【文件操作与IO】详细解析文件操作与IO (二)

本篇博客是上一篇文章的续写,重点介绍数据流,还包括三道练习题.
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1.数据流

什么是输入?什么是输出呢?
文件操作中输入和输出是站在CPU的角度来说的.

1.1 字节流

1.1.1 InputStream概述

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，我们现在只关心从件中读取，所以使用 FileInputStream.
注意抽象类不能new实例,只能new子类.

FileInputStream 概述

代码示例1:

public class InputStream示例一 {public static void main(String[] args) {//需要先在D盘上准备一个test.txt文件.此处文件内容为 你好世界try(InputStream inputStream = new FileInputStream("d:/test.txt")) {while(true) {int n = inputStream.read();//无参数read方法,一次读取一个字节.if(n == -1) {//表示已经读完break;}char ret = (char)n;System.out.println(n);}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}
}

问题1: 不是字节流吗?为什么数据类型不用byte,要用int?

我们知道当read()方法返回-1时,说明已经读取完毕,如果用byte就接收不了-1了.
同样地,在字符流中也是用int类型作为返回值类型.
一个字节,8个比特位,2^8 - 1= 255
所以范围是[-1,255]

问题2: try(InputStream inputStream = new FileInputStream(“d:/test.txt”)){}是什么意思?所有的对象都适用吗?

try with resources这个语法的目的就是
()定义的变量会在 try 代码块结束的时候(无论是正常结束还是抛出异常),自动调用其中的 close 方法.
同时要求写到()里的对象必须要实现Closeable接口.

代码示例2:

public class InputStream示例一 {public static void main(String[] args) {//需要先在D盘上准备一个test.txt文件.此处文件内容为 你好世界//此处使用try(){},是为了防止忘记close().try(){}能够帮助我们自动close().try(InputStream inputStream = new FileInputStream("d:/test.txt")) {while(true) {int n = inputStream.read();//无参数read方法,一次读取一个字节.if(n == -1) {//表示已经读完break;}char ret = (char)n;System.out.println(n);}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}
}

两个示例相比之下,后一种的IO次数更少,性能更好.

代码示例3: 这里我们把文件内容中填充中文看看，注意，写中文的时候使用 UTF-8 编码。test.txt 中填写 “你好世界”
注意：这里我利用了这几个中文的 UTF-8 编码后长度不超过 1024 字节的现状，但这种方式并不是通用的

public class InputStream示例二 {//需要先在D盘上准备一个test.txt文件.此处文件内容为 你好世界//此处使用try(){},是为了防止忘记close().try(){}能够帮助我们自动close().public static void main(String[] args) {try(InputStream inputStream = new FileInputStream("d:/test.txt")) {byte[] buf = new byte[1024];while(true) {int len = inputStream.read(buf);if(len == -1) {//文件全部读完break;}//test文件内容是字符串类型的,buf是字节类型的,要想打印出原内容,得先转成字符串类型.String s = new String(buf);System.out.println(s);}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}
}

利用Scanner进行字符读取

上述例子中，我们看到了对字符类型直接使用 InputStream 进行读取是非常麻烦且困难的，所以，我们使用一种我们之前比较熟悉的类来完成该工作，就是 Scanner 类。

public class InputStream示例三 {
//需要现在D盘上创建一个test.txt文件,并填充"你好世界"public static void main(String[] args) throws IOException{try(InputStream inputStream = new FileInputStream("d:/test.txt")) {Scanner sc = new Scanner(inputStream);String s = sc.next();System.out.println(s);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}
}

1.1. 2 OutputStream概述

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.

利用OutputStream的writer方法 进行字符写入

代码示例一:

public class OutputStream示例一 {public static void main(String[] args) {//在test文件中写入hello,会将原有内容覆盖.try(OutputStream outputStream = new FileOutputStream("d:/test.txt")) {String s = "HelloWorld";outputStream.write(s.getBytes());//不要忘记flushoutputStream.flush();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}
}

若是不想将原有内容覆盖,该怎么操作?

public class OutputStream示例一 {public static void main(String[] args) {//在test文件中写入hello,会将原有内容覆盖.try(OutputStream outputStream = new FileOutputStream("d:/test.txt",true)) {//构造时,加上true.表示不将原有内容覆盖.String s = "HelloWorld";outputStream.write(s.getBytes());//不要忘记flushoutputStream.flush();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}
}

代码示例二:

public class OutputStream示例二 {public static void main(String[] args) {try(OutputStream outputStream = new FileOutputStream("d:/test.txt",true)) {byte[] b = new byte[] {(byte)'G',(byte)'o',(byte)'o',(byte)'d'};outputStream.write(b);String s = new String(b);System.out.println(s);//不要忘记flushoutputStream.flush();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}
}

1.2 字符流

字符流的输入输出和字节流的输入输出使用方法类似. 这里只给代码示例,不做过多说明.

