深入死磕 Java IO 流-阿里云开发者社区

前言

我们日常开发过程中，有许多方面都涉及到 IO 流，比如上传下载、传输、设计模式等等。而所有的一切都是基于 IO 流来进行，所以今天就来看看 Java 中 IO 流的相关知识点。

本文主要内容安排如下：

文件对象

流简介

字节流

字符流

文件对象

文件路径

Java 标准库 java.io 提供了 File 对象用于操作文件和目录，也就是说我们的文件和目录都是可以通过 File 封装成对象的。构造 File 对象时，需要传入我们的文件或目录的路径名，常用的构造方法如下：

方法描述

File(String pathName) 通过将给定路径名字符串转换为抽象路径名来创建新实例

File(String parent, String child) 从父路径名字符串和子路径名字符串创建新实例

File(File parent, String child) 从父抽象路径名和子路径名字符串创建新实例

import java.io.File;
/**
 * @author : cunyu
 * @version : 1.0
 * @className : FileObject
 * @date : 2021/4/20 9:20
 * @description : 创建 File 对象的三个构造方法
 */
public class FileObject {
    public static void main(String[] args) {
        File file1 = new File("D:/PersonalFiles/github/githubCodes/IDEA/TheWay2Java/IOStream/data/1.txt");
        System.out.println(file1);
        File file2 = new File("D:/PersonalFiles/github/githubCodes/IDEA/TheWay2Java/IOStream/data", "1.txt");
        System.out.println(file2);
        File file3 = new File("D:/PersonalFiles/github/githubCodes/IDEA/TheWay2Java/IOStream/data");
        File file4 = new File(file3, "1.txt");
        System.out.println(file4);
    }
}

对于我们传入文件的路径，既可以使用绝对路径，也可以使用相对路径。

相对路径：以当前文件所在位置为参考，然后建立出另一个文件所在位置路径。我们最常用的有 . 和 ..，前者表示当前目录，而后者则表示当前目录的上一级目录。假设我们当前目录为 /home/cunyu1943/data，则 . 仍然表示该目录，而 .. 则表示 /home/cunyu1943 目录。

绝对路径：又可以分为本地绝对路径和网络绝对路径。本地绝对路径以根目录为参考，指文件在硬盘中真实存在的路径，比如在 Windows 系统，我们的一个绝对路径是 D:\\Softwares\\Typora\\Typora.exe，而在类 Unix 系统中则为 /home/cunyu1943/IO.md，此时需要注意平台间的分隔符是不一样的，但为了同一，推荐同一写成 /，这样程序在不同系统中迁移时也不会出现问题。而网络绝对位置则指带有网址的路径，比如 https://cunyu1943.site/index.html。

import java.io.File;
import java.io.IOException;
/**
 * @author : cunyu
 * @version : 1.0
 * @className : FilePath
 * @date : 2021/4/20 9:55
 * @description : 文件路径
 */
public class FilePath {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        File file = new File("../data/1.txt");
        System.out.println(file.getPath());
        System.out.println(file.getAbsolutePath());
        System.out.println(file.getCanonicalPath());
    }
}

文件和目录操作

创建与删除

既然拿到了 File 对象，接下来就是通过操作该对象来进行创建和删除文件或目录了，以下是一些 File 类常用的创建和删除方法。

返回值方法描述

boolean createNewFile() 当具有该名称的文件不存在时，创建一个由该抽象路径名命名的新空文件；存在时，则创建失败

boolean mkdir() 创建由此抽象路径名命名的目录

boolean mkdirs() 创建由此抽象路径名命名的多级目录，包括任何必需但不存在的父目录

boolean delete() 删除由此抽象路径名命名的文件或目录，删除目录的前提是该目录必须为空

import java.io.File;
import java.io.IOException;
/**
 * @author : cunyu
 * @version : 1.0
 * @className : CreateAndDelete
 * @date : 2021/4/20 10:40
 * @description : 创建&删除
 */
public class CreateAndDelete {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        File file1 = new File("D:/PersonalFiles/github/githubCodes/IDEA/TheWay2Java/IOStream/data/2.txt");
        if (file1.createNewFile()) {
            System.out.println("创建文件成功");
        } else {
            System.out.println("创建文件失败");
        }
        if (file1.delete()) {
            System.out.println("删除文件成功");
        } else {
            System.out.println("删除文件失败");
        }
        File file2 = new File("D:/PersonalFiles/github/githubCodes/IDEA/TheWay2Java/IOStream/data/demo");
        if (file2.mkdir()) {
            System.out.println("创建文件夹成功");
        } else {
            System.out.println("创建文件夹失败");
        }
        File file3 = new File("D:/PersonalFiles/github/githubCodes/IDEA/TheWay2Java/IOStream/data/JavaSE/demo");
        if (file3.mkdirs()) {
            System.out.println("创建多级目录成功");
        } else {
            System.out.println("创建多级目录失败");
        }
    }
}

