Java文件I/O简单介绍

目录

• 一、File类
  • 1.1 构造方法
  • 1.2 常用方法
  • 1.3 例子
• 二、基础I/O：字节流、字符流
  • 2.1 字节流
    • 2.1.1 字节输出流 OutputStream
    • 2.1.2 FileOutputStream类
    • 2.1.3 字节输入流 InputStream
    • 2.1.4 FileInputStream类
  • 2.2 字符流
    • 2.2.1 字符输出流 Writer
    • 2.2.2 FileWriter类
    • 2.2.3 字符输入流 Reader
    • 2.2.4 FileReader类
• 三、缓冲流、转换流、序列化流、打印流
  • 3.1 缓冲流
    • 3.1.1 字节缓冲流
    • 3.1.2 字符缓冲流
  • 3.2 转换流
    • 3.2.1 InputStreamReader类
    • 3.2.1 OutputStreamWriter类
  • 3.3 序列化
    • 3.3.1 ObjectOutputStream类
    • 3.3.2 ObjectInputStream类
  • 3.4 打印流
    • 3.4.1 PrintStream类

一、File类

java.io.File类是文件和目录路径名的抽象表示，主要用于文件和目录的创建、查找和删除等操作。

1.1 构造方法

public File(String pathname); // 通过将给定的路径名字符串转换为抽象路径名来创建新的 File实例。
public File(String parent, String child); // 从父路径名字符串和子路径名字符串创建新的 File实例。
public File(File parent, String child); // 从父抽象路径名和子路径名字符串创建新的 File实例。

1.2 常用方法

/// API
// 获取功能
public String getAbsolutePath(); // 返回此File的绝对路径名字符串。
public String getPath(); // 将此File转换为路径名字符串。
public String getName(); // 返回由此File表示的文件或目录的名称。
public long length(); // 返回由此File表示的文件的长度。若File对象表示目录，则返回值未指定。
// 判断功能
public boolean exists(); // 此File表示的文件或目录是否实际存在。
public boolean isDirectory(); // 此File表示的是否为目录。
public boolean isFile(); // 此File表示的是否为文件。
// 创建删除功能
public boolean createNewFile();  // 当且仅当具有该名称的文件尚不存在时，创建一个新的空文件。
public boolean delete(); // 删除由此File表示的文件或目录。
public boolean mkdir(); // 创建由此File表示的目录。
public boolean mkdirs(); // 创建由此File表示的目录，包括任何必需但不存在的父目录
// 目录的遍历
public String[] list(); // 返回一个String数组，表示该File目录中的所有子文件或目录。
public File[] listFiles(); // 返回一个File数组，表示该File目录中的所有的子文件或目录。

1.3 例子

• 递归打印多级目录

public static void printDir(File dir) {
    // 获取子文件和目录
    File[] files = dir.listFiles();
    // 循环打印
    for (File file : files) {
        // 判断
        if (file.isFile()) {
            // 是文件,输出文件绝对路径
            // if (file.getName().endsWith(".java")) // 筛选后缀是 .java 的文件
            System.out.println("文件名:" + file.getAbsolutePath());
        } else {
            // 是目录,输出目录绝对路径
            System.out.println("目录:" + file.getAbsolutePath());
            // 继续遍历,调用printDir,形成递归
            printDir(file);
        }
    }
}

• 使用文件过滤器java.io.FileFilter接口来筛选文件：

public static void printDir2(File dir) {
    // Lambda表达式优化
    // File[] files = dir.listFiles(f -> f.getName().endsWith(".java") || f.isDirectory());
    File[] files = dir.listFiles(new FileFilter() {
        @Override
        public boolean accept(File pathname) {
            return pathname.getName().endsWith(".java") || pathname.isDirectory();
        }
    });
    // 循环打印
    for (File file : files) {
        // 判断
        if (file.isFile()) {
            System.out.println("文件名:" + file.getAbsolutePath());
        } else {
            printDir2(file);
        }
    }
}

java 7 引入了一些新的文件处理类用来代替 File 类的文件 I/O 操作方式：Java NIO系列教程

import java.nio.file.DirectoryStream;
import java.nio.file.FileSystem;
import java.nio.file.FileSystems;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.attribute.FileAttribute;
import java.nio.file.attribute.PosixFilePermission;
import java.nio.file.attribute.PosixFilePermissions;

