FILE和IO流
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FILE
核心概念
- 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)
- File类声明在java.io包下
- 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。
- 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".
使用
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。
绝对路径：包含盘符在内的文件或文件目录的路径
说明：IDEA中：
JUnit中的单元测试方法测试，相对路径即为当前Module下。
main()测试，相对路径即为当前的Project下。
3.路径分隔符
windows:\\
unix:/
Java程序支持跨平台运行，因此路径分隔符要慎用。
为了解决这个隐患，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 file1 = new File("d:\\kk\\info.txt");
File file2 = new File("d:" + File.separator + "kk" + File.separator + "info.txt");
测试：
@Test
public void test1(){
//构造器1
File file1 = new File("hello.txt");//相对于当前module
File file = new File("C:\\Users\\况祥彬\\Desktop\\coding\\code\\Test\\IO\\In\\hi.txt");
System.out.println(file1);
System.out.println(file2);
//构造器2：parentPath + ChildPath
File file3 = new File("D:\\workspace_idea1","JavaSenior");
//构造器3：parentFile + ChildPath
File file4 = new File(file3,"hi.txt");
构造器1的运行结果
hello.txt
C:\Users\况祥彬\Desktop\coding\code\Test\IO\In\hi.txt
常用方法
获取
public String getAbsolutePath()：获取绝对路径
public String getPath() ：获取路径
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
public long length() ：获取文件长度（即：字节数）。不能获取目录的长度。
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：
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
@Test
public void test2(){
File file1 = new File("hello.txt");
File file2 = new File("d:\\io\\hi.txt");
System.out.println(file1.getAbsolutePath());
System.out.println(file1.getPath());
System.out.println(file1.getName());
System.out.println(file1.getParent());
System.out.println(file1.length());
System.out.println(new Date(file1.lastModified()));
System.out.println();
System.out.println(file2.getAbsolutePath());
System.out.println(file2.getPath());
System.out.println(file2.getName());
System.out.println(file2.getParent());
System.out.println(file2.length());
System.out.println(file2.lastModified());
File file = new File("D:\\workspace_idea1\\JavaSenior");
String[] list = file.list();
for(String s : list){
System.out.println(s);
}
System.out.println();
File[] files = file.listFiles();
for(File f : files){
System.out.println(f);
}
}
判断
public boolean isDirectory()：判断是否是文件目录
public boolean isFile() ：判断是否是文件
public boolean exists() ：判断是否存在
public boolean canRead() ：判断是否可读
public boolean canWrite() ：判断是否可写
public boolean isHidden() ：判断是否隐藏
重命名
file1.renameTo(File file2):把文件重命名为指定的文件路径和名称
需要file1在硬盘中是存在的，且file2不能在硬盘中存在。
增删
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
注意事项：如果你创建文件或者文件目录没有写盘符路径，那么，默认在项目路径下。
public boolean delete()：删除文件或者文件夹
删除注意事项：Java中的删除不走回收站。即直接删除
若删除目录 要想删除成功，目标目录下不能有子目录或文件
IO
1、原理：
输入input：读取外部数据（磁盘、光盘等存储设备的数据）到程序（内存）中。
输出output：将程序（内存）数据输出到磁盘、光盘等存储设备中。
2、流的分类：
按操作数据单位不同分为：字节流(8 bit)，字符流(16 bit)
按数据流的流向不同分为：输入流，输出流
按流的角色的不同分为：节点流，处理流
蓝色部分是重点。
按操作方式分类结构图：
按操作对象分类结构图：
抽象基类的主要方法：
3、重点的流结构
4.输入、输出的标准化过程
4.1 输入过程
① 创建File类的对象，指明读取的数据的来源。（要求此文件一定要存在）
② 创建相应的输入流，将File类的对象作为参数，传入流的构造器中
③ 具体的读入过程：
创建相应的byte[] 或 char[]。
④ 关闭流资源
