第十三章：IO流

2021年3月8日

18:16

File类的使用

 * 1. File类的一个对象，代表一个文件或一个文件目录(俗称：文件夹)

 * 2. File类声明在java.io包下

 * 3. File类中涉及到关于文件或文件目录的创建、删除、重命名、修改时间、文件大小等方法，并未涉及到写入或读取文件内容的操作。如果需要读取或写入文件内容，必须使用IO流来完成。

 * 4. 后续File类的对象常会作为参数传递到流的构造器中，指明读取或写入的"终点".

 

1.如何创建File类的实例

        File(String filePath)

        File(String parentPath,String childPath)

        File(File parentFile,String childPath)

2.

    相对路径：相较于某个路径下，指明的路径。

IDEA中：

如果开发使用JUnit中的单元测试方法测试，相对路径即为当前Module下

如果使用main()测试，相对路径即为当前的Project下

Eclipse中：

不管使用单元测试方法还是使用main()测试，相对路径都是当前的Project下。

    绝对路径：包含盘符在内的文件或文件目录的路径

 

3.路径分隔符

     windows:\\ 用\\转义\

     unix:/

     File类提供了一个常量：public static final String separator。根据操作系统，动态的提供分隔符

 

File类的常用方法：

 

public String getAbsolutePath()：获取绝对路径

public String getPath() ：获取路径。return path，new对象用的相对路径返回的是相对路径，其他都是返回绝对路径

public String getName() ：获取名称

public String getParent()：获取上层文件目录路径。若无，返回null。new对象用的相对路径返回null

public long length() ：获取文件长度（即：字节数）。不能获取目录的长度（0）。

public long lastModified() ：获取最后一次的修改时间，毫秒值

 

如下的两个方法适用于文件目录（用于文件会空指针异常）：

public String[] list() ：获取指定目录下的所有文件或者文件目录的名称数组

public File[] listFiles() ：获取指定目录下的所有文件或者文件目录的File数组

 

public boolean renameTo(File dest):把文件重命名为指定的文件路径

 比如：file1.renameTo(file2)为例：

    要想保证返回true,需要file1在硬盘中是存在的，且file2不能在硬盘中存在。

 

public boolean isDirectory()：判断是否是文件目录 文件（夹）不存在返回false

public boolean isFile() ：判断是否是文件 文件（夹）不存在返回false

public boolean exists() ：判断是否存在 文件（夹）不存在返回false

public boolean canRead() ：判断是否可读 文件（夹）不存在返回false

public boolean canWrite() ：判断是否可写 文件（夹）不存在返回false

public boolean isHidden() ：判断是否隐藏 文件（夹）不存在返回false

 

创建硬盘中对应的文件或文件目录

public boolean createNewFile() ：创建文件。若文件存在，则不创建，返回false

public boolean mkdir() ：创建文件目录。如果此文件目录存在，就不创建了。如果此文件目录的上层目录不存在，也不创建。

public boolean mkdirs() ：创建文件目录。如果此文件目录存在，就不创建了。如果上层文件目录不存在，一并创建（可创建多层上级目录）。

 

public boolean delete()：删除文件或者文件夹 要想删除文件夹，文件夹下不能有子目录或文件

    删除注意事项：Java中的删除不走回收站。

 

File类提供了两个文件过滤器方法

public String[] list(FilenameFilter filter)

public File[] listFiles(FileFilter filter)

 

IO流

流的分类

l按操作数据单位不同分为：字节流(8 bit)，字符流(16 bit)

l按数据流的流向不同分为：输入流，输出流

l按流的角色的不同分为：节点流，处理流

1. Java的IO流共涉及40多个类，实际上非常规则，都是从如下4个抽象基类派生的。

2. 由这四个类派生出来的子类名称都是以其父类名作为子类名后缀。

IO流体系（蓝色是重点）

 

流的体系结构

 

本章操作思路：

1. 造文件对象
2. 造流

2.1 造节点流，File对象作为节点流构造器的参数

2.2 造处理流，节点流作为处理流构造器的参数

3. 处理数据
4. 关闭流 

 

