详解Java中的File文件类以及FileDescriptor文件描述类

file

file 是“文件”和“目录路径名”的抽象表示形式。
file 直接继承于object，实现了serializable接口和comparable接口。实现serializable接口，意味着file对象支持序列化操作。而实现comparable接口，意味着file对象之间可以比较大小；file能直接被存储在有序集合(如treeset、treemap中)。
1. 新建目录的常用方法
方法1：根据相对路径新建目录。
示例代码如下(在当前路径下新建目录“dir”)：

file dir = new file("dir");
dir.mkdir();

方法2：根据绝对路径新建目录。
示例代码如下(新建目录“/home/skywang/dir”)：

file dir = new file("/home/skywang/dir");
dir.mkdirs();

说明：上面是在linux系统下新建目录“/home/skywang/dir”的源码。在windows下面，若要新建目录“d:/dir”，源码如下：

file dir = new file("d:/dir");
dir.mkdir();

方法3

uri uri = new uri("file:/home/skywang/dir"); 
file dir = new file(uri);
sub.mkdir();

说明： 和“方法2”类似，只不过“方法2”中传入的是完整路径，而“方法3”中传入的是完整路径对应uri。
2. 新建子目录的几种常用方法
例如，我们想要在当前目录的子目录“dir”下，再新建一个子目录。有一下几种方法:
方法1

file sub1 = new file("dir", "sub1");
sub1.mkdir();

说明：上面的方法作用是，在当前目录下 "dir/sub1"。它能正常运行的前提是“sub1”的父目录“dir”已经存在！
方法2

file sub2 = new file(dir, "sub2");
sub2.mkdir();

说明：上面的方法作用是，在当前目录下 "dir/sub2"。它能正常运行的前提是“sub2”的父目录“dir”已经存在！
方法3

file sub3 = new file("dir/sub3");
sub3.mkdirs();

说明：上面的方法作用是，在当前目录下 "dir/sub3"。它不需要dir已经存在，也能正常运行；若“sub3”的父母路不存在，mkdirs()方法会自动创建父目录。
方法4

file sub4 = new file("/home/skywang/dir/sub4");
sub4.mkdirs();

说明：上面的方法作用是，新建目录"/home/skywang/dir/sub3"。它不需要dir已经存在，也能正常运行；若“sub4”的父母路不存在，mkdirs()方法会自动创建父目录。
方法5

uri uri = new uri("file:/home/skywang/dir/sub5"); 
file sub5 = new file(uri);
sub5.mkdirs();

说明： 和“方法4”类似，只不过“方法4”中传入的是完整路径，而“方法5”中传入的是完整路径对应uri。
3. 新建文件的几种常用方法
例如，我们想要在当前目录的子目录“dir”下，新建一个文件。有一下几种方法
方法1

try {
  file dir = new file("dir");  // 获取目录“dir”对应的file对象
  file file1 = new file(dir, "file1.txt");
  file1.createnewfile();
} catch (ioexception e) {
  e.printstacktrace();
}

说明：上面代码作用是，在“dir”目录(相对路径)下新建文件“file1.txt”。
方法2

try {
  file file2 = new file("dir", "file2.txt");
  file2.createnewfile();
} catch (ioexception e) {
  e.printstacktrace();
}

说明：上面代码作用是，在“dir”目录(相对路径)下新建文件“file2.txt”。
方法3

try {
  file file3 = new file("/home/skywang/dir/file3.txt");
  file3.createnewfile();
} catch (ioexception e) {
  e.printstacktrace();
}

说明：上面代码作用是，下新建文件“/home/skywang/dir/file3.txt”(绝对路径)。这是在linux下根据绝对路径的方法，在windows下可以通过以下代码新建文件"d:/dir/file4.txt"。

try {
  file file3 = new file("d:/dir/file4.txt");
  file3.createnewfile();
} catch (ioexception e) {
  e.printstacktrace();
}

方法4

try {
  uri uri = new uri("file:/home/skywang/dir/file4.txt"); 
  file file4 = new file(uri);
  file4.createnewfile();
} catch (ioexception e) {
  e.printstacktrace();
}