说明：程序中出现的异常需要使用try-catch-finally处理。
4.2 输出过程
① 创建File类的对象，指明写出的数据的位置。（不要求此文件一定要存在）
② 创建相应的输出流，将File类的对象作为参数，传入流的构造器中
③ 具体的写出过程：
write(char[]/byte[] buffer,0,len)
④ 关闭流资源
说明：程序中出现的异常需要使用try-catch-finally处理。
5、程序中打开的文件 IO 资源不属于内存里的资源，垃圾回收机制无法回收该资源，所以应该显式关闭文件 IO 资源。
1、FileReader/FileWriter
字符流是由 Java 虚拟机将字节转换得到的，问题就出在这个过程还算是非常耗时，并且，如果我们不知道编码类型就很容易出现乱码问题。所以， I/O 流就干脆提供了一个直接操作字符的接口，方便我们平时对字符进行流操作。如果音频文件、图片等媒体文件用字节流比较好，如果涉及到字符的话使用字符流比较好。
1、FileReader
- read()的理解：返回读入的一个字符。如果达到文件末尾，返回-1
- 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
- 读入的文件一定要存在，否则就会报FileNotFoundException。
@Test
public void testFileReader1() {
FileReader fr = null;
try {
//1.File类的实例化
File file = new File("hello.txt");
//2.FileReader流的实例化
fr = new FileReader(file);
//3.读入的操作
//read(char[] cbuf):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
char[] cbuf = new char[5];
int len;
while((len = fr.read(cbuf)) != -1){
//方式一：
//错误的写法,因为cbuf数组在最后一次读的时候不一定能读满
// for(int i = 0;i < cbuf.length;i++){
// System.out.print(cbuf[i]);
// }
//正确的写法
// for(int i = 0;i < len;i++){
// System.out.print(cbuf[i]);
// }
//方式二：
//错误的写法,对应着方式一的错误的写法
// String str = new String(cbuf);
// System.out.print(str);
//正确的写法
String str = new String(cbuf,0,len);
System.out.print(str);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(fr != null){
//4.资源的关闭
try {
fr.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
2、FileWriter
说明：
1. 输出操作，对应的File可以不存在的。并不会报异常
2.
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
@Test
public void testFileWriter() {
FileWriter fw = null;
try {
//1.提供File类的对象，指明写出到的文件
File file = new File("hello1.txt");
//2.提供FileWriter的对象，用于数据的写出
fw = new FileWriter(file,false);
//3.写出的操作
fw.write("I have a dream!\n");
fw.write("you need to have a dream!");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//4.流资源的关闭
if(fw != null){
try {
fw.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
输入输出综合：
@Test
public void testFileReaderFileWriter() {
FileReader fr = null;
FileWriter fw = null;
//1.创建File类的对象，指明读入和写出的文件
File srcFile = new File("hello.txt");
File destFile = new File("hello2.txt");
//2.创建输入流和输出流的对象
try {
fr = new FileReader(srcFile);
fw = new FileWriter(destFile);
char[] str=new char[5];
int len;
while ((len=fr.read(str))!=-1){
fw.write(str,0,len);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
try {
if(fr!=null)
fr.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
if (fw!=null)
fw.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
FileInputStream/FileOutputStream
- 对于文本文件(.txt,.java,.c,.cpp)，使用字符流处理
- 对于非文本文件(.jpg,.mp3,.mp4,.avi,.doc,.ppt,…)，使用字节流处理
@Test
public void testFileInputOutputStream() {
FileInputStream fis = null;
FileOutputStream fos = null;
try {
//
File srcFile = new File("爱情与友情.jpg");
File destFile = new File("爱情与友情2.jpg");
//
fis = new FileInputStream(srcFile);
fos = new FileOutputStream(destFile);
// todo char改为byte
byte[] buffer = new byte[5];
int len;
while((len = fis.read(buffer)) != -1){
fos.write(buffer,0,len);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(fos != null){
try {
fos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(fis != null){