FileReader

1.实例化File类的对象，指明要操作的文件

读入的文件一定要存在，否则就会报FileNotFoundException。

2.提供具体的流

3.数据的读入

read():返回读入的一个字符（int）。如果达到文件末尾，返回-1

read(char[] cbuf):将字符读入数组（存满），返回每次读入cbuf数组中的字符的个数。如果达到文件末尾，返回-1

read(char[] cbuf,int off,int len):将字符读入数组的某一部分。存到数组cbuf中，从off处开始存储，最多读len个字符。如果已到达流的末尾，则返回-1。否则返回本次读取的字符数。

4.流的关闭操作

异常的处理：为了保证流资源一定可以执行关闭操作。需要使用try-catch-finally处理

注意：

(char)int，把int转化为对应的char

(a = b) == c 把b赋值给a，然后用a和c比较

String(char value[],int offset,int count): String的构造器，从字符数组的第offset个字符开始，取count个字符构成字符串

 

FileWriter

1.提供File类的对象，指明写出到的文件

输出操作，对应的File可以不存在的。并不会报异常

2.提供FileWriter的对象，用于数据的写出

File对应的硬盘中的文件如果不存在，在输出的过程中，会自动创建此文件。

File对应的硬盘中的文件如果存在：

如果流使用的构造器是：FileWriter(file,false)/FileWriter(file):对原有文件的覆盖

如果流使用的构造器是：FileWriter(file,true):不会对原有文件覆盖，而是在原有文件基础上追加内容

3.写出的操作

因为字符流直接以字符作为操作单位，所以Writer可以用字符串来替换字符数组，即以String对象作为参数

Øvoid write(String str);

Øvoid write(String str,int off,int len);从索引off开始，写入len个

4.流资源的关闭

关闭两个流资源：

 

不能使用字符流来处理图片等字节数据

 

FileInputStream和FileOutputStream的使用

 * 结论：

 * 1. 对于文本文件(.txt,.java,.c,.cpp)，使用字符流处理

 * 2. 对于非文本文件(.jpg,.mp3,.mp4,.avi,.doc,.ppt,...)，使用字节流处理

 *

使用字节流FileInputStream处理文本文件，可能出现乱码。出现乱码的情况仅限于在Java中操作中间传的流数据，比如输出，赋值给字符串等。如果是复制文本文件的话，不会出现乱码。

原因：1个汉字占3个字节，如果字节数组是5，刚好汉字的三个字节在数组末尾和下一个数组的开头，就会出现乱码。如果刚好整个汉字在同一个数组里，不会乱码。但是复制文件的话，byte[]只是作为一个“搬运工”，最后传过去的文件是完整的，打开不会乱码。

   

处理流之一：缓冲流的使用

1.缓冲流：

 * BufferedInputStream

 * BufferedOutputStream

 * BufferedReader

 * BufferedWriter

2.作用：提高流的读取、写入的速度

 *   提高读写速度的原因：内部提供了一个缓冲区（8192）

3. 处理流，就是“套接”在已有的流的基础上。

1.造文件

2.造流

2.1造节点流

2.2造处理流（缓冲流），节点流作为缓冲流的参数

3.读取、写入

4.资源关闭

要求：先关闭外层的流，再关闭内层的流

说明：关闭外层流的同时，内层流也会自动的进行关闭。关于内层流的关闭，我们可以省略.

 

 

String readLine(): BufferedReader的方法，读取一行数据（不含任何换行符），没有数据就返回null

newLine(): BufferedWritter的方法，换行，或者也可以用"\n"

 

注意：foreach循环不会更改原数组/集合里的数据！所以对图片加密的练习里面要用for循环，而不是foreach循环

 

m^n^n=m 对读取的每个byte做 ^ 5的操作可以加密文件，然后对加密后的文件的每个byte做 ^ 5的操作可以解密文件

 

获取文本上每个字符出现的次数的练习中，需要判断一下空格' '、tab键'\t'、回车'\r'、换行'\n'的情况

 

处理流显式地调用 flush() 方法，可以把内存里的数据立即写入，刷新缓存区。 

 

处理流之二：转换流的使用

1.转换流：属于字符流

 *   InputStreamReader：将一个字节的输入流转换为字符的输入流

 *   OutputStreamWriter：将一个字符的输出流转换为字节的输出流

把gbk编码追加到一个存在的utf-8编码的文件中，会怎么样？

//以gbk编码打开的话，utf-8部分乱码，gbk部分正常

//以utf-8编码打开的话，gbk部分乱码，utf-8部分正常

 

