Java入坑之IO操作

 

目录

 

一、IO流的概念

二、字节流

 2.1InputStream的方法

2.2Outputstream的方法

2.3资源对象的关闭：

2.4transferTo()方法

2.5readAllBytes() 方法

2.6BufferedReader 和 InputStreamReader 

2.7BufferedWriter 和 OutputStreamWriter 

三、路径：

3.1Path接口:

3.2 Files工具类

3.2.1Checking a File or Directory

3.2.2Creating a Directory

3.2.3Creating a File

2.3.4Copying a File or Directory

2.3.5Moving a File or Directory

 2.3.6Deleting a File or Directory

2.3.7指定路径的遍历（Files的方法）：

2.3.8需求：在指定目录下，将指定名称文件全部删除

2.3.9需求：删除指定的，包含文件/目录的整个文件目录

2.3.10需求：按字符串，读取指定文本文件中的内容

---

一、IO流的概念

• IO流，将不同的输入输出，以相同的方式操作read(),write();创建不同类型的流，有不同的实现方式，不同类型的流，又有各自特有的操作方式。
• 无论内部如何工作，所有IO流呈现的都是相同的，简单的模式，程序中流入或流出的一系列数据。

流的类型：

根据流包含的数据，可以将其分类为：

• 字节流

• 字符流

二、字节流

InputStream和OutputStream是Java中两个基础的抽象类，它们分别代表字节输入流和字节输出流。InputStream是所有字节输入流的超类，它定义了读取字节数据的基本方法。OutputStream是所有字节输出流的超类，它定义了写入字节数据的基本方法。

 2.1InputStream的方法

• read() - 从输入流中读取一个字节的数据

• read(byte[] array) - 从流中读取字节并存储在指定的数组中

• available() - 返回输入流中可用的字节数

• close() - 关闭输入流

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;public class Main {public static void main(String[] args) {getByteStreams();}public static void getByteStreams() {// 使用try-with-resources语句来创建输入流和输出流try (FileInputStream in = new FileInputStream("D:/桌面/in.txt");FileOutputStream out = new FileOutputStream("D:/桌面/out.txt")){// 定义一个字节数组，用于存储从输入流中读取的数据byte[] buffer = new byte[1024];int bytesRead;// 获取输入流中可用的字节数int availableBytes = in.available();System.out.println("输入流中可用的字节数：" + availableBytes);// 从输入流中读取数据，直到读取完毕while ((bytesRead = in.read(buffer)) != -1) {// 将读取到的数据转换为字符串并打印出来String data = new String(buffer, 0, bytesRead);System.out.print(data);out.write(buffer, 0, bytesRead);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

2.2Outputstream的方法

• write() - 将指定的字节写入输出流

• write(byte[] array) - 将指定数组中的字节写入输出流

• close() - 关闭输出流

使用没有指定字节数组起始位置的write()方法

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;public class Main {public static void main(String[] args) {getByteStreams();}public static void getByteStreams() {// 使用try-with-resources语句来创建输入流和输出流try (FileInputStream in = new FileInputStream("D:/桌面/in.txt");FileOutputStream out = new FileOutputStream("D:/桌面/out.txt")){// 定义一个字节数组，用于存储从输入流中读取的数据byte[] buffer = new byte[1024];int bytesRead;// 从输入流中读取数据，直到读取完毕while ((bytesRead = in.read(buffer)) != -1) {// 将读取到的数据写入到输出流中out.write(buffer);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

2.3资源对象的关闭：

• 资源文件的关闭：资源文件，比如IO流不会像其他对象，因失去引用而自动释放占用的资源，因此，必须被正确的关闭，否则会导致内存的溢出，以IO流为例，为确保无论是否出现异常，资源均被关闭，应在finally块中手动关闭资源，但这样会让程序中有大量的冗余 ；

