Java 中文官方教程 2022 版（八）（2）

Java 中文官方教程 2022 版（八）（1）https://developer.aliyun.com/article/1486329

什么是路径？（以及其他文件系统事实）

原文：docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/io/path.html

文件系统在某种介质上存储和组织文件，通常是一个或多个硬盘，以便可以轻松检索文件。今天大多数使用的文件系统将文件存储在树（或分层）结构中。树的顶部是一个（或多个）根节点。在根节点下面，有文件和目录（在 Microsoft Windows 中称为文件夹）。每个目录可以包含文件和子目录，子目录又可以包含文件和子目录，依此类推，可能深入到几乎无限的深度。

本节涵盖以下内容：

• 什么是路径？
  
• 相对还是绝对？
  
• 符号链接
  

什么是路径？

以下图显示了包含单个根节点的示例目录树。Microsoft Windows 支持多个根节点。每个根节点映射到一个卷，例如C:\或D:\。Solaris OS 支持单个根节点，用斜杠字符/表示。

示例目录结构

文件通过其在文件系统中的路径来标识，从根节点开始。例如，在前面的图中，Solaris OS 中的statusReport文件由以下表示：

/home/sally/statusReport

在 Microsoft Windows 中，statusReport由以下表示：

C:\home\sally\statusReport

用于分隔目录名称的字符（也称为分隔符）特定于文件系统：Solaris OS 使用正斜杠（/），而 Microsoft Windows 使用反斜杠（\）。

相对还是绝对？

路径可以是相对的或绝对的。绝对路径始终包含根元素和完整的目录列表，以定位文件。例如，/home/sally/statusReport是一个绝对路径。定位文件所需的所有信息都包含在路径字符串中。

相对路径需要与另一个路径结合才能访问文件。例如，joe/foo是一个相对路径。没有更多信息，程序无法可靠地定位文件系统中的joe/foo目录。

符号链接

文件系统对象通常是目录或文件。每个人都熟悉这些对象。但是一些文件系统也支持符号链接的概念。符号链接也称为symlink或soft link。

符号链接是一个特殊文件，用作指向另一个文件的引用。在大多数情况下，符号链接对应用程序是透明的，对符号链接的操作会自动重定向到链接的目标。（被指向的文件或目录称为链接的目标。）例外情况是当符号链接被删除或重命名时，链接本身被删除或重命名，而不是链接的目标。

在下图中，对用户来说，logFile看起来像是一个常规文件，但实际上它是指向dir/logs/HomeLogFile的符号链接。HomeLogFile是链接的目标。

符号链接示例。

对用户来说，符号链接通常是透明的。读取或写入符号链接与读取或写入任何其他文件或目录相同。

解析链接这个短语意味着用文件系统中的实际位置替换符号链接。在这个例子中，解析logFile会得到dir/logs/HomeLogFile。

在现实场景中，大多数文件系统广泛使用符号链接。偶尔，粗心创建的符号链接可能会导致循环引用。循环引用发生在链接的目标指向原始链接的情况下。循环引用可能是间接的：目录a指向目录b，后者指向目录c，后者包含一个子目录指向目录a。当程序递归遍历目录结构时，循环引用可能会造成混乱。然而，这种情况已经考虑到，不会导致程序无限循环。

下一页将讨论 Java 编程语言中文件 I/O 支持的核心，即Path类。

Path 类

原文：docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/io/pathClass.html

Path类是 Java SE 7 版本中引入的主要入口点之一，属于java.nio.file包。如果您的应用程序使用文件 I/O，您将希望了解此类的强大功能。

版本说明： 如果您有使用java.io.File的 JDK7 之前的代码，您仍然可以通过使用File.toPath方法来利用Path类的功能。有关更多信息，请参阅旧版文件 I/O 代码。

正如其名称所示，Path类是文件系统中路径的程序表示。Path对象包含用于构建路径的文件名和目录列表，并用于检查、定位和操作文件。

一个Path实例反映了底层平台。在 Solaris 操作系统中，Path使用 Solaris 语法（/home/joe/foo），而在 Microsoft Windows 中，Path使用 Windows 语法（C:\home\joe\foo）。Path不是系统独立的。你不能比较来自 Solaris 文件系统的Path并期望它与来自 Windows 文件系统的Path匹配，即使目录结构相同，两个实例都定位到相同的相对文件。

与Path对应的文件或目录可能不存在。您可以创建一个Path实例并以各种方式操作它：您可以附加到它，提取它的部分，将其与另一个路径进行比较。在适当的时候，您可以使用Files类中的方法来检查与Path对应的文件的存在性，创建文件，打开文件，删除文件，更改其权限等。