2.作用：提供字节流与字符流之间的转换

3. 解码：字节、字节数组  --->字符数组、字符串

 *    编码：字符数组、字符串 ---> 字节、字节数组

4.字符集

 *ASCII：美国标准信息交换码。

    用一个字节的7位可以表示。

 ISO8859-1：拉丁码表。欧洲码表

    用一个字节的8位表示。

 GB2312：中国的中文编码表。最多两个字节编码所有字符

 GBK：中国的中文编码表升级，融合了更多的中文文字符号。最多两个字节编码

 Unicode：国际标准码，融合了目前人类使用的所有字符。为每个字符分配唯一的字符码。所有的文字都用两个字节来表示。

Unicode只是定义了一个庞大的、全球通用的字符集，并为每个字符规定了唯一确定的编号，具体存储成什么样的字节流，取决于字符编码方案。推荐的Unicode编码是UTF-8和UTF-16。

 UTF-8：变长的编码方式，可用1-4个字节来表示一个字符。（中文是3个字节）

UTF-8就是每次8个位传输数据，而UTF-16就是每次16个位。

 

ANSI编码，通常指的是平台的默认编码，例如英文操作系统中是ISO-8859-1，中文系统是GBK

 

其他流的使用（了解，非重点）

1.标准的输入、输出流

2.打印流

3.数据流

标准的输入、输出流

    1.1

    System.in:标准的输入流，默认从键盘输入（InputStream）

    System.out:标准的输出流，默认从控制台输出（PrintStream）

    1.2

    System类的setIn(InputStream is) / setOut(PrintStream ps)方式重新指定输入和输出的流。

    1.3练习：

    从键盘输入字符串，要求将读取到的整行字符串转成大写输出。然后继续进行输入操作，直至当输入“e”或者“exit”时，退出程序。

    方法一：使用Scanner实现，调用next()返回一个字符串

    方法二：使用System.in实现。System.in  --->  转换流 ---> BufferedReader的readLine()

    System.in本身就是一个InputStream，字节流，可以调用read()方法，从控制台读数据。控制台每次按Enter会提交输入的数据。

    因为System.in是字节流，所以输入的中文会被当成3个字节，加上回车也是一个字节，都可以读取到。

    可以用InputStreamReader把System.in转换成字符流，这样read()方法依然会读取到控制台的Enter键。

    用BufferedReader把InputStreamReader处理一下，用readLine()方法可以读取一整行，忽略Enter键。

注意：IDEA不支持在单元测试中获取键盘的控制台输入，Eclipse可以

 

FileOutputStream没有相应文件的话会自动创建文件，但是没有目录的话，不会自动创建目录，会报异常：FileNotFoundException

 

打印流

实现将基本数据类型的数据格式转化为字符串输出

 PrintStream和PrintWriter

System.setOut()方法，可以设置System.out为其他的打印流

 

数据流

3.1 DataInputStream 和 DataOutputStream

3.2作用：用于读取和写出基本数据类型、String类的数据

注意点：读取不同类型的数据的顺序要与当初写入文件时，保存的数据的顺序一致！

读多了会报EOFException

读的类型错了会报EOFException或者出现错误的数据

DataInputStream中的方法

boolean readBoolean()

byte readByte()

char readChar()

float readFloat()

double readDouble()

short readShort()

long readLong()

int readInt()

String readUTF()

void readFully(byte[] b)

DataOutputStream中的方法

Ø 将上述的方法的read改为相应的write即可。

 

对象流的使用

1.ObjectInputStream和ObjectOutputStream

2.作用：用于存储和读取基本数据类型数据或对象的处理流。它的强大之处就是可以把Java中的对象写入到数据源中，也能把对象从数据源中还原回来。

*3.要想一个java对象是可序列化的，需要满足相应的要求。见Person.java

*4.序列化机制：

对象序列化机制允许把内存中的Java对象转换成平台无关的二进制流，从而允许把这种二进制流持久地保存在磁盘上，或通过网络将这种二进制流传输到另一个网络节点。当其它程序获取了这种二进制流，就可以恢复成原来的Java对象。

