电数据丢失，硬盘掉电数据还在

在面试中这些是不考试的，但是在写很多代码的时候都和这个有关

文件也是被操作系统管理的，操作系统内核中有一个专门的模块，文件系统。Java 针对文件系统 / 文件进行了一系列封装。

此文主要涉及文件的元信息、路径的操作，暂时不涉及关于文件中内容的读写操作。

Java 中通过 java.io.File 类来对一个文件（包括目录）进行抽象的描述。注意，有 File 对象，并不代表真实存在该文件。

🃏1. File 概述

File 类中的常见属性、构造方法和方法

属性

修饰符及类型属性(说明)
static StringpathSeparator(依赖于系统的路径分隔符，String 类型的表示)
static charpathSeparator(依赖于系统的路径分隔符，char 类型的表示)

构造方法

签名说明
File(File parent, Stringchild)根据父目录 + 孩子文件路径，创建一个新的 File 实例
File(String pathname)根据文件路径创建一个新的 File 实例，路径可以是绝对路径或者相对路径
File(String parent, Stringchild)根据父目录 + 孩子文件路径，创建一个新的 File 实例，父目录用路径表示

在计算机上如何访问到一个文件？有很多的目录(文件夹)，很多的文件

在这里插入图片描述

如上：目录和目录之间，使用 \ 分割，使用 / 也行，更推荐使用 /

  • 以盘符开头的路径，称为 “绝对路径”
  • 以 . (一个点) 或者 …(两个点) 开头的路径称为 “相对路径” （先明确一个基准路径(工作目录)，相对路径是从基准路径出发，找到目标的目录）

优先使用绝对路径

方法

修饰符及返回值类型方法签名–>说明
StringgetParent()–>返回 File 对象的父目录文件路径
StringgetName()–>返回 FIle 对象的纯文件名称
StringgetPath()–>返回 File 对象的文件路径
StringgetAbsolutePath()–>返回 File 对象的绝对路径
StringgetCanonicalPath()–>返回 File 对象的修饰过的绝对路径
booleanexists()–>判断 File 对象描述的文件是否真实存在
booleanisDirectory()–>判断 File 对象代表的文件是否是一个目录
booleanisFile()–>判断 File 对象代表的文件是否是一个普通文件
booleancreateNewFile()–>根据 File 对象，自动创建一个空文件。成功创建后返回 true
booleandelete()–>根据 File 对象，删除该文件。成功删除后返回 true
voiddeleteOnExit()–>根据 File 对象，标注文件将被删除，删除动作会到 JVM 运行结束时才会进行
String[]list()–>返回 File 对象代表的目录下的所有文件名
File[]listFiles()–>返回 File 对象代表的目录下的所有文件，以 File 对象表示
booleanmkdir()–>创建 File 对象代表的目录
booleanmkdirs()–>创建 File 对象代表的目录，如果必要，会创建中间目录
booleanrenameTo(Filedest)–>进行文件改名，也可以视为我们平时的剪切、粘贴操作
booleancanRead()–>判断用户是否对文件有可读权限
booleancanWrite()–>判断用户是否对文件有可写权限

方法演示1：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    //File file = new File("d:/test.txt");
    File file = new File("./test.txt");
    System.out.println(file.getParent());
    System.out.println(file.getName());
    System.out.println(file.getPath());
    System.out.println(file.getAbsolutePath());
    System.out.println(file.getCanonicalPath());
}

在这里插入图片描述

方法演示2：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 前面没写 ./   也相当于是 ./    ./ 可以省略
    File file = new File("helloworld.txt");
    System.out.println(file.exists());
    System.out.println(file.isDirectory());
    System.out.println(file.isFile());
    System.out.println("=============================");
    //创建文件
    file.createNewFile();
    System.out.println(file.exists());
    System.out.println(file.isDirectory());
    System.out.println(file.isFile());
}