1.2.1 Reader

代码示例:

public class Demo7 {public static void main(String[] args) throws IOException {//无参数read方法,一次读一个字符.
//        Reader reader = new FileReader("d:/test.txt");
//
//        while(true) {
//            int c = reader.read();
//            if(c == -1) {
//                break;
//            }
//            char ch = (char)c;
//            System.out.print(ch);
//        }//手动close//reader.close();//带有字符数组参数的read方法,将没有元素read()方法填满
//        Reader reader = new FileReader("d:/test.txt");
//        try{
//            while(true) {//循环多次,把文件中的内容全部读完.
//                char[] cubf = new char[2];
//                //n表示读到的字符的个数
//                int n = reader.read(cubf);
//                if(n == -1) {
//                    //读取完毕
//                    break;
//                }
//                System.out.println("n = "+n);
//                for (int i = 0; i < n; i++) {
//                    System.out.println(cubf[i]);
//                }
//            }
//        }finally {
//            //一个文件使用完了之后要记得close.
//            reader.close();
//        }try(Reader reader = new FileReader("d:/test.txt");) {while(true) {char[] cbuf = new char[3];int n = reader.read(cbuf);if(n == -1) {break;}System.out.println("n = "+ n);for (int i = 0; i < n; i++) {System.out.println(cbuf[i]);}}}}
}

Java中一个字符由UTF-8编码的是三个字节.24个比特位. 计算2^24发现 >> 65535. 最大范围不应该是2^24-1吗?

在 Java 标准库内部, 对于字符编码是进行了很多的处理工作的.
如果是只使用 char,此时使用的字符集,固定就是 unicode.
如果是使用 String,此时就会自动的把每个字符的 unicode 转换成 utf8.
同样表示一个汉字,utf8是3个字节,而unicode是2个字节.
也就是说char类型的数组中每一个字符都是unicode编码的.一旦使用这个字符数组构造成String,每一个字符就会被转换成utf8.
相应地,如果字符串s 调用 s.charAt(i),也会转换成unicode.

1.2.2 Writer

代码示例:

public class Demo8 {public static void main(String[] args) {try(Writer writer = new FileWriter("d:/test.txt",true)) {//不想删除原有数据,就得加true.//直接使用writer方法就可以写入数据writer.write("我在学习文件IO");} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}
}

利用 PrintWriter 找到我们熟悉的方法

上述，我们其实已经完成输出工作，但总是有所不方便，我们接来下将 OutputStream 处理下，使用
PrintWriter 类来完成输出，因为
PrintWriter 类中提供了我们熟悉的 print/println/printf 方法

代码示例:

public class Demo12 {public static void main(String[] args) {try(OutputStream outputStream = new FileOutputStream("d:/test.txt")) {PrintWriter writer = new PrintWriter(outputStream);writer.printf("hello");writer.flush();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}
}

PrintWriter 这样的类, 在进行写入的时候,不一定是直接写硬盘, 而是先把数据写入到一个 内存构成的"缓冲区"中(buffer).
引入缓冲区,目的是为了提高效率!!!
当我们写入缓冲区之后,如果还没来得及把缓冲区的数据写入硬盘,进程就结束了，此时数据就丢了!!
为了能够确保数据确实被写入硬盘,就应该在合适的时机,使用 flush 方法手动刷新缓冲区.

2.小程序练习

运用文件地基本操作和文件内容读写操作实现一些小工具程序,锻炼我们地能力.

练习一

扫描指定目录,并找到名称中包含指定字符地所有普通文件(不包含目录),并且后序询问用户是否要删除文件.