try {
fis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
缓冲流
1.缓冲流涉及到的类：
- BufferedInputStream
- BufferedOutputStream
- BufferedReader
- BufferedWriter
2.作用：
作用：提高流的读取、写入的速度
怎么提高的？：内部提供了一个缓冲区。默认情况下是8kb
以BufferedInputStream 为例
class BufferedInputStream extends FilterInputStream {
private static int DEFAULT_BUFFER_SIZE = 8192;//8kb
}
@Test
public void BufferedStreamTest() {
BufferedInputStream bis = null;
BufferedOutputStream bos = null;
try {
//1.造文件
File srcFile = new File("爱情与友情.jpg");
File destFile = new File("爱情与友情3.jpg");
//2.造流
//2.1 造节点流
FileInputStream fis = new FileInputStream((srcFile));
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destFile);
//2.2 造缓冲流
bis = new BufferedInputStream(fis);
bos = new BufferedOutputStream(fos);
//3.复制的细节：读取、写入
byte[] buffer = new byte[10];
int len;
while((len = bis.read(buffer)) != -1){
bos.write(buffer,0,len);
// bos.flush();//刷新缓冲区
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//4.资源关闭
//要求：先关闭外层的流，再关闭内层的流
if(bos != null){
try {
bos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(bis != null){
try {
bis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//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.
// fos.close();
// fis.close();
}
转换流
InputStreamReader： 将InputStream转换为Reader
解码：字节、字节数组 —>字符数组、字符串
构造器：
public InputStreamReader(InputStream in)
public InputSreamReader(InputStream in,String charsetName)
OutputStreamWriter： 将Writer转换为OutputStream
编码：字符数组、字符串 —> 字节、字节数组
构造器：
public OutputStreamWriter(OutputStream out)
public OutputSreamWriter(OutputStream out,String charsetName)
作用：提供字节流与字符流之间的转换
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。
UTF-8：变长的编码方式，可用1-4个字节来表示一个字符。
测试
@Test
public void test2() throws Exception {
FileInputStream fis = new FileInputStream("dbcp.txt");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("dbcp_gbk.txt");
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis,"utf-8");
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos,"gbk");
//2.读写过程
char[] cbuf = new char[20];
int len;
while((len = isr.read(cbuf)) != -1){
osw.write(cbuf,0,len);
}
//3.关闭资源
isr.close();
osw.close();
//此时处理异常的话，仍然应该使用try-catch-finally
}
其他流（了解）
- 标准的输入输出流：
System.in:标准的输入流，默认从键盘输入
System.out:标准的输出流，默认从控制台输出
修改默认的输入和输出行为：
System类的setIn(InputStream is) / setOut(PrintStream ps)方式重新指定输入和输出的流。
- 打印流：
PrintStream 和PrintWriter
说明：
提供了一系列重载的print()和println()方法，用于多种数据类型的输出
System.out返回的是PrintStream的实例 - 数据流：
DataInputStream 和 DataOutputStream
作用：
用于读取或写出基本数据类型的变量或字符串
示例代码：
/*
练习：将内存中的字符串、基本数据类型的变量写出到文件中。
注意：处理异常的话，仍然应该使用try-catch-finally.
*/
@Test
public void test3() throws IOException {
//1.
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("data.txt"));
//2.
dos.writeUTF("刘建辰");
dos.flush();//刷新操作，将内存中的数据写入文件
dos.writeInt(23);
dos.flush();
dos.writeBoolean(true);
dos.flush();
//3.
dos.close();
}
/*
将文件中存储的基本数据类型变量和字符串读取到内存中，保存在变量中。
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！
*/
@Test
public void test4() throws IOException {
//1.
DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream("data.txt"));
//2.