在这里插入图片描述

方法演示3：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException {
    //文件删除
    File file = new File("helloworld.txt");
    //file.delete();//立即删除
    file.createNewFile();
    //程序退出时才删除
    file.deleteOnExit();
    Thread.sleep(5000);
    System.out.println(file.exists());
}

在这里插入图片描述

此处执行效果是需要看左边目录的，当 helloworld.txt 文件被创建好了之后，过五秒就会被删除。

这个方法主要是用来创建一些临时文件。

方法演示4：

//创建目录
public static void main(String[] args) {
    File file = new File("test");
    System.out.println(file.exists());
    System.out.println(file.isDirectory());
    System.out.println("==============================");
    file.mkdir();
    System.out.println(file.exists());
    System.out.println(file.isDirectory());
}

在这里插入图片描述

方法演示5：

//创建多级目录
public static void main(String[] args) {
    File file = new File("test/aa/1");
    System.out.println(file.exists());
    System.out.println(file.isDirectory());
    System.out.println("==============================");
    file.mkdirs();
    System.out.println(file.exists());
    System.out.println(file.isDirectory());
}

在这里插入图片描述

方法演示6：

//文件重命名
public static void main(String[] args) {
    File file1 = new File("./test1.txt");
    File file2 = new File("./test2.txt");
    file1.renameTo(file2);
}

在这里插入图片描述
转变为：
在这里插入图片描述

🍵二. 文件内容的读写 —— 数据流

文件内容的操作：

  1. 打开文件
  2. 关闭文件
  3. 读文件
  4. 写文件

3，4 是两个关键操作，在读写之前，务必要先打开；使用完毕之后，务必要及时关闭。

关于文件读写，在 Java 中提供了一些类
 
第一组：InputStream OutputStream，字节流(以字节为单位的流，用来操作二进制文件)
第二组：Reader Writer，字符流(以字符为单位的流，用来操作文本文件)

🎸1. InputStream 概述

方法：

修饰符及返回值类型方法签名 --> 说明
intread() --> 读取一个字节的数据，返回 -1 代表已经完全读完了
intread(byte[] b) --> 最多读取 b.length 字节的数据到 b 中，返回实际读到的数量；-1 代表以及读完了
intread(byte[] b,int off, int len) --> 最多读取 len - off 字节的数据到 b 中，放在从 off 开始，返回实际读到的数量；-1 代表以及读完了
voidclose() --> 关闭字节流

InputStream 只是一个抽象类，要使用还需要具体的实现类。关于 InputStream 的实现类有很多，基本可以认为不同的输入设备都可以对应一个 InputStream 类，我们现在只关心从文件中读取，所以使用 FileInputStream

InputStream 不能直接实例化，需要使用到子类 FileInputStream 来读取文件的，构造方法，传入一个路径，用来打开文件。read 方法，可以读文件；close 方法，关闭文件。

  1. 打开一个文件
InputStream inputStream = new FileInputStream("./test2.txt");

打开成功后，就得到了 inputStream 对象，后续对文件的操作，都是通过对 inputStream 进行操作的。

在这里插入图片描述

由于硬盘不方便直接操作，在内存里构造一个和他关联的对象，操作这个对象就相当于操作硬盘数据。类似于 “遥控器”，像 inputStream 这样的对象在计算机中又称为 “句柄”

  1. 关闭文件

关闭文件是为了释放资源？释放什么资源？内存？

不全是。一个进程里，会使用 PCB 来描述(只考虑单线程的进程)，PCB 里就包含了很多属性，其中有个属性，就是文件描述符表，这个表是个数组(顺序表)，每个元素，都对应着当前进程打开的文件，这个数组的下标，就称为 “文件描述符表”。

每次打开文件，都会在文件描述符表中占据一个位置；每次关闭文件，都会释放一个位置。

文件描述符表，是存在上限的。如果一个进程，一直在打开文件，没有释放，此时就会导致我们的进程在后续打开的时候，就打开文件失败。（虽然文件对象打开的时候会占用内存，但是内存占用的不多，相比于内存来说，文件描述符表是更稀缺的资源）