import java.io.File;
import java.util.Scanner;/*** Date: 2025-04-2025/4/16* User: 11* Time: 23:13* 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),并且询问用户是否要删除该文件.*/public class 实现练习1 {public static void main(String[] args) {Scanner sc = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入你要扫描的目录: ");String path = sc.next();File rootpath = new File(path);//判断目录是否合法.if(!rootpath.isDirectory()) {System.out.println("输入的目录不合法!");}//输入要查询的关键字System.out.println("请输入要删除文件的关键词: ");String word = sc.next();//递归扫描目录scanDir(rootpath,word);}//递归扫描目录public static void scanDir(File rootpath,String word) {//1.先列出rootpath中所有文件和目录File[] files = rootpath.listFiles();if(files == null) {return;}for(File f : files) {//加个日志,方便观察当前递归的执行过程System.out.println("当前扫描文件: "+f.getAbsoluteFile());if(f.isDirectory()) {//目录继续递归scanDir(f,word);}else {//普通文件,判断是否删除.checkDelete(f,word);}}}public static void checkDelete(File f,String word) {if(!f.getName().contains(word)) {//不是word文件,不必删除.return;}//需要删除Scanner sc = new Scanner(System.in);System.out.println("当前文件为: "+f.getAbsoluteFile() +"请确认是否删除,请输入(Y/n): ");String choice = sc.next();if(choice.equals("Y") || choice.equals("y")) {f.delete();System.out.println("删除成功!");}else {System.out.println("取消删除!");}}
}

练习二

进行普通文件的复制

public class test2 {public static void main(String[] args) {//输入要被复制文件的路径Scanner sc = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入文件路径: ");String s = sc.next();File sourceFile = new File(s);//判断文件是否存在.if(!sourceFile.exists()) {System.out.println("文件不存在,请确实路径是否正确!");}//判断文件是否为普通文件.if(!sourceFile.isFile()) {System.out.println("文件不是普通文件,请确认路径是否正确!");}System.out.println("请输入要复制到的目标路径: ");String destPath = sc.next();File destFile = new File(destPath);if(destFile.exists()) {if(destFile.isDirectory()) {System.out.println("目标路径已存在,并且是一个目录,请确认路径是否正确!");}if(destFile.isFile()) {System.out.println("目标路径已存在,并且是一个文件,请确认是否覆盖(y/n): ");String choice = sc.next();if(!choice.toLowerCase().contains("y")) {System.out.println("停止覆盖!");return;}}}//将文件从sourceFile处复制到destFile处try(InputStream is = new FileInputStream(sourceFile)) {try(OutputStream os = new FileOutputStream(destFile)) {byte[] buf = new byte[1024];int len;while(true) {len = is.read(buf);if(len == -1) {break;}os.write(buf,0,len);//将buf这个数组从下标0开始,写了len个.}os.flush();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println("覆盖成功!");}
}

练习三

扫描指定目录，并找到内容中包含指定字符的所有普通文件（不包含目录）
注意：给出的代码性能较差，所以尽量不要在太复杂的目录下或者大文件下实验

public class test3 {public static void main(String[] args) throws IOException {Scanner sc = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入你要扫描的路径: ");String rootPath = sc.next();File rootFile = new File(rootPath);//判断路径是否合法if(!rootFile.isDirectory()) {System.out.println("输入路径不合法!");}System.out.println("请输入你要找出的文件名中的字符: ");String word = sc.next();List<File> result = new ArrayList<>();//深度优先遍历(递归)dfs(rootFile,word,result);System.out.println("共找到了符合条件的文件: " + result.size() + "个, 它们分别是: ");for(File file : result) {System.out.println(file.getCanonicalPath());}}public static void dfs(File rootFile,String word,List<File> result) throws IOException {File[] files = rootFile.listFiles();if(files == null || files.length == 0) {return;}for(File file : files) {if(file.isDirectory()) {dfs(file,word,result);}else {if(checkContent(file,word) || checkName(file,word)) {result.add(file.getAbsoluteFile());}}}}public static boolean checkContent(File file,String word) throws IOException {StringBuilder sb = new StringBuilder();//用于高效地拼接文件内容try(InputStream is = new FileInputStream(file)) {//Scanner 用于逐行读取输入流中的内容。//这里指定了编码格式为 "UTF-8"，表示文件内容是以 UTF-8 编码格式进行读取try(Scanner scanner = new Scanner(is,"UTF-8")) {while(scanner.hasNextLine()) {//判断文件中是否还有下一行内容。如果有，则进入循环，逐行读取文件。sb.append(scanner.nextLine());//scanner.nextLine()表示读取当前行的内容。sb.append("\r\n");//在每行内容后面追加一个换行符（\r\n），这是为了确保在拼接多行内容时每行之间能够保持换行。}}}// 检查 StringBuilder 对象 sb 中是否包含指定的 word 字符串。// indexOf(word) 方法会返回 word 在 sb 中首次出现的位置。如果 word 不在 sb 中，则返回 -1。return sb.indexOf(word) != -1;}public static boolean checkName(File file,String word) {//怎么判断文件名包含word关键字?if(file.getName().contains(word)) {return true;}return false;}
}

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