二、基础I/O：字节流、字符流

I/O 顶级父类们

	输入流	输出流
字节流	InputStream	OutputStream
字符流	Reader	Writer

2.1 字节流

一切文件数据(文本、图片、视频等)在存储时，都是以二进制数字的形式保存，都一个一个的字节。所以字节流可以传输任意文件数据。

2.1.1 字节输出流 OutputStream

java.io.OutputStream抽象类是表示字节输出流的所有类的超类，将指定的字节信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

public void close();
public void flush();
public void write(byte[] b);
public void write(byte[] b, int off, int len);
public abstract void write(int b);

2.1.2 FileOutputStream类

java.io.FileOutputStream类是文件输出流，用于将数据写出到文件。

public FileOutputStream(File file);
public FileOutputStream(String name);

1. 写出字节：write 方法；
2. 每次程序运行，创建输出流对象，都会清空目标文件中的数据。构造方法还可以传入一个boolean append参数，表示追加写。
3. 写出换行：fos.write("\r\n".getBytes());

2.1.3 字节输入流 InputStream

java.io.InputStream抽象类是表示字节输入流的所有类的超类，可以读取字节信息到内存中。它定义了字节输入流的基本共性功能方法。

public void close();
public abstract int read();
public int read(byte[] b);

2.1.4 FileInputStream类

java.io.FileInputStream类是文件输入流，从文件中读取字节。

FileInputStream(File file);
FileInputStream(String name);

1. 读取字节：read 方法，每次可以读取一个字节的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回 -1；
2. 使用字节数组读取：read(byte[] b)，每次读取b的长度个字节到数组中，返回读取到的有效字节个数，读取到末尾时，返回 -1。

2.2 字符流

一些字符如中文字符可能占用多个字节存储。所以Java提供一些字符流类，以字符为单位读写数据，专门用于处理文本文件。

2.2.1 字符输出流 Writer

java.io.Writer抽象类是表示用于写出字符流的所有类的超类。

void write(int c);
void write(char[] cbuf);
abstract void write(char[] cbuf, int off, int len);
void write(String str);
void write(String str, int off, int len);
void flush();
void close();

2.2.2 FileWriter类

java.io.FileWriter类是写出字符到文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

FileWriter(File file);
FileWriter(String fileName);

1. 写出字符：write 方法；
2. flush ：刷新缓冲区；
3. close ：先刷新缓冲区，然后通知系统释放资源。

字符流，只能操作文本文件，不能操作图片，视频等非文本文件。当我们单纯读或者写文本文件时 使用字符流 其他情况使用字节流

2.2.3 字符输入流 Reader

java.io.Reader抽象类是表示用于读取字符流的所有类的超类。

public void close();
public int read();
public int read(char[] cbuf);

2.2.4 FileReader类

java.io.FileReader 类是读取字符文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

FileReader(File file);
FileReader(String fileName);

1. 读取字符： read() 方法，每次可以读取一个字符的数据，提升为int类型，读取到文件末尾，返回 -1；
2. 使用字符数组读取： read(char[] cbuf) ，每次读取b的长度个字符到数组中，返回读取到的有效字符个数，
   
   读取到末尾时，返回 -1。

当创建一个文件输入流对象时，若没有该文件，会抛出FileNotFoundException；创建文件输出流对象时，若没有该文件，会自动创建。

try-with-resource

三、缓冲流、转换流、序列化流、打印流

3.1 缓冲流

缓冲流,也叫高效流，是对4个基本的FileXxx流的增强，所以也是4个流，按照数据类型分类。

• 字节缓冲流：BufferedInputStream，BufferedOutputStream
• 字符缓冲流：BufferedReader，BufferedWriter

缓冲流的基本原理，是在创建流对象时，会创建一个内置的默认大小的缓冲区数组，通过缓冲区读写，减少系统IO次数，从而提高读写的效率。

3.1.1 字节缓冲流

构造方法：

public BufferedInputStream(InputStream in); // 创建一个新的缓冲输入流。
public BufferedOutputStream(OutputStream out); // 创建一个新的缓冲输出流。

字节缓冲流读写方法与基本的流是一致的。

3.1.2 字符缓冲流

构造方法

public BufferedReader(Reader in); // 创建一个新的缓冲输入流。
public BufferedWriter(Writer out); // 创建一个新的缓冲输出流。

字符缓冲流的基本方法与普通字符流调用方式一致。特有方法：

/// BufferedReader：
public String readLine(); // 读一行文字
/// BufferedWriter：
public void newLine(); // 写一行行分隔符,由系统属性定义符号