说明：
和“方法3”类似，只不过“方法3”中传入的是完整路径，而“方法4”中传入的是完整路径对应uri。
4. file api使用示例
关于file中api的详细用法，参考示例代码(filetest.java)：

import java.io.file;
import java.io.ioexception;
import java.net.uri;
import java.util.calendar;
import java.text.simpledateformat;

public class filetest {

  public static void main(string[] args) {
    testfilestaticfields() ;
  testfiledirapis() ;
  }

  public static void testfilestaticfields() {
    // 打印 路径分隔符":"
    system.out.printf("file.pathseparator=\"%s\"\n", file.pathseparator);
    // 打印 路径分隔符':'
    system.out.printf("file.pathseparatorchar=\"%c\"\n", file.pathseparatorchar);
    // 打印 分隔符"/"
    system.out.printf("file.separator=\"%s\"\n", file.separator);
    // 打印 分隔符'/'
    system.out.printf("file.separatorchar=\"%c\"\n", file.separatorchar);
  }

  public static void testfiledirapis() {
    try {
    // 新建目录 "dir"
    file dir = new file("dir");
    dir.mkdir();

    // 方法1：新建目录 "dir/sub1"。父目录“dir”必须已经存在！
    file sub1 = new file("dir", "sub1");
    sub1.mkdir();
    // 方法2：新建目录 "dir/sub2"。父目录“dir”必须已经存在！
    file sub2 = new file(dir, "sub2");
    sub2.mkdir();
    // 方法3：新建目录 "dir/sub3"。mkdirs()会自动创建不存在的父目录。
    file sub3 = new file("dir/sub3");
    sub3.mkdirs();
    // 方法4：新建目录 "dir/sub4"。根据“绝对路径”创建，前面3个方法都是根据“相对路径”创建。
    string dirpath = dir.getabsolutepath();  // 获取“dir”的绝对路径
    string sub4abspath = dirpath + file.separator + "sub4";  // file.separator是分隔符"/"
    file sub4 = new file(sub4abspath);
    sub4.mkdirs();
    // 方法5：新建目录 "dir/sub5"。根据uri
    string uri_sub5_path = "file:"+ dirpath + file.separator + "sub5";
    uri uri_sub5 = new uri(uri_sub5_path); 
    file sub5 = new file(uri_sub5);
    sub5.mkdirs();

    // 方法1：新建文件 "dir/l1_normal.txt"
    file l1_normal = new file(dir, "l1_normal.txt");
    l1_normal.createnewfile();
    // 方法2：新建文件 "dir/.l1_hide.txt"。
    file l1_hide = new file("dir", ".l1_hide.txt"); // 在linux中, "."开头的文件是隐藏文件。
    l1_hide.createnewfile();
    // 方法3：新建文件 "dir/l1_abs.txt"。
    string dirabspah = dir.getabsolutepath();  // 获取dir的绝对路径
    string l1_abs_path = dirabspah+file.separator+"l1_abs.txt";
    file l1_abs = new file(l1_abs_path);
    l1_abs.createnewfile();
    //system.out.printf("l1_abs_path=%s\n", l1_abs_path);
    //system.out.printf("l1_abs path=%s\n", l1_abs.getabsolutepath());
    // 方法4：新建文件 "dir/l1_uri.txt"。根据uri新建文件
    string uri_path = "file:"+ dirabspah + file.separator + "l1_uri.txt";
    uri uri_l1 = new uri(uri_path); 
    //system.out.printf("uri_l1=%s\n", l1_abs.getabsolutepath());
    file l1_uri = new file(uri_l1); 
    l1_uri.createnewfile();

    // 新建文件 "dir/sub/s1_normal"
    file s1_normal = new file(sub1, "s1_normal.txt");
    s1_normal.createnewfile();

    system.out.printf("%30s = %s\n", "s1_normal.exists()", s1_normal.exists());
    system.out.printf("%30s = %s\n", "s1_normal.getname()", s1_normal.getname());
    system.out.printf("%30s = %s\n", "s1_normal.getparent()", s1_normal.getparent());
    system.out.printf("%30s = %s\n", "s1_normal.getpath()", s1_normal.getpath());
    system.out.printf("%30s = %s\n", "s1_normal.getabsolutepath()", s1_normal.getabsolutepath());
    system.out.printf("%30s = %s\n", "s1_normal.getcanonicalpath()", s1_normal.getcanonicalpath());
    system.out.printf("%30s = %s is \"%s\"\n", "s1_normal.lastmodified()", s1_normal.lastmodified(), getmodifytime(s1_normal.lastmodified()));
    system.out.printf("%30s = %s\n", "s1_normal.touri()", s1_normal.touri());


