【Java】文件操作与IO

Java中操作文件

Java对于文件操作的API：

1. 针对文件系统的操作
   包括但不限于：创建文件、删除文件、重命名文件、列出目录内容…

2. 针对文件内容的操作
   读文件 / 写文件

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针对文件系统的操作

Java 使用 File 类来进行对文件系统的操作，这个类所在的包叫 java.io

解释一下IO：
I：input（输入）
O：output（输出）

对于计算机来说，CPU是最关键的部分，所以要坐在CPU的头上来看待问题：

• 数据从硬盘到CPU，这个叫输入
• 数据从CPU离开，这个叫输出

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File类概述

字段

也就是路径之间的分隔符，根据系统自动调整

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构造方法

在练习中，使用第二个便够用了

注：如果写作相对路径，一定要明确其工作目录

1. 如果直接在 idea 中运行程序，此时工作目录就是项目所在目录
2. 如果把代码打包成一个单独的 jar 包来执行，此时工作目录就是 jar 包所在目录

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方法及示例

绝对路径：

相对路径：
注意：这里使用的相对路径，只是在人的视角看是存在这一路径的。
但是这个路径信息很少，在编译器的角度上，这个路径是不存在的

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再运行一次：

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delete 和 deleteOnExit

程序运行结束再删除，这样的文件，称为“临时文件”

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list 和 listFiles

PS：直接打印出来的，不叫“地址” ，是叫 “哈希值”

list ，获取到 “当前目录“ 下的所有文件名

listFiles，获取到 “当前目录” 下的所有文件名，但是是以 File 对象表示

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这两个方法是用于创建目录的

mkdir，只能创建一级目录

mkdirs：能创建多级目录

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renameTo：重命名

还有移动的功能（只能移动文件，不能移动目录）

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文件内容的读写 —— 数据流

“流” 是操作系统中提出的概念，而编程语言基于这一概念抽象并封装出API来使用

什么叫抽象？

可以简单理解为：
信息越多，就越具体
信息越少，就越抽象

什么叫流？

比如：接 100L 的水，可以分10次接，一次接10L；也可以分20次接，一次接20L；也可以分1次接，一次性接完。接法有很多种，但最终的效果是一样的

文件流也是类似的：读写 100 字节的数据，可以分20次，每次读写5字节；也可以分1次读写，一次性读写完…
读写方式任意多种，但最终的结果都是把 100 字节的数据读写完毕

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Java提供的 “流” API

Java标准库对于 “流” 进行了一系列的封装，提供了一组类来负责进行这些工作。
针对这么多类，大体可分为两大类别：

1. 字节流
   以字节为单位进行读写，一次最少读写 1 字节

   代表类：
   InputStream 输入
   OutputStream 输出

2. 字符流
   以字符为单位进行读写。
   比如：如果是以 utf8 来表示汉字，一个汉字为 3 字节；那么每次读写都得以 3 个字节为单位来进行读写，不能以其他字节数来读写（不然给你读取半个汉字？不可能吧）

   代表类：
   Reader 输入
   Write 输出

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文件流读写文件内容

因为流这一概念是从操作系统中借过来的，所以读写文件内容在各种编程语言中，都是“固定套路“：

1. 打开文件

2. 关闭文件

3. 读文件

4. 写文件

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InputStream 示例

InputStream 点进源码可以看到是一个抽象类，不可实例化

再谈为什么要加 抽象类这一概念
abstract 主要还是为了多一重 “校验”，因为这个抽象类我们是不希望它能够实例化的，就像 “单例模式” ，所以让编译器给我们再一次校验

所以我们实例化它的 “子类”，Java标准库中给我们提供了很多

我们选择 FileInputStream ，顾名思义，是从文件中 读 取

注：因为是 “读” 文件，所以得先有文件，这里创建一个 test.txt 文件来作为示例。

.close() 可以理解是：释放了文件的相关资源，当然这种写法是不对的，中间逻辑但凡出了问题，这个资源就释放不了了。

第一种写法：自己手动释放资源

第二种写法：Java的 try 操作还提供了另外一个版本：try with resources（带有资源的 try 操作）
一旦执行完 try 代码块，try 会自动调用 inputStream 的 close() 方法

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读文件

.read() 方法，有三种：

1. 不带参数的 read() 方法：读取 1 个字节的数据，虽然返回值是 int 类型，但实际上是 byte，取值为 0 - 255，正好是1个字节的取值量。如果读取到文件末尾，继续 read() 就会返回-1，正因为多了一个 -1，才会用 int 作为返回值。
   • 这种读取一个字节的数据，返回值为这个字节对应码表的数值。如第一个字节数值为 a，那么返回值就是对应 ASCII 码表的 97
     

