文件IO（Java）

注：此博文为本人学习过程中的笔记

1.概念

狭义上的文件是指保存在硬盘上的文件，广义上指操作系统进行资源管理的一种机制，很多软件/硬件资源都可以抽象成文件，这里我们针对的是狭义上的文件。

在硬盘里还有文件夹，这是通俗的说法，我们一般称其为目录。

2.硬盘，内存和寄存器

1.区别

存储空间

硬盘很大（几TB），内存更小（几十GB），寄存器非常小（不到1KB）

访问速度

硬盘很慢，内存快，寄存器很快

成本

硬盘便宜，内存贵，寄存器不单独卖，很贵

2.硬盘

硬盘分为固态硬盘和机械硬盘，机械硬盘受限于内部结构，速度非常慢。

3.路径

一台计算机中能够保存的文件有很多，那么要怎么识别唯一的文件呢？此时就需要用到路径。路径就是定位到文件的一系列过程。在计算机中，目录套目录形成了树形结构，从树根开始到最终的文件，都需要经过哪些目录，就形成路径。

1.使用

一般用“/”（正斜杠）表示。主流操作系统中都是使用/表示，windows比较特殊，使用“\”（反斜杠）表示。不过windows里是兼容正斜杠的，所以我们都使用正斜杠。在编写代码的时候，正斜杠可以直接使用，反斜杠需要转义。

2.相对路径和绝对路径

1.绝对路径

从盘符开始逐级表示

2.相对路径

相对路径需要明确一个基准，使用.表示基准的位置。使用..表示基准的上一层。使用../..表示基准的上两层。

在代码中写一个相对路径，它的基准是不确定的。如果在IDEA上运行，基准就是项目的目录。如果打一个jar包，单独运行jar包，那么是在哪个目录执行运行命令，基准就是哪个目录。

4.文件的种类

从开发的角度把文件分成两类，二进制文件和文本文件。图片，视频，压缩包之类的都是二进制文件。

所有的文件都是二进制文件，有一些文件是特殊的，二进制数据刚好能构成一些字符，能狗仔码表查到，并且构成有意义的内容。判断文本文件的方法很简单，直接用记事本打开看即可。注意word里的docx是二进制文件，里面不只有文本，还有格式，图表之类的东西。

5.Java标准库中操作文件的类

1.文件系统操作

创建文件，删除文件，重命名，创建目录

File - Java17中文文档 - API参考文档 - 全栈行动派 (qzxdp.cn)

进行文件系统操作时使用File这个类。里面的方法大多比较简单，查看文档即可，这里只写一些需要注意的点。

1.方法注意点

1.list()和listFile()

这个方法的作用是返回当前目录的子元素有哪些，需要注意的是它是无法获得子元素的子元素或孙子元素的，如果想，需要我们通过代码来实现。list返回的是字符串，而listFile返回的是File类，可以进行更多操作。

2.renameTo()

这个方法的作用是重命名目录，对于操作系统来说，重命名和移动本质上是一样的，因为定位文件是靠路径完成的。

2.文件内容操作

针对一个文件的内容进行读和写，通过一组“流对象”实现。流是操作系统层面的术语，和语言无关，其他语言操作文件内容也叫流。输入和输出是以cpu为参考的。

字节流读数据时是文件的原始数据。而字符流会根据文件内容的编码格式进行解析，比如可以把utf-8编码下3个字节的汉字解析后放到2个字节的char里。

其中的操作大部分是很相似的，这里就只详细介绍InputStream，其他都一笔带过。

1.字节流

读写文件以字节为单位，是针对二进制文件进行使用的。字节流主要有两个类InputStream和OutputStream，其他类都直接或间接继承这两个类。

1.InputStream

1.new操作

//注意InputStream是个抽象类
InputStream inputStream = new FileInputStream(文件路径);

这里的创建操作一旦成功，就认为打开了文件。要先打开文件才能进行操作，这是操作系统定义的流程。这个时候就不能忘记操作完成之后要关闭文件。

2.close()

inputStream.close();

不手动释放文件资源，就会引起文件资源泄露问题。 每次打开一个文件，就会在文件描述符表（固定长度的顺序表）中占据一个表项，如果光打开，不关闭，这里的文件描述符表的表项就会耗尽，后续再打开文件就会失败。文件操作附表是不能自动扩容的，操作系统内核里的操作是给所有进程提供的，如果能自动扩容会进一步增加内核的不可控因素。

close和unlock一样，容易因为各种原因漏掉，所以我们可以使用finally语句或者try语句的变种来保证close操作一定执行。

try {InputStream inputStream = new FileInputStream();
} finally {inputStream.close();
}//括号里可以new多个，在括号里new的东西会在try的代码块结束后自动调用close关闭
try(InputStream inputStream = new FileInputStream();) {}
//能自动关闭的类都实现了Closable接口

3.read() 

int read()

调用一次，读取一个字节，返回的是int而不是byte，返回值是正常数字时对照码表查具体是什么，返回-1是表示文件已经读完

try(InputStream inputStream = new FileInputStream("./text.txt")) {//开始进行读文件操作while(true) {int data = inputStream.read();if(data == -1) {//如果读完就退出break;}System.out.println(data);}
}

int read(byte[] b)

一次读若干个字节，读取到的数据放到参数b中。

这个方法使用参数作为方法的返回值。一般来说，方法都是把参数作为需要加工的材料，把返回值当作生产出来的产品。有时也会使用参数来接收返回值，当参数是一个引用类型时，方法内部修改对象内容也能影响到方法外部。

这种"输出型参数"本质上是语法的限制，因为语法限制方法只能有一个返回值，如果希望返回多个数据，只能通过参数来凑。

try(InputStream inputStream = new FileInputStream("./text.txt")) {byte[] data = new byte[1024];while(true) {//read方法会尽可能读完数据，直到把data填满为止。int n = inputStream.read(data);//这里的n表示实际读了几个字节for(int i = 0; i < n; i++) {System.out.println(data[i]);}}
}

int read(byte[], int off, int len)

这里的off表示offset指的是偏移量，也可以理解成数组下标，len表示长度。这个方法和第二个类似，多了指定下标和长度。

2.OutputStream

1.new

对于OutputStream来说，默认情况下会尝试创建不存在的文件。打开文件的一瞬间是会清除上次文件的内容的，可以设置成追加写的模式，避免文件被清空。

OutputStream outputStream = new FileOutputStream("./text.txt", true);

2.write

void write(int b)

一次写一个字节

void write(byte[] b)

一次写若干个字节

void write(byte[] b, int off, int, len)

一次写若干个字节，可以指定下标和长度

2.字符流

读写文件以字符为单位，是针对文本文件进行使用的。字符流主要有两个类Writer和Reader，其他类都直接或间接继承这两个类。

1.Reader

1.read()

int read()

一次读一个字符

int read(char[] cbuf)

一次读一个字符数组

int read(CharBuffer target)

CharBuffer相当于对char[]进行了封装

int read(char[] cbuf, int off, int len)

一次读一个字符数组，可以指定下标和长度

2.Writer

write()

void write(int c)

void write(String str)

void write(char[] cubf)

void write(String str, int off, int len)

void write(char[] cubf, int off, int len)

3.提高效率的方法

1.手动创建缓冲区，手动减少read和write的次数

2.使用标准库提供的"BufferedStream"缓冲区流