• 解决办法：引入java.lang.AutoCloseable接口，任何实现AutoCloseable接口的类型，均是支持自动关闭的资源类型。然后采用try-with-resources，在try语句中，声明需要关闭的资源，从而保证，无论try块是否引发异常，资源在try块结束后自动关闭(Java7) ；

• java.io.Closeable接口继承AutoCloseable接口。原全部需要手动调用close()方法关闭的资源，全部支持try-with-resources自动关闭。

  try-with-resources语句，极大的简化了资源处理代码，使开发者无需关心资源状态，无需关心资源对象的创建顺序，无需关心资源对象的正确关闭方式

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;public class Main {public static void main(String[] args) {getByteStreams();}public static void getByteStreams() {// 使用try-with-resources语句来创建输入流和输出流try (FileInputStream in = new FileInputStream("D:/桌面/in.txt");FileOutputStream out = new FileOutputStream("D:/桌面/out.txt")) {int c;while ((c = in.read()) != -1) {System.out.println("读取字节的10进制整数：" + c);out.write(c);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

• 注意：

  （1）资源的自动关闭，与异常无关。异常改怎么处理依然怎么处理。

  （2）在try语句中声明使用资源后，执行顺序：

  • ​​​​无异常，在try块执行后，自动关闭资源，finally块

  • 有异常，自动关闭资源，catch块，finally块

2.4transferTo()方法

transferTo()方法是Java 9中引入的一个新方法，它允许你直接将InputStream中的数据传输到指定的OutputStream中。这个方法返回传输的字节数。

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;public class Main {public static void main(String[] args) {getByteStreams();}public static void getByteStreams() {// 使用 try-with-resources 语句来创建输入流和输出流try  (FileInputStream in = new FileInputStream("D:/桌面/in.txt");FileOutputStream out = new FileOutputStream("D:/桌面/out.txt")) {// 使用 transferTo 方法将输入流的内容传输到输出流中，并获取传输的字节数long transferredBytes = in.transferTo(out);// 输出传输的字节数System.out.println("Transferred bytes: " + transferredBytes);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

2.5readAllBytes() 方法

readAllBytes() 是 Java 9 中 InputStream 类的另一个新方法。它允许您一次性读取输入流中的所有字节，并将它们存储在一个字节数组中。这个方法非常适用于读取小文件，但对于大文件可能会导致内存不足的问题。

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;public class Main {public static void main(String[] args) {readAllBytes();}public static void readAllBytes() {// 使用 try-with-resources 语句来创建输入流try (FileInputStream in = new FileInputStream("D:/桌面/in.txt")) {// 使用 readAllBytes 方法一次性读取输入流中的所有字节byte[] data = in.readAllBytes();// 输出读取到的数据System.out.println(new String(data));} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

2.6BufferedReader 和 InputStreamReader 

BufferedReader 和 InputStreamReader 都是 Java 中用于从字符输入流中读取文本的类。它们都基于缓冲区来提高读取性能。

InputStreamReader 是一个桥接器，它将字节输入流转换为字符输入流。它使用指定的字符集来解码字节流中的字节。

BufferedReader 则是一个包装器，它包装一个字符输入流，并为其提供缓冲功能。这样，每次读取时就不需要从底层流中读取数据，而是从缓冲区中读取，从而提高了读取性能。

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;public class Main {public static void main(String[] args) {readText();}public static void readText() {// 使用 try-with-resources 语句来创建输入流和字符输入流try (FileInputStream in = new FileInputStream("D:/桌面/in.txt");InputStreamReader reader = new InputStreamReader(in);BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(reader)) {// 定义一个字符串变量，用于存储从字符输入流中读取的文本String line;// 从字符输入流中读取文本，直到读取完毕while ((line = bufferedReader.readLine()) != null) {// 输出读取到的文本System.out.println(line);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