String name = dis.readUTF();
int age = dis.readInt();
boolean isMale = dis.readBoolean();
System.out.println("name = " + name);
System.out.println("age = " + age);
System.out.println("isMale = " + isMale);
//3.
dis.close();
}
对象流
1.对象流：
ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream
2.作用：
ObjectOutputStream:内存中的对象—>磁盘中的文件、通过网络传输出去：序列化过程
ObjectInputStream:磁盘中的文件、通过网络接收过来 —>内存中的对象：反序列化过程
3.对象的序列化机制：
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
4.使用对象流序列化对象
若某个类实现了 Serializable 接口，该类的对象就是可序列化/反序列化的：
序列化：
创建一个 ObjectOutputStream
调用 ObjectOutputStream 对象的 writeObject(对象) 方法输出可序列化对象
注意写出一次，操作flush()一次
反序列化：
创建一个 ObjectInputStream
调用 readObject() 方法读取流中的对象
强调：
如果某个类的属性不是基本数据类型或 String 类型，而是另一个引用类型，那么这个引用类型必须是可序列化的，否则拥有该类型的Field 的类也不能序列化
序列化代码实现：
@Test
public void testObjectOutputStream(){
ObjectOutputStream oos = null;
try {
//1.
oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.dat"));
//2.
oos.writeObject(new String("我爱中国"));
oos.flush();//刷新操作
oos.writeObject(new Person("kk",23));
oos.flush();
oos.writeObject(new Person("wy",23,1001,new Account(5000)));
oos.flush();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(oos != null){
//3.
try {
oos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
反序列化代码实现：
@Test
public void testObjectInputStream(){
ObjectInputStream ois = null;
try {
ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.dat"));
Object obj = ois.readObject();
String str = (String) obj;
Person p = (Person) ois.readObject();
Person p1 = (Person) ois.readObject();
System.out.println(str);
System.out.println(p);
System.out.println(p1);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(ois != null){
try {
ois.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
6.实现序列化的对象所属的类需要满足：
1.需要实现接口：Serializable
2.当前类提供一个全局常量：serialVersionUID
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属性 也必须是可序列化的。（默认情况下，基本数据类型和String类型可序列化）
补充：ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修饰的成员变量
面试题：
谈谈你对java.io.Serializable接口的理解，我们知道它用于序列化，是空方法接口，还有其它认识吗？
public interface Serializable {
}
实现了Serializable接口的对象，可将它们转换成一系列字节，并可在以后完全恢复回原来的样子。这一过程亦可通过网络进行。这意味着序列化机制能自动补偿操作系统间的差异。换句话说，可以先在Windows机器上创建一个对象，对其序列化，然后通过网络发给一台Unix机器，然后在那里准确无误地重新“装配”。不必关心数据在不同机器上如何表示，也不必关心字节的顺序或者其他任何细节。
由于大部分作为参数的类如String、Integer等都实现了
java.io.Serializable的接口，也可以利用多态的性质，作为参数使接口更灵活。
随机存取文件流
RandomAccessFile 类
1、RandomAccessFile 声明在java.io包下，但直接继承于java.lang.Object类。并且它实现了DataInput、DataOutput这两个接口，也就意味着这个类既可以读也可以写。
2、RandomAccessFile 类支持 “随机访问” 的方式，程序可以直接跳到文件的任意地方来读、写文件
支持只访问文件的部分内容
可以向已存在的文件后追加内容
3、RandomAccessFile 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*移动记录指针：
long getFilePointer()：获取文件记录指针的当前位置
void seek(long pos)：将文件记录指针定位到 pos 位置
4、 构造器
public RandomAccessFile(File file, String mode)
public RandomAccessFile(String name, String mode
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：
r: 以只读方式打开
rw：打开以便读取和写入
rwd:打开以便读取和写入；同步文件内容的更新
rws:打开以便读取和写入；同步文件内容和元数据的更新
如果模式为只读r。则不会创建文件，而是会去读取一个已经存在的文件，如果读取的文件不存在则会出现异常。 如果模式为rw读写。如果文件不存在则会去创建文件，如果存在则不会创建。
5、我们可以用RandomAccessFile这个类，来实现一个多线程断点下载的功能，用过下载工具的朋友们都知道，下载前都会建立两个临时文件，一个是与被下载文件大小相同的空文件，另一个是记录文件指针的位置文件，每次暂停的时候，都会保存上一次的指针，然后断点下载的时候，会继续从上一次的地方下载，从而实现断点下载或上传的功能。
测试：使用RandomAccessFile实现数据的插入效果
@Test
public void test3() throws IOException {
RandomAccessFile raf1 = new RandomAccessFile("hello.txt","rw");
raf1.seek(3);//将指针调到角标为3的位置
//保存指针3后面的所有数据到StringBuilder中
StringBuilder builder = new StringBuilder((int) new File("hello.txt").length());
byte[] buffer = new byte[20];
int len;
while((len = raf1.read(buffer)) != -1){
builder.append(new String(buffer,0,len)) ;
}
//调回指针，写入“xyz”
raf1.seek(3);
raf1.write("xyz".getBytes());
//将StringBuilder中的数据写入到文件中
raf1.write(builder.toString().getBytes());
raf1.close();
//思考：将StringBuilder替换为ByteArrayOutputStream
}
结果：helloworldlove! ---》helkxbloworldlove!