3.2 转换流

3.2.1 InputStreamReader类

转换流java.io.InputStreamReader，是Reader的子类，是从字节流到字符流的桥梁。它读取字节，并使用指定的字符集将其解码为字符。它的字符集可以由名称指定，也可以接受平台的默认字符集。

InputStreamReader(InputStream in); // 创建一个使用默认字符集的字符流。
InputStreamReader(InputStream in, String charsetName); // 创建一个指定字符集的字符流

3.2.1 OutputStreamWriter类

转换流java.io.OutputStreamWriter，是Writer的子类，是从字符流到字节流的桥梁。使用指定的字符集将字符编码为字节。它的字符集可以由名称指定，也可以接受平台的默认字符集。

OutputStreamWriter(OutputStream in); // 创建一个使用默认字符集的字符流。
OutputStreamWriter(OutputStream in, String charsetName); // 创建一个指定字符集的字符流。

3.3 序列化

Java 提供了一种对象序列化的机制。用一个字节序列可以表示一个对象，该字节序列包含该对象的数据、对象的类型和对象中存储的属性等信息。字节序列写出到文件之后，相当于文件中持久保存了一个对象的信息。

反之，该字节序列还可以从文件中读取回来，重构对象，对它进行反序列化。对象的数据、对象的类型和对象中存储的属性信息，都可以用来在内存中创建对象。

3.3.1 ObjectOutputStream类

java.io.ObjectOutputStream类，将Java对象的原始数据类型写出到文件,实现对象的持久存储。

构造方法：

public ObjectOutputStream(OutputStream out); // 创建一个指定OutputStream的ObjectOutputStream

/// 示例：
FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream("employee.txt");
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fileOut);

1. 一个对象要想序列化，必须满足两个条件

• 该类必须实现java.io.Serializable接口，Serializable 是一个标记接口，不实现此接口的类将不会使任何状态序列化或反序列化，会抛出NotSerializableException。
• 该类的所有属性必须是可序列化的。如果有一个属性不需要可序列化的，则该属性必须注明是瞬态的，使用transient关键字修饰

1. 写出对象方法

public final void writeObject (Object obj); // 将指定的对象写出

3.3.2 ObjectInputStream类

java.io.ObjectInputStream反序列化流，将之前使用ObjectOutputStream序列化的原始数据恢复为对象。

构造方法：

public ObjectInputStream(InputStream in); // 创建一个指定InputStream的ObjectInputStream。

如果能找到一个对象的class文件，我们可以进行反序列化操作，调用 ObjectInputStream 读取对象的方法：

public final Object readObject (); // 读取一个对象

对于JVM可以反序列化对象，它必须是能够找到class文件的类。如果找不到该类的class文件，则抛出一个ClassNotFoundException异常。

另外，当JVM反序列化对象时，能找到class文件，但是class文件在序列化对象之后发生了修改，那么反序列化操作也会失败，抛出一个InvalidClassException异常。 发生这个异常的原因如下：

• 该类的序列版本号与从流中读取的类描述符的版本号不匹配
• 该类包含未知数据类型
• 该类没有可访问的无参数构造方法

Serializable接口给需要序列化的类，提供了一个序列版本号。 serialVersionUID该版本号的目的在于验证序列化的对象和对应类是否版本匹配。示例：

public class Employee implements java.io.Serializable {
    // 加入序列版本号
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    public String name;
    public String address;
    // 添加新的属性 ,重新编译, 可以反序列化,该属性赋为默认值
    public int eid;

    public void addressCheck() {
        System.out.println("Address check : " + name + " ‐‐ " + address);
    }
}

3.4 打印流

平时我们在控制台打印输出，是调用 print 方法和 println 方法完成的，这两个方法都来自于java.io.PrintStream类，该类能够方便地打印各种数据类型的值，是一种便捷的输出方式。

3.4.1 PrintStream类

构造方法：

public PrintStream(String fileName);
public PrintStream(File file);
public PrintStream(OutputStream out);

• System.out 就是 PrintStream 类型的，只不过它的流向是系统规定的，打印在控制台上。
  
  我们可以改变它的流向：

public class PrintDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 调用系统的打印流,控制台直接输出97
        System.out.println(97);
        // 创建打印流,指定文件的名称
        PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt");
        // 设置系统的打印流流向,输出到ps.txt
        System.setOut(ps);
        // 调用系统的打印流, ps.txt中输出97
        System.out.println(97);
    }
}

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另，三篇讲得较全面的博客：

博客园：这些年一直记不住的 Java I/O

简书：看完这个，Java IO从此不在难

CSDN：Java8 I/O源码-整体结构