2.7BufferedWriter 和 OutputStreamWriter 

BufferedWriter 和 OutputStreamWriter 都是 Java 中用于将文本写入字符输出流的类。它们都基于缓冲区来提高写入性能。

OutputStreamWriter 是一个桥接器，它将字符输出流转换为字节输出流。它使用指定的字符集来编码字符流中的字符。

BufferedWriter 则是一个包装器，它包装一个字符输出流，并为其提供缓冲功能。这样，每次写入时就不需要将数据写入到底层流中，而是写入到缓冲区中，从而提高了写入性能。

import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStreamWriter;public class Main {public static void main(String[] args) {writeText();}public static void writeText() {// 使用 try-with-resources 语句来创建输出流和字符输出流try (FileOutputStream out = new FileOutputStream("D:/桌面/out.txt");OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(out);BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(writer)) {// 定义要写入的文本String text = "Hello, world!";// 将文本写入到字符输出流中bufferedWriter.write(text);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

三、路径：

• 绝对路径，始终包含根元素和查找文件所需的完整目录列表。 例如，D:/test/a.txt。找到文件所需的所有信息都包含在路径声明中

  相对路径，例如，a.txt。没有更多信息，程序将无法访问。即，相对路径，最终也必须基于绝对路径描述。

• 为什么用NIO：

  Java.io.File类，包含耦合了文件路径声明，以及文件操作方法的类；且是同步阻塞的

  NIO2 (java8)，将文件路径与文件操作，分离；且支持异步非阻塞

  java.nio.file.Path接口，表示系统文件/目录的绝对的/相对的路径

  java.nio.file.Files工具类，包含处理文件操作的方法，包括文件的，创建，删除，复制，移动等

• Path接口:Path代表一个不依赖于系统的文件路径。即运行在不同操作系统下，Path的具体实现不同(windows/linux)，但开发者仅需面向Path描述路径，不同系统，而无需关心操作系统差异。

3.1Path接口:

Path 接口是 Java 中用于表示文件系统中的路径的接口。它是 Java 7 中引入的新特性，属于 java.nio.file 包。

Path 接口提供了许多用于操作路径的方法，例如获取文件名、获取父路径、解析相对路径等。此外，它还提供了用于检查路径是否存在、创建目录、删除文件等文件系统操作的方法。

import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;public class Main {public static void main(String[] args) {// 使用 Paths.get 方法创建一个 Path 对象Path path = Paths.get("D:/桌面/in.txt");// 获取文件名System.out.println("File name: " + path.getFileName());// 获取父路径System.out.println("Parent: " + path.getParent());// 获取根路径System.out.println("Root: " + path.getRoot());// 解析相对路径Path newPath = path.resolve("b.txt");System.out.println("New path: " + newPath);// 使用 Path.of 方法创建一个新的 Path 对象Path anotherPath = Path.of("D:", "桌面", "c.txt");System.out.println("Another path: " + anotherPath);// 比较两个路径是否相等System.out.println("Paths are equal: " + newPath.equals(anotherPath));}
}

Files工具类

3.2 Files工具类

Files 是 Java 中用于操作文件系统的工具类。它是 Java 7 中引入的新特性，属于 java.nio.file 包。

Files 类提供了许多静态方法，用于执行文件系统操作，例如检查文件是否存在、创建目录、删除文件、复制文件等。此外，它还提供了用于读取和写入文件内容的方法。

Files方法基于Path操作

3.2.1Checking a File or Directory

• boolean exists(Path path)/notExists(Path path)，Path路径是否存在
• Boolean isDirectory(Path path)，path是否为目录

import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;public class Main {public static void main(String[] args) {// 定义要检查的路径Path path = Paths.get("D:/桌面/in.txt");// 检查路径是否存在if (Files.exists(path)) {System.out.println("The path " + path + " exists.");} else if (Files.notExists(path)) {System.out.println("The path " + path + " does not exist.");} else {System.out.println("The existence of the path " + path + " cannot be determined.");}// 检查路径是否为目录if (Files.isDirectory(path)) {System.out.println("The path " + path + " is a directory.");} else {System.out.println("The path " + path + " is not a directory.");}}
}