2. read(byte[] buffer) ，最多读取 buffer.length 字节的数据到 b 中，返回实际读取到的数量；-1 代表已经读取完毕

   • 返回值为 buffer 数组的长度。
   • 假设 .txt 文件中存的是 111ab.c ，read(buffer) 操作就把该 .txt 文件的每个字节填充进 buffer 中，buffer 每个空间存的就是 对应ASCII码表的值，如图：
   • 

3. read(byte[] b, int off, int len) ，从 off 处开始读取，最多读取 len 个字节的数据；-1 代表已经读取完毕

   这里的 off 是 offset 偏移量的意思。

如图：off 处传1，len处传5。表示：从 buffer 数组的 1 下标位置开始读取，读取 5 个字节

注：使用 read 方法的时候，往往是定义一个内容为空的数组（不是null），把空的数组交给 read，read内部对数组内容进行填充（读取到的内容放哪？放在我们所给的数组中）

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示例1：将文件完全读完的两种方式

在 “当前目录” 下创建一个 test.txt 文件，随便输入几个字符，然后读取
相较之下，后一种的 IO 次数更少，性能更好

讨论IO时，一定要分清楚，I是I，O是O，两者是分开的。
这里的 read 站在内存的角度上看，就是 input，输入部分。带参数和不带参数的read 在这里是没有性能差别的。
但 output 时，站在 内存 的角度上看，第一个没有缓冲区，每次都要重新从硬盘读取，然后输出；第二个有缓冲区，已经一次性把数据从硬盘读取到内存中了，每次输出时就不用再从硬盘读取了，直接从内存取。
这就是为什么后一种IO次数更少，性能更好的原因

read()一次读一个。要知道：操作硬盘，本身就是一个低效的操作，而低效的操作，出现的次数越少越好。

read(byte[] buffer)：一次性地，从头到尾地，将 buffer 数组填充 “满”，加上循环的话，最后一次填充满了之后，返回值不会是 -1，而是数组的长度；再次调用，就会返回 -1

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示例二：读取汉字

byte 占 1 个字节，而一个汉字占3个字节(因为Java中是utf8编码，GBK一个汉字占2个字节，不要弄混)，所以两个汉字需要用 6 个byte空间来存储。

如果要输出汉字，可以使用 String 的构造方法，然后输出字符串。这里Java是进行了特殊的处理，这个后续再表

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写文件

注意！：写文件操作，在 new FileOutputStream 的时候，就会把文件中的内容清空
但也可以不清空，在文件内容的**下一行写入数据**

append 追加，设置为 true，就可以不清空内容了

方法和 read 类似，使用也是相似的：

还有两个额外需要注意的方法：特别注意 flush()

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谈谈 OutputStreamWriter 和 PrintWriter

其实第一步 new OutputStream 时就已经完成了输出工作，但 OutputStream 输出的时候在 “某些方面“ 不太方便

比如：输出之后换行，输出可以运算的内容。如图所示的 println / print / printf

要实现上面三个功能，就还需要通过其他类来 “加工” 一下，这些类就是 OutputStreamWriter 和 PrintWriter，也就是如上图书写的顺序

PrintWriter 是以 ”字符流“ 写入的
OutputStreamWriter 是 “字符流” 到 “字节流” 的桥梁（不是字节到字符）

所以具体流程为：PrintWriter 以 “字符流” 写入数据，随后通过 OutputStreamWriter 将写入的 ”字符流“ 数据转成 ”字节流“ 数据（此处内置了缓冲区），最后才将这些 ”字节流数据” 写入通过 OutputStream 从内存输出进文件内

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Reader

Reader：大致用法都差不多，只不过这里是按字符char 来读取的

注意这里：一个汉字是3个字节，但 char 只占 2 个字节，为什么能正常存储？而且还能打印出汉字？

文件内容是按 utf8 来编码的，char 在读取时，会将 utf8 转成 unicode，每个 char 里存储的是对应的 unicode 的值； String 的构造方法，又可以基于 unicode 转换成 utf8。
总结：文件 utf8 --> char[] unicode --> String utf8

这个转换过程是在Java中封装好了的

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Writer

使用方式也是相似的，一般是用第二个：一次写入一串字符串
第一个是一次写入一个字符
第三个是一次写入一个字符数组

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Scanner 辅助输入

Scanner(System.in) 括号里面的，本质上就是一个 InputStream

示例：