序列化过程：将内存中的java对象保存到磁盘中或通过网络传输出去。使用ObjectOutputStream实现

Ø创建一个 ObjectOutputStream

Ø调用 ObjectOutputStream 对象的 writeObject(对象) 方法输出可序列化对象

Ø注意写出一次，操作flush()一次

 

反序列化：将磁盘文件中的对象还原为内存中的一个java对象。使用ObjectInputStream来实现

Ø创建一个 ObjectInputStream

Ø调用 readObject() 方法读取流中的对象  

 

序列化是 RMI（Remote Method Invoke – 远程方法调用）过程的参数和返回值都必须实现的机制，而 RMI 是 JavaEE 的基础。因此序列化机制是JavaEE 平台的基础

 

Person需要满足如下的要求，方可序列化

*1.需要实现接口：Serializable（标识接口，无属性和方法）

*2.当前类提供一个全局常量：serialVersionUID

ØserialVersionUID用来表明类的不同版本间的兼容性。简言之，其目的是以序列化对象进行版本控制，有关各版本反序列化时是否兼容。

Ø如果类没有显示定义这个静态常量，它的值是Java运行时环境根据类的内部细节自动生成的。若类的实例变量做了修改，serialVersionUID 可能发生变化。故建议，显式声明。

 

简单来说，Java的序列化机制是通过在运行时判断类的serialVersionUID来验证版本一致性的。在进行反序列化时，JVM会把传来的字节流中的serialVersionUID与本地相应实体类的serialVersionUID进行比较，如果相同就认为是一致的，可以进行反序列化，否则就会出现序列化版本不一致的异常。(InvalidCastException)

 

*3.除了当前Person类需要实现Serializable接口之外，还必须保证其内部所有属性也必须是可序列化的。（默认情况下，基本数据类型可序列化）

（注意：测试了一下，如果要序列化的对象没有用到未实现序列化接口的属性，或者属性为null，也可以序列化成功）

*

*补充：ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修饰的成员变量

（如果一个属性在之前不是static/transient的时候序列化的，后来加的static/transient，反序列化的时候不会还原这个属性）

 

随机存储文件流 RandomAccessFile的使用（非重点）

*1.RandomAccessFile直接继承于java.lang.Object类，实现了DataInput和DataOutput接口

*2.RandomAccessFile既可以作为一个输入流，又可以作为一个输出流模式

l创建 RandomAccessFile 类实例需要指定一个 mode 参数，该参数指定 RandomAccessFile 的访问模式：

Ør: 以只读方式打开

Ørw：打开以便读取和写入

Ørwd:打开以便读取和写入；同步文件内容的更新

Ørws:打开以便读取和写入；同步文件内容和元数据的更新

//每次write数据时，"rw"模式，数据不会立即写到硬盘中；而"rwd"，数据会被立即写入硬盘。

//如果写数据过程发生异常，"rwd"模式中已被write的数据被保存到硬盘，而"rw"则全部丢失。

*3.如果RandomAccessFile作为输出流时，写出到的文件如果不存在，则在执行过程中自动创建。

*如果写出到的文件存在，则会对原有文件内容进行覆盖。（默认情况下，从头覆盖）

lRandomAccessFile 对象包含一个记录指针，用以标示当前读写处的位置。

RandomAccessFile 类对象可以自由移动记录指针：

Ølong getFilePointer()：获取文件记录指针的当前位置

Øvoid seek(long pos)：将文件记录指针定位到 pos 位置

 

*4.可以通过相关的操作，实现RandomAccessFile“插入”数据的效果

注意点：

 //"xyz".getBytes() 字符串转化为Byte[]数组

//StringBuilder默认是16位的数组，不够的时候需要扩容，所以复制的时候如果提前知道数组长度，可以用int形参指定底层数组的长度

//(int)new File("hello.txt").length() File对象的length()方法返回long型的文件大小，再强转成int型

//StringBuilder的append()不能放byte[]，会被当成对象，调用toString()追加byte[]的地址值

//RandomAccessFile对象的write()方法需要byte[]，但是StringBuilder对象没有getBytes()方法，所以需要先转成字符串，再调getBytes()

 

上面的方法中，StringBuilder可以用ByteArrayOutputStream替代

ByteArrayOutputStream是把数据写到内部的byte[]数组里。默认数组长度是32，可以通过构造器指定初始大小

 