3.2.2Creating a Directory

Path createDirectory(Path dir) throws IOException。目录路径已存在则异常；目录路径为多级目录，异常

Path createDirectories(Path dir) throws IOException。自动创建多级不存在目录；目录已存在，无异常

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;public class Main {public static void main(String[] args) {// 定义要创建的目录的路径Path singleDirPath = Paths.get("D:/桌面/新建文件夹/new_directory");Path multiDirPath = Paths.get("D:/桌面/新建文件夹/new_directory/sub_directory");// 使用createDirectory方法创建单级目录try {Files.createDirectory(singleDirPath);System.out.println("Single-level directory created successfully.");} catch (IOException e) {System.err.println("Failed to create single-level directory: " + e.getMessage());}// 使用createDirectories方法创建多级目录try {Files.createDirectories(multiDirPath);System.out.println("Multi-level directory created successfully.");} catch (IOException e) {System.err.println("Failed to create multi-level directory: " + e.getMessage());}}
}

3.2.3Creating a File

Path createFile(path) throws IOException。基于指定路径，创建文件。文件存在，异常

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;public class Main {public static void main(String[] args) {// 定义要创建的文件的路径Path path = Paths.get("D:/桌面/新建文件夹/new_directory/a.txt");// 创建新文件try {Files.createFile(path);System.out.println("File created successfully.");} catch (IOException e) {System.err.println("Failed to create file: " + e.getMessage());}}
}

2.3.4Copying a File or Directory

Path copy(Path source, Path target, CopyOption... options) throws IOException，将文件复制到目标文件。默认，如果文件已经存在，异常

import java.io.IOException;
import java.nio.file.CopyOption;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardCopyOption;public class Main {public static void main(String[] args) {// 定义要复制的文件的路径和目标路径Path sourcePath = Paths.get("D:/桌面/新建文件夹/new_directory/a.txt");Path targetPath = Paths.get("D:/桌面/新建文件夹/new_directory/target_file.txt");// 复制文件try {Files.copy(sourcePath, targetPath);System.out.println("File copied successfully.");} catch (IOException e) {System.err.println("Failed to copy file: " + e.getMessage());}// 使用REPLACE_EXISTING选项复制文件try {Files.copy(sourcePath, targetPath, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);System.out.println("File copied successfully with REPLACE_EXISTING option.");} catch (IOException e) {System.err.println("Failed to copy file with REPLACE_EXISTING option: " + e.getMessage());}}
}

java.nio.file.StandardCopyOption 是一个枚举类，它实现了 CopyOption 接口，定义了标准的复制选项。它有三个枚举常量：ATOMIC_MOVE，COPY_ATTRIBUTES 和 REPLACE_EXISTING。

• ATOMIC_MOVE: 以原子文件系统操作的方式移动文件。
• COPY_ATTRIBUTES: 将属性复制到新文件。
• REPLACE_EXISTING: 如果文件已存在，则替换它。

java.nio.file.StandardCopyOption枚举，实现了CopyOption接口，复制选项

2.3.5Moving a File or Directory

​

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardCopyOption;public class Main {public static void main(String[] args) {// 定义要移动的文件的路径和目标路径Path sourcePath = Paths.get("D:/桌面/新建文件夹/new_directory/a.txt");Path targetPath = Paths.get("D:/桌面/新建文件夹/b.txt");// 移动文件try {Files.move(sourcePath, targetPath);System.out.println("File moved successfully.");} catch (IOException e) {System.err.println("Failed to move file: " + e.getMessage());}// 使用REPLACE_EXISTING选项移动文件try {Files.move(sourcePath, targetPath, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);System.out.println("File moved successfully with REPLACE_EXISTING option.");} catch (IOException e) {System.err.println("Failed to move file with REPLACE_EXISTING option: " + e.getMessage());}}
}