    // 列出“dir”目录下的“文件”和“文件夹”。
    // 注意：dir.listfiles()只会遍历目录dir，而不会遍历dir的子目录！
    system.out.println("---- list files and folders ----");
    file[] fs = dir.listfiles();
    for (file f:fs) {
      string fname = f.getname();
      string absstr = f.isabsolute() ? "[absolute]" : "";
      string hidstr = f.ishidden() ? "[hidden]" : "";
      string dirstr = f.isdirectory() ? "[directory]" : "";
      string filestr = f.isfile() ? "[file]" : "";

      system.out.printf("%-30s %s%s%s%s\n", fname, filestr, dirstr, absstr, hidstr);
    }

    } catch (exception e) {
      e.printstacktrace();
    }
  }

  private static string getmodifytime(long millis) {
    // 获取calendar对象
    calendar cal = calendar.getinstance();
    // 设置时间为 millis
    cal.settimeinmillis(millis);
    // 获取格式化对象，它会按照"yyyy-mm-dd hh:mm:ss"格式化日期
    simpledateformat sdf = new simpledateformat("yyyy-mm-dd hh:mm:ss");
    //system.out.printf("time %s\n", str);
    return sdf.format(cal.gettime()); 
  }

}

运行结果(在ubuntu 12.04系统下的运行结果，而不是windows！)：

file.pathseparator=":"
file.pathseparatorchar=":"
file.separator="/"
file.separatorchar="/"
      s1_normal.exists() = true
      s1_normal.getname() = s1_normal.txt
     s1_normal.getparent() = dir/sub1
      s1_normal.getpath() = dir/sub1/s1_normal.txt
  s1_normal.getabsolutepath() = /home/skywang/wind_talker/workout/java/skywang/io/io/src/file/dir/sub1/s1_normal.txt
 s1_normal.getcanonicalpath() = /home/skywang/wind_talker/workout/java/skywang/io/io/src/file/dir/sub1/s1_normal.txt
   s1_normal.lastmodified() = 1381730064000 is "2013-10-14 13:54:24"
       s1_normal.touri() = file:/home/skywang/wind_talker/workout/java/skywang/io/io/src/file/dir/sub1/s1_normal.txt
---- list files and folders ----
l1_uri.txt           [file]
sub1              [directory]
l1_abs.txt           [file]
sub5              [directory]
sub4              [directory]
.l1_hide.txt          [file][hidden]
sub3              [directory]
sub2              [directory]
l1_normal.txt          [file]

结果说明：运行程序，会在源文件所在的目录新建目录"dir"及其子目录和子文件。如下图：

filedescriptor

filedescriptor 是“文件描述符”。
filedescriptor 可以被用来表示开放文件、开放套接字等。
以filedescriptor表示文件来说：当filedescriptor表示某文件时，我们可以通俗的将filedescriptor看成是该文件。但是，我们不能直接通过filedescriptor对该文件进行操作；若需要通过filedescriptor对该文件进行操作，则需要新创建filedescriptor对应的fileoutputstream，再对文件进行操作。
in, out, err介绍
(1) in -- 标准输入(键盘)的描述符
(2) out -- 标准输出(屏幕)的描述符
(3) err -- 标准错误输出(屏幕)的描述符
它们3个的原理和用法都类似，下面我们通过out来进行深入研究。
1.1 out 的作用和原理
out是标准输出(屏幕)的描述符。但是它有什么作用呢？
我们可以通俗理解，out就代表了标准输出(屏幕)。若我们要输出信息到屏幕上，即可通过out来进行操作；但是，out又没有提供输出信息到屏幕的接口(因为out本质是filedescriptor对象，而filedescriptor没有输出接口)。怎么办呢？
很简单，我们创建out对应的“输出流对象”，然后通过“输出流”的write()等输出接口就可以将信息输出到屏幕上。如下代码：

try {
  fileoutputstream out = new fileoutputstream(filedescriptor.out);
  out.write('a');
  out.close();
} catch (ioexception e) {
}

执行上面的程序，会在屏幕上输出字母'a'。
为了方便我们操作，java早已为我们封装好了“能方便的在屏幕上输出信息的接口”：通过system.out，我们能方便的输出信息到屏幕上。
因此，我们可以等价的将上面的程序转换为如下代码：

system.out.print('a');