NIO
面试题
既然有了字节流,为什么还要有字符流?
问题本质想问：不管是文件读写还是网络发送接收，信息的最小存储单元都是字节，那为什么 I/O 流操作要分为字节流操作和字符流操作呢？
回答：字符流是由 Java 虚拟机将字节转换得到的，问题就出在这个过程还算是非常耗时，并且，如果我们不知道编码类型就很容易出现乱码问题。所以， I/O 流就干脆提供了一个直接操作字符的接口，方便我们平时对字符进行流操作。如果音频文件、图片等媒体文件用字节流比较好，如果涉及到字符的话使用字符流比较好。
BIO,NIO,AIO 有什么区别?
BIO (Blocking I/O): 同步阻塞 I/O 模式，数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成。在活动连接数不是特别高（小于单机 1000）的情况下，这种模型是比较不错的，可以让每一个连接专注于自己的 I/O 并且编程模型简单，也不用过多考虑系统的过载、限流等问题。线程池本身就是一个天然的漏斗，可以缓冲一些系统处理不了的连接或请求。但是，当面对十万甚至百万级连接的时候，传统的 BIO 模型是无能为力的。因此，我们需要一种更高效的 I/O 处理模型来应对更高的并发量。
NIO (Non-blocking/New I/O): NIO 是一种同步非阻塞的 I/O 模型，在 Java 1.4 中引入了 NIO 框架，对应 java.nio 包，提供了 Channel , Selector，Buffer 等抽象。NIO 中的 N 可以理解为 Non-blocking，不单纯是 New。它支持面向缓冲的，基于通道的 I/O 操作方法。 NIO 提供了与传统 BIO 模型中的 Socket 和 ServerSocket 相对应的 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 两种不同的套接字通道实现,两种通道都支持阻塞和非阻塞两种模式。阻塞模式使用就像传统中的支持一样，比较简单，但是性能和可靠性都不好；非阻塞模式正好与之相反。对于低负载、低并发的应用程序，可以使用同步阻塞 I/O 来提升开发速率和更好的维护性；对于高负载、高并发的（网络）应用，应使用 NIO 的非阻塞模式来开发
AIO (Asynchronous I/O): AIO 也就是 NIO 2。在 Java 7 中引入了 NIO 的改进版 NIO 2,它是异步非阻塞的 IO 模型。异步 IO 是基于事件和回调机制实现的，也就是应用操作之后会直接返回，不会堵塞在那里，当后台处理完成，操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。AIO 是异步 IO 的缩写，虽然 NIO 在网络操作中，提供了非阻塞的方法，但是 NIO 的 IO 行为还是同步的。对于 NIO 来说，我们的业务线程是在 IO 操作准备好时，得到通知，接着就由这个线程自行进行 IO 操作，IO 操作本身是同步的。查阅网上相关资料，我发现就目前来说 AIO 的应用还不是很广泛，Netty 之前也尝试使用过 AIO，不过又放弃了。
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