 2.3.6Deleting a File or Directory

void delete(Path path) throws IOException。删除指定路径；路径不存在，异常

boolean deleteIfExists(Path path) throws IOException。路径不存在，不删除。返回是否删除成功

如果路径为目录，目录中包含文件(即不为空)，2种删除均异常

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;public class Main {public static void main(String[] args) {// 定义要删除的文件的路径Path path = Paths.get("D:/桌面/新建文件夹/b.txt");Path path1 = Paths.get("D:/桌面/新建文件夹/new_directory/target_file.txt");// 删除文件try {Files.delete(path);System.out.println("File deleted successfully.");} catch (IOException e) {System.err.println("Failed to delete file: " + e.getMessage());}// 使用deleteIfExists方法删除文件try {boolean deleted = Files.deleteIfExists(path1);if (deleted) {System.out.println("File deleted successfully with deleteIfExists method.");} else {System.out.println("File not found with deleteIfExists method.");}} catch (IOException e) {System.err.println("Failed to delete file with deleteIfExists method: " + e.getMessage());}}
}

2.3.7指定路径的遍历（Files的方法）：

Stream<Path> walk(Path start, int maxDepth) throws IOException：遍历，基于指定深度遍历path路径中的目录和文件

Stream<Path> walk(Path start) throws IOException：遍历path路径中的所有目录和文件，包括子目录的，观察遍历时的输出顺序，按层次输出的。注意返回值是流，后面可以用流的操作，比如过滤，排序等功能。可以借助于此方法删除非空目录

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.stream.Stream;public class Main {public static void main(String[] args) {// 定义要遍历的目录的路径Path start = Paths.get("D:/桌面");// 遍历目录try (Stream<Path> stream = Files.walk(start)) {stream.forEach(System.out::println);} catch (IOException e) {System.err.println("Failed to walk directory: " + e.getMessage());}}
}

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.stream.Stream;public class Main {public static void main(String[] args) {// 定义要遍历的目录的路径Path start = Paths.get("D:/桌面");// 遍历目录try (Stream<Path> stream = Files.walk(start, 1)) {stream.forEach(System.out::println);} catch (IOException e) {System.err.println("Failed to walk directory: " + e.getMessage());}}
}

2.3.8需求：在指定目录下，将指定名称文件全部删除

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.stream.Stream;public class Main {public static void main(String[] args) {// 定义要遍历的目录的路径Path start = Paths.get("D:/桌面/新建文件夹/new_directory");String fileName = "a.txt";// 遍历目录并删除指定名称的文件try (Stream<Path> stream = Files.walk(start)) {stream.filter(path -> path.getFileName().toString().equals(fileName)).forEach(path -> {try {Files.delete(path);System.out.println("Deleted file: " + path);} catch (IOException e) {System.err.println("Failed to delete file: " + e.getMessage());}});} catch (IOException e) {System.err.println("Failed to walk directory: " + e.getMessage());}}
}

2.3.9需求：删除指定的，包含文件/目录的整个文件目录

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.Comparator;
import java.util.stream.Stream;public class Main {public static void main(String[] args) {// 定义要删除的目录的路径Path start = Paths.get("D:/桌面/新建文件夹/new_directory");// 删除目录及其内容try (Stream<Path> stream = Files.walk(start)) {stream.sorted(Comparator.reverseOrder()).forEach(path -> {try {Files.delete(path);System.out.println("Deleted: " + path);} catch (IOException e) {System.err.println("Failed to delete: " + e.getMessage());}});} catch (IOException e) {System.err.println("Failed to walk directory: " + e.getMessage());}}
}

2.3.10需求：按字符串，读取指定文本文件中的内容

String Files.readString(path, charset) throws IOException，基于指定路径及字符集读取文本文件

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;public class Main {public static void main(String[] args) {// 定义要读取的文件的路径Path path = Paths.get("D:/桌面/新建文件夹/new_directory/a.txt");// 读取文件内容try {String content = Files.readString(path);System.out.println(content);} catch (IOException e) {System.err.println("Failed to read file: " + e.getMessage());}}
}