  1. 读取文件（在打开文件和关闭文件中间）

具体三个读取参照上面的表格

①：无参数读取

while (true){
    int b = inputStream.read();
    if(b == -1){
        //文件读完了
        break;
    }
    System.out.println(b);
}

此时我们在 test2.txt 文件中添加一个 hello 信息

在这里插入图片描述

打印结果就是 hello 在 ASCII 码表中的值

②：一个参数读取

byte[] b = new byte[1024];
int len = inputStream.read(b);
System.out.println(len);
for (int i = 0; i < len; i++) {
    System.out.println(b[i]);
}

在这里插入图片描述

先打印的长度，再打印的 hello 在 ASCII 码表中的值。

当我们把英文 hello 换成 你好 的时候，运行结果如下，就是 UTF-8 字符集呈现的结果

在这里插入图片描述

③：多个参数读取

我们也可以能把完整的中文读取出来，通过字节流，读取文本数据的时候，虽然能读取，但是想要正确还原成原始的文本，比较麻烦，需要手动处理。

byte[] b = new byte[1024];
int len = inputStream.read(b);
String s = new String(b,0,len,"utf8");
System.out.println(s);

在这里插入图片描述

因此就可通过字符流来解决上述问题：

方案一：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    Reader reader = new FileReader("test2.txt");
    char[] buffer = new char[1024];
    int len = reader.read(buffer);
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        System.out.println(buffer[i]);
    }
    reader.close();
}

方案二 Scanner：（极力推荐）

public static void main(String[] args) throws IOException {
    InputStream inputStream = new FileInputStream("test2.txt");
    Scanner scanner = new Scanner(inputStream);
    String s = scanner.next();
    System.out.println(s);
    inputStream.close();
}

通过上述对比我们可以看到方案二更加简便，当我们读取文本文件的时候，使用方案二是再合适不过了；二进制文件就只能用 InputStream 一个字节一个字节的处理’

综上我们的代码就完成了：

public static void main(String[] args){
        //使用一下 InputStream

        InputStream inputStream = null;
        try{
            //1.打开文件
            inputStream = new FileInputStream("./test2.txt");

            //2.读取文件
        //while (true){
        //    int b = inputStream.read();
        //    if(b == -1){
        //        //文件读完了
        //        break;
        //    }
        //    System.out.println(b);
        //}
        //
        //byte[] b = new byte[1024];
        //int len = inputStream.read(b);
        //System.out.println(len);
        //for (int i = 0; i < len; i++) {
        //    System.out.println(b[i]);
        //}
            byte[] b = new byte[1024];
            int len = inputStream.read(b);
            String s = new String(b,0,len,"utf8");
            System.out.println(s);
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //3.关闭文件
            try {
                inputStream.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
}

但是这样的代码属实比较麻烦，可读性不好，于是又有了一种另外的写法：（极力推荐）

public static void main(String[] args) {
    try(InputStream inputStream = new  FileInputStream("test2.txt")){
        //读文件
        byte[] b = new byte[1024];
        int len = inputStream.read(b);
        String s = new String(b,0,len,"utf8");
        System.out.println(s);
    }catch(IOException e){
        e.printStackTrace();
    }
}

这种方式会在 try 执行结束之后，自动调用 inputStream 的 close，但是要要求这个类实现 Closeable 接口，才能这样做。

🎷2. OutputStream 概述

方法

修饰符及返回值类型方法签名(说明)
voidwrite(int b) （写入要给字节的数据）
voidwrite(byte[]b)（将 b 这个字符数组中的数据全部写入 os 中）
intwrite(byte[] b, int off,int len) （将 b 这个字符数组中从 off 开始的数据写入 os 中，一共写 len 个）
voidclose() （关闭字节流）
voidflush() （重要：我们知道 I/O 的速度是很慢的，所以，大多的 OutputStream 为了减少设备操作的次数，在写数据的时候都会将数据先暂时写入内存的一个指定区域里，直到该区域满了或者其他指定条件时才真正将数据写入设备中，这个区域一般称为缓冲区。但造成一个结果，就是我们写的数据，很可能会遗留一部分在缓冲区中。需要在最后或者合适的位置，调用 flush（刷新）操作，将数据刷到设备中。）