下面讲讲上面两段代码的原理
查看看out的定义。它的定义在filedescriptor.java中，相关源码如下：

public final class filedescriptor {

  private int fd;

  public static final filedescriptor out = new filedescriptor(1);

  private filedescriptor(int fd) {
    this.fd = fd;
    usecount = new atomicinteger();
  }

  ...
}

从中，可以看出
(1) out就是一个filedescriptor对象。它是通过构造函数filedescriptor(int fd)创建的。
(2) filedescriptor(int fd)的操作：就是给fd对象(int类型)赋值，并新建一个使用计数变量usecount。
fd对象是非常重要的一个变量，“fd=1”就代表了“标准输出”，“fd=0”就代表了“标准输入”，“fd=2”就代表了“标准错误输出”。

fileoutputstream out = new fileoutputstream(filedescriptor.out);

 就是利用构造函数fileoutputstream(filedescriptor fdobj)来创建“filed.out对应的fileoutputstream对象”。
关于system.out是如何定义的。可以参考"深入了解system.out.println("hello world") "
通过上面的学习，我们知道，我们可以自定义标准的文件描述符[即，in(标准输入),out(标准输出),err(标准错误输出)]的流，从而完成输入/输出功能；但是，java已经为我们封装好了相应的接口，即我们可以更方便的system.in, system.out, system.err去使用它们。
另外，我们也可以自定义“文件”、“socket”等的文件描述符，进而对它们进行操作。参考下面示例代码中的testwrite(), testread()等接口。
2. 示例代码
源码如下(filedescriptortest.java)：

import java.io.printstream;
import java.io.filedescriptor;
import java.io.fileinputstream;
import java.io.fileoutputstream;
import java.io.ioexception;

public class filedescriptortest {

  private static final string filename = "file.txt";
  private static final string outtext = "hi filedescriptor";
  public static void main(string[] args) {
    testwrite();
    testread();

    teststandfd() ;
    //system.out.println(outtext);
  }

  /**
   * filedescriptor.out 的测试程序
   *
   * 该程序的效果 等价于 system.out.println(outtext);
   */
  private static void teststandfd() {
    // 创建filedescriptor.out 对应的printstream
    printstream out = new printstream(
        new fileoutputstream(filedescriptor.out));
    // 在屏幕上输出“hi filedescriptor”
    out.println(outtext);
    out.close();
  }

  /**
   * filedescriptor写入示例程序
   * 
   * (1) 为了说明，"通过文件名创建fileoutputstream"与“通过文件描述符创建fileoutputstream”对象是等效的
   * (2) 该程序会在“该源文件”所在目录新建文件"file.txt"，并且文件内容是"aa"。
   */
  private static void testwrite() {
    try {
      // 新建文件“file.txt”对应的fileoutputstream对象
      fileoutputstream out1 = new fileoutputstream(filename);
      // 获取文件“file.txt”对应的“文件描述符”
      filedescriptor fdout = out1.getfd();
      // 根据“文件描述符”创建“fileoutputstream”对象
      fileoutputstream out2 = new fileoutputstream(fdout);

      out1.write('a');  // 通过out1向“file.txt”中写入'a'
      out2.write('a');  // 通过out2向“file.txt”中写入'a'

      if (fdout!=null)
        system.out.printf("fdout(%s) is %s\n",fdout, fdout.valid());

      out1.close();
      out2.close();

    } catch(ioexception e) {
      e.printstacktrace();
    }
  }

  /**
   * filedescriptor读取示例程序
   *
   * 为了说明，"通过文件名创建fileinputstream"与“通过文件描述符创建fileinputstream”对象是等效的
   */
  private static void testread() {
    try {
      // 新建文件“file.txt”对应的fileinputstream对象
      fileinputstream in1 = new fileinputstream(filename);
      // 获取文件“file.txt”对应的“文件描述符”
      filedescriptor fdin = in1.getfd();
      // 根据“文件描述符”创建“fileinputstream”对象
      fileinputstream in2 = new fileinputstream(fdin);

      system.out.println("in1.read():"+(char)in1.read());
      system.out.println("in2.read():"+(char)in2.read());

      if (fdin!=null)
        system.out.printf("fdin(%s) is %s\n", fdin, fdin.valid());

      in1.close();
      in2.close();
    } catch(ioexception e) {
      e.printstacktrace();
    }
  }
}

运行结果：

fdout(java.io.filedescriptor@2b820dda) is true
in1.read():a
in2.read():a
fdin(java.io.filedescriptor@675b7986) is true
hi filedescriptor