Java NIO

Java NIO (New IO，Non-Blocking IO)是从Java 1.4版本开始引入的一套新的IO API，可以替代标准的Java IO API。NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同，NIO支持面向缓冲区的(IO是面向流的)、基于通道的IO操作。NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作。

l Java API中提供了两套NIO，一套是针对标准输入输出NIO，另一套就是网

络编程NIO。

Ø|-----java.nio.channels.Channel

ü|-----FileChannel:处理本地文件

ü|-----SocketChannel：TCP网络编程的客户端的Channel

ü|-----ServerSocketChannel:TCP网络编程的服务器端的Channel

ü|-----DatagramChannel：UDP网络编程中发送端和接收端的Channel

 

l 随着 JDK 7 的发布，Java对NIO进行了极大的扩展，增强了对文件处理和文件系统特性的支持，以至于我们称他们为 NIO.2。

 

Path可以看成是File类的升级版本，实际引用的资源也可以不存在。

NIO.2在java.nio.file包下还提供了Files、Paths工具类，Files包含了大量静态的工具方法来操作文件；

Paths则包含了两个返回Path的静态工厂方法。

 

l Paths 类提供的静态 get() 方法用来获取 Path 对象：

Østatic Path get(String first, String...more) : 用于将多个字符串串连成路径

Østatic Path get(URI uri): 返回指定uri对应的Path路径

 

Path接口

l Path 常用方法：

相对路径是以相对路径本身算的，获取不到相应的其他信息

Ø String toString() ： 返回调用 Path 对象的字符串表示形式

Ø boolean startsWith(String path) : 判断是否以 path 路径开始

Ø boolean endsWith(String path) : 判断是否以 path 路径结束

Ø boolean isAbsolute() : 判断是否是绝对路径

Ø Path getParent() ：返回Path对象包含整个路径，不包含 Path 对象指定的文件路径

Ø Path getRoot() ：返回调用 Path 对象的根路径

Ø Path getFileName() : 返回与调用 Path 对象关联的文件名

Ø int getNameCount() : 返回Path 根目录后面元素的数量

Ø Path getName(int idx) : 返回指定索引位置 idx 的路径名称 （从0开始，不含盘符）

Ø Path toAbsolutePath() : 作为绝对路径返回调用 Path 对象 （原路径不变）

Ø Path resolve(Path p) :合并两个路径，返回合并后的路径对应的Path对象 （原路径不变）

Ø File toFile(): 将Path转化为File类的对象

 

Files 类

l java.nio.file.Files 用于操作文件或目录的工具类。

l Files常用方法：

Ø Path copy(Path src, Path dest, CopyOption...how) : 文件的复制

Ø Path createDirectory(Path path, FileAttribute<?> … attr) : 创建一个目录

Ø Path createFile(Path path, FileAttribute<?> … arr) : 创建一个文件

Ø void delete(Path path) : 删除一个文件/目录，如果不存在，执行报错

Ø void deleteIfExists(Path path) : Path对应的文件/目录如果存在，执行删除

Ø Path move(Path src, Path dest, CopyOption...how) : 将 src 移动到 dest 位置

Ø long size(Path path) : 返回 path 指定文件的大小

 

l Files常用方法：用于判断

Ø boolean exists(Path path, LinkOption ... opts) : 判断文件是否存在

Ø boolean isDirectory(Path path, LinkOption ... opts) : 判断是否是目录

Ø boolean isRegularFile(Path path, LinkOption ... opts) : 判断是否是文件

Ø boolean isHidden(Path path) : 判断是否是隐藏文件

Ø boolean isReadable(Path path) : 判断文件是否可读

Ø boolean isWritable(Path path) : 判断文件是否可写

Ø boolean notExists(Path path, LinkOption ... opts) : 判断文件是否不存在

l Files常用方法：用于操作内容

Ø SeekableByteChannel newByteChannel(Path path, OpenOption...how) : 获取与指定文件的连接，how 指定打开方式。

Ø DirectoryStream<Path> newDirectoryStream(Path path) : 打开 path 指定的目录

Ø InputStream newInputStream(Path path, OpenOption...how):获取 InputStream 对象

Ø OutputStream newOutputStream(Path path, OpenOption...how) : 获取 OutputStream 对象

 

2021年3月10日20:53:01 完结。结尾拉到上面。

结尾