说明：

OutputStream 同样只是一个抽象类，要使用还需要具体的实现类。我们现在还是只关心写入文件中，所以使用 FileOutputStream

上面写文件的三种形式和上面的读差不多
 
关于写文件，在 Java 中提供了一些类
 
字节流：OutputStream / FileOutputStream
字符流：Writer / FileWriter
和 Scanner 相对的还可以使用 PrintWriter 来简化字符流的写入操作

三种 write 方式中，预期写的长度，和实际写的长度，是不一样的。byte[] b 中，b 的长度是 1024 ，预期要写 1024 个字节，但是实际不一定能写这么多，如硬盘空间不够，就写不了这么多，返回值就是实际写入的字节数。

写一个 hello ，此时就会把 test2 中的内容写成 hello

  • 字符的形式写入：
public static void main(String[] args) {
    try(OutputStream outputStream = new FileOutputStream("test2.txt")){

        outputStream.write('h');
        outputStream.write('e');
        outputStream.write('l');
        outputStream.write('l');
        outputStream.write('o');

    }catch (IOException e){
        e.printStackTrace();
    }
}

在这里插入图片描述

  • 字符串形式写入
public static void main(String[] args) {
    try(OutputStream outputStream = new FileOutputStream("test2.txt")){
		String s = "hello Java";
        outputStream.write(s.getBytes());
    }catch (IOException e){
        e.printStackTrace();
    }
}

在这里插入图片描述

每次重新写的时候，都会把旧的文件内容清空掉，重新去写

还有另外一种写法

public static void main(String[] args) {
    try(Writer writer = new FileWriter("test2.txt")){
        writer.write("hello world");
    }catch (IOException e){
        e.printStackTrace();
    }
}

在这里插入图片描述

使用 PrintWriter 来简化字符流的写入操作：

public static void main(String[] args) {
    try(OutputStream outputStream = new FileOutputStream("test2.txt")){
        //此处 PrintWriter 就和 System.out 是一样的了
        PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
        printWriter.println("hello");
    }catch (IOException e){
        e.printStackTrace();
    }
}

PrintWriter 在这里会把 hello 写到缓冲区中，并不会直接写到 test2 中。那啥时候缓冲区的数据会被刷新到硬盘中呢？

  • 1. 缓冲区满了
  • 2. 显示调用 flush（冲水操作）

🍨三. 综合练习

  1. 扫描指定目录，并找到名称中包含指定字符的所有普通文件（不包含目录），并且后续询问用户是否要删除该文件

文件查找如何遍历目录？“递归” 的把这里所有的文件(子目录中的文件)都能够访问到

public class Demo13 {
    //实现一个递归遍历文件，并询问删除
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入要扫描的路径：");
        String rootPath = scanner.next();
        File root = new File(rootPath);
        if(!root.exists()){
            System.out.println("您输入的路径不存在，无法进行扫描！");
            return;
        }
        System.out.println("请输入要删除的文件名中的字符");
        String toDelete = scanner.next();
        //准备进行递归，通过递归的方式，找到所有的文件
        //找到所有的文件之后，再尝试进行删除
        scanDir(root,toDelete);
    }

    public static void scanDir(File rootDir,String toDelete) throws IOException {
    	//加上个日志，看一下这里当前递归的过程
        System.out.println(rootDir.getCanonicalPath());
        File[] files = rootDir.listFiles();
        if(files == null){
            //空目录，直接返回
            return;
        }
        for (File f : files){
            if(f.isDirectory()){
                //是目录，就进行递归
                scanDir(f,toDelete);
            }else {
                //普通文件
                tryDelete(f,toDelete);
            }
        }
    }

    public static void tryDelete(File f,String toDelete) throws IOException {
        //看看当前文件名是否包含了 todelete，如果包含，就删除，否则就啥也不干
        if(f.getName().contains(toDelete)){
            System.out.println("是否要删除文件(Y/N)：" + f.getCanonicalPath());
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            String choice = scanner.next();
            if (choice.equals("Y")){
                f.delete();
            }
        }
    }
}