注意：

创建文件时，调用的是 createNewFile() 方法，而创建目录时调用的是 mkdir() 或者 mkdirs() 方法。我们在调用时要注意区分，否则就算你的路径是文件，当调用了创建目录的方法后它也会创建成目录而非文件。对应的，就算你给定的路径是目录，当调用创建文件的方法后它也会创建成文件而非目录。

删除目录时，若目录中有内容（目录、文件），则不能直接删除，而是应该先删除目录中的内容，然后才能删除目录；

练习

假设我们要遍历 Windows 下 C 盘的 Windows 目录，并且列出其中文件名和文件大小，而不用列出目录名，我们可以利用如下代码来实现：

import java.io.File;
/**
 * @author : cunyu
 * @version : 1.0
 * @className : Test
 * @date : 2021/4/20 11:40
 * @description : 遍历 C 盘 Windows 目录下的文件，并打印文件名和大小
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        File file = new File("C:/windows");
        for (File item : file.listFiles()) {
            if (item.isFile()) {
                System.out.println("文件名：" + item.getName() + "\t文件大小占：" + item.length() + " 字节");
            }
        }
    }
}

流

什么是流

所谓流，就是一系列数据的组合。当我们需要进行数据交互的时候，比如在服务器和客户端之间进行数据交互时，我们此时就可以使用 Java 中的流来实现。Java 中，数据的输入和输出都是以流的形式来进行的。根据数据流方向的不同，我们可以将其分为：输入流、输出流。而根据处理的数据单位不同，可分为：字节流、字符流。两者的关系可以描述为下表：

字节流字符流

输入流 InputStream Reader

输出流 OutputStream Writer

而对于字节流和字符流的选用原则，我们建议遵循如下规则：如果数据能够通过 Windows 自带笔记本软件打开并且能够读懂其中的内容，则选用字符流，否则选择字节流。而如果我们也不知道应该使用何种类型的流，则默认使用字节流。

下图描述了字节流和字符流的类层次图，注意：无论是字节流还是字符流，其子类名都是以其父类名作为子类名的后缀的。

InputStream

注意，InputStream 并非是并不是一个接口，而是所有字节输入流所有类的父类。下面我们主要以 FileInputStream 来举例，所谓 FileInputStream，就是从文件流中读取数据，然后将数据从文件中读取到内存，常用方法如下：

返回值方法描述

int available() 返回该输入流中可以读取的字节数的估计值

void close() 关闭输入流并释放相关资源

int read(bytep[] b) 从输入流读取一些字节数，并将其存储到缓冲区 b

下面是一个从文件中读取数据到内存中的实例，文件内容如下：

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
/**
 * @author : cunyu
 * @version : 1.0
 * @className : TestInputStream
 * @date : 2021/4/20 15:29
 * @description : InputStream 实例
 */
public class TestInputStream {
    public static void main(String[] args) {
        String result = null;
        File file = new File("D:/PersonalFiles/github/githubCodes/IDEA/TheWay2Java/IOStream/data/1.txt");
        try (InputStream inputStream = new FileInputStream(file)) {
//            读取输入流中可以被读的 bytes 估计值
            int size = inputStream.available();
//            根据 bytes 数创建数组
            byte[] array = new byte[size];
//            数据读取到数组
            inputStream.read(array);
//            数组转化为字符串
            result = new String(array);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
//        打印字符串
        System.out.println(result);
    }
}

OutputStream

OutputStream 并非是并不是一个接口，而是所有输出字节流的所有类的父类。下面我们主要以 FileOutputStream 来举例，所谓 FileOutputStream，就是从内存中读取数据，然后将数据从内存存放到文件中，常用方法如下：