(由于我个人目录下文件太多哈哈哈，这里就把打印日志省去了，以免可读性很差)

在这里插入图片描述

  1. 进行普通文件(regular file)的复制

操作系统中的文件类型有很多种，最常见的，普通文件和目录文件

public class Demo15 {
    //实现复制文件的功能
    public static void main(String[] args) {
        //准备工作
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入要复制的文件路径：");
        String srcPath = scanner.next();
        File srcFile = new File(srcPath);
        if(!srcFile.exists()){
            System.out.println("要复制的文件不存在！");
            return;
        }
        if(!srcFile.isFile()){
            System.out.println("要复制的文件不存在！");
            return;
        }
        System.out.println("请输入要复制到的目标路径：");
        String destPath = scanner.next();
        File destFile = new File(destPath);
        if(destFile.exists()){
            System.out.println("要复制到的目标已经存在！");
            return;
        }

        //拷贝工作
        try(InputStream inputStream = new FileInputStream(srcFile)){
            try(OutputStream outputStream = new FileOutputStream(destFile)){
                byte[] buf = new byte[1024];
                while (true){
                    int len = inputStream.read(buf);
                    if(len == -1){
                        //拷贝完成
                        break;
                    }
                    outputStream.write(buf,0,len);
                }
            }
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在 buf 进行 write 的时候，为什么不直接读而是从 0 到 len ？原因就是如果直接读 buf，读的就是整个字节的内容，就不一定是读出的内容。

  1. 扫描指定目录，并找到名称或者内容中包含指定字符的所有普通文件（不包含目录）

注意：现在的方案性能较差，所以尽量不要在太复杂的目录下或者大文件下实验

public class Demo16 {
    //遍历目录，看某个输入的词是否在文件名或者文件内容中存在
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入要搜索的目录：");
        String rootPath = scanner.next();
        File rootFile = new File(rootPath);
        if(!rootFile.exists()){
            System.out.println("要扫描的目录不存在！");
            return;
        }
        if(!rootFile.isDirectory()){
            System.out.println("要扫描的路径不是目录！");
            return;
        }
        System.out.println("请输入要搜索的词：");
        String toFind = scanner.next();

        //递归遍历目录
        scanDir(rootFile,toFind);
    }

    public static void scanDir(File rootFile,String toFind) throws IOException {
        File[] files = rootFile.listFiles();
        if(files == null){
            return;
        }
        for (File f : files){
            if(f.isDirectory()){
                scanDir(f,toFind);
            }else {
                tryFindInFile(f,toFind);
            }
        }
    }
    //判断 toFind 是否是文件名 或者 是文件内容的一部分
    private static void tryFindInFile(File f,String toFind) throws IOException {
        //是文件名的一部分
        if(f.getName().contains(toFind)){
            System.out.println("找到了文件名匹配的文件：" + f.getCanonicalPath());
            return;
        }
        //是不是文件内容的一部分
        try(InputStream inputStream = new FileInputStream(f)){
            //把文件内容整个都读出来
            StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
            Scanner scanner = new Scanner(inputStream);
            while (scanner.hasNextLine()){
                stringBuilder.append(scanner.nextInt());
            }
            //读取完毕了
            if(stringBuilder.indexOf(toFind) >= 0){
                System.out.println("找到文件内容匹配的文件：" + f.getCanonicalPath());
                return;
            }
        }
    }
}

由于读取文件的时候，会把文件整个内容都读取出来，所以只适合文件较小的时候读取，文件大了就不行了，代码会非常低效。

相关文章