返回值方法描述

void write(byte[] b) 将 b.length 个字节从指定字节数组写入此文件输出流

void close() 关闭文件输出流并释放相关资源

、

import java.io.*;
/**
 * @author : cunyu
 * @version : 1.0
 * @className : TestOutputStream
 * @date : 2021/4/20 15:58
 * @description : OutputStream 实例
 */
public class TestOutputStream {
    public static void main(String[] args) {
        File file = new File("D:/PersonalFiles/github/githubCodes/IDEA/TheWay2Java/IOStream/data/2.txt");
        String content = "这是一个 OutputStream 实例！";
        try (OutputStream outputStream = new FileOutputStream(file)) {
//            字符串转换为 byte 数组
            byte[] array = content.getBytes();
//            写入数据
            outputStream.write(array);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("写入成功");
    }
}

需要注意的点：

字节流写入数据时如何实现换行？

写入换行的转义字符的字节数组即可，但是需要注意，不同系统下换行的转义字符不同，Windows 下为 \r\n，macOS 下为 \r，而 Linux 下为 \m。

字节流写入数据时如何实现追加？

调用 public FileOutputStream(String name, boolean append) 这个构造方法即可，当 append 为 true 时，表示追加，默认情况下是 false，表示不追加。

字符串中的编解码问题

编码

byte[] getBytes()：使用平台默认字符集将该字符串编码成一系列字节，然后将结果存储到新的字节数组中；

byte[] getBytes(String charsetName)：使用指定字符集将该字符串编码为一系列字节，然后将结果存储到新的字节数组中；

解码

String(byte[] bytes)：使用平台默认字符集解码指定的字节数来构造新的字符串；

String(byte[] bytes, String charsetName)：通过指定的字符集解码指定的字节数组来构造新的字符串；

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.util.Arrays;
/**
 * @author : cunyu
 * @version : 1.0
 * @className : EncodeAndDecode
 * @date : 2021/4/21 9:37
 * @description : 编码和解码
 */
public class EncodeAndDecode {
    public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
//        编码
        String str = "村雨遥";
        byte[] bytes1 = str.getBytes();
        byte[] bytes2 = str.getBytes("UTF-8");
        byte[] bytes3 = str.getBytes("GBK");
        System.out.println(Arrays.toString(bytes1));
        System.out.println(Arrays.toString(bytes2));
        System.out.println(Arrays.toString(bytes3));
//        解码
        String res1 = new String(bytes1);
        String res2 = new String(bytes1, "UTF-8");
        String res3 = new String(bytes1, "GBK");
        System.out.println(res1);
        System.out.println(res2);
        System.out.println(res3);
    }
}

Writer

当我们要写入基于字符的数据到数据源中时，需要使用写入器 Writer. 以其中的 FileWriter 具体展开，其常用方法如下：

返回值方法描述

void close() 先刷新再关闭流，不能再写数据

void flush() 刷新流，可以继续写数据

void newLine() 写入行分隔符

void write() 写入字符或字符串

import java.io.BufferedWriter;
import java.io.File;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
/**
 * @author : cunyu
 * @version : 1.0
 * @className : TestWriter
 * @date : 2021/4/20 18:35
 * @description : Writer 实例
 */
public class TestWriter {
    public static void main(String[] args) {
        File file = new File("D:/PersonalFiles/github/githubCodes/IDEA/TheWay2Java/IOStream/data/2.txt");
        try (BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new FileWriter(file))) {
            bufferedWriter.write("公众号：村雨遥");
            bufferedWriter.newLine();
            bufferedWriter.write("Blog：https://cunyu1943.site");
            bufferedWriter.newLine();
            bufferedWriter.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("写入成功");
    }
}

当我们要从数据源读取基于字符的数据时，需要使用读取器 Reader. 我们以 FileReader 实践，其常用的方法有：

返回值方法描述

void close() 关闭流并释放相关资源

int read() 读取一个字符

String readLine() 读一行文字

boolean ready() 获取该流是否准备好被读取

我们以从文件中读取内容为例：

import java.io.*;
/**
 * @author : cunyu
 * @version : 1.0
 * @className : TestReader
 * @date : 2021/4/20 18:40
 * @description : Reader 实例
 */
public class TestReader {
    public static void main(String[] args) {
        String content = null;
        File file = new File("D:/PersonalFiles/github/githubCodes/IDEA/TheWay2Java/IOStream/data/2.txt");
        System.out.println("内容如下：");
        try (BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader(file))) {
            while ((content = bufferedReader.readLine()) != null) {
                System.out.println(content);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

总结

好了，关于 IO 流的知识点到此就结束了，赶紧学起来！如果你觉得本文对你有所帮助，那就点赞关注一波吧！

对于文中遗漏或者错误的知识点，欢迎大家评论留言，咱们评论区见！

深入死磕 Java IO 流

练习

InputStream

OutputStream

Writer

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