下一页将详细讨论Path类。

Path 操作

原文：docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/io/pathOps.html

Path类包括各种方法，可用于获取有关路径的信息，访问路径的元素，将路径转换为其他形式或提取路径的部分。还有用于匹配路径字符串的方法以及用于删除路径中冗余的方法。本课程介绍了这些Path方法，有时称为语法操作，因为它们作用于路径本身，而不访问文件系统。

本节涵盖以下内容：

• 创建一个 Path
  
• 检索有关 Path 的信息
  
• 从 Path 中删除冗余
  
• 转换 Path
  
• 连接两个路径
  
• 在两个路径之间创建路径
  
• 比较两个路径
  

创建一个 Path

一个Path实例包含用于指定文件或目录位置的信息。在定义时，Path会提供一系列一个或多个名称。可能包括根元素或文件名，但都不是必需的。Path可能仅包含单个目录或文件名。

您可以通过使用Paths（注意复数形式）辅助类中的以下get方法之一轻松创建Path对象：

Path p1 = Paths.get("/tmp/foo");
Path p2 = Paths.get(args[0]);
Path p3 = Paths.get(URI.create("file:///Users/joe/FileTest.java"));

Paths.get方法是以下代码的简写：

Path p4 = FileSystems.getDefault().getPath("/users/sally");

以下示例假定您的主目录是/u/joe，则创建/u/joe/logs/foo.log，或者如果您在 Windows 上，则为C:\joe\logs\foo.log。

Path p5 = Paths.get(System.getProperty("user.home"),"logs", "foo.log");

检索有关路径的信息

你可以将Path看作将这些名称元素存储为序列。目录结构中最高的元素位于索引 0。目录结构中最低的元素位于索引[n-1]，其中n是Path中名称元素的数量。可用于使用这些索引检索单个元素或Path的子序列的方法。

本课程中的示例使用以下目录结构。

示例目录结构

以下代码片段定义了一个Path实例，然后调用了几种方法以获取有关路径的信息：

// None of these methods requires that the file corresponding
// to the Path exists.
// Microsoft Windows syntax
Path path = Paths.get("C:\\home\\joe\\foo");
// Solaris syntax
Path path = Paths.get("/home/joe/foo");
System.out.format("toString: %s%n", path.toString());
System.out.format("getFileName: %s%n", path.getFileName());
System.out.format("getName(0): %s%n", path.getName(0));
System.out.format("getNameCount: %d%n", path.getNameCount());
System.out.format("subpath(0,2): %s%n", path.subpath(0,2));
System.out.format("getParent: %s%n", path.getParent());
System.out.format("getRoot: %s%n", path.getRoot());

这是 Windows 和 Solaris OS 的输出：

前面的示例显示了绝对路径的输出。在以下示例中，指定了相对路径：

// Solaris syntax
Path path = Paths.get("sally/bar");
or
// Microsoft Windows syntax
Path path = Paths.get("sally\\bar");

以下是 Windows 和 Solaris OS 的输出：

从路径中删除冗余

许多文件系统使用“.”符号表示当前目录，“…”表示父目录。您可能会遇到路径包含冗余目录信息的情况。也许服务器配置为将其日志文件保存在“/dir/logs/.”目录中，您希望从路径中删除末尾的“/.`”符号。

以下示例都包含冗余：

/home/./joe/foo
/home/sally/../joe/foo

normalize方法会删除任何冗余元素，包括任何“.”或“directory/…”出现。前面两个示例都会规范化为/home/joe/foo`。

值得注意的是，normalize在清理路径时不会检查文件系统。这是一个纯语法操作。在第二个示例中，如果sally是一个符号链接，删除sally/..可能导致Path不再定位到预期的文件。

为了清理路径并确保结果定位到正确的文件，您可以使用toRealPath方法。该方法在下一节转换路径中描述。

转换路径

您可以使用三种方法来转换Path。如果需要将路径转换为可以从浏览器打开的字符串，可以使用toUri。例如：

Path p1 = Paths.get("/home/logfile");
// Result is file:///home/logfile
System.out.format("%s%n", p1.toUri());

toAbsolutePath方法将路径转换为绝对路径。如果传入的路径已经是绝对路径，则返回相同的Path对象。在处理用户输入的文件名时，toAbsolutePath方法非常有帮助。例如：

public class FileTest {
    public static void main(String[] args) {
        if (args.length < 1) {
            System.out.println("usage: FileTest file");
            System.exit(-1);
        }
        // Converts the input string to a Path object.
        Path inputPath = Paths.get(args[0]);
        // Converts the input Path
        // to an absolute path.
        // Generally, this means prepending
        // the current working
        // directory.  If this example
        // were called like this:
        //     java FileTest foo
        // the getRoot and getParent methods
        // would return null
        // on the original "inputPath"
        // instance.  Invoking getRoot and
        // getParent on the "fullPath"
        // instance returns expected values.
        Path fullPath = inputPath.toAbsolutePath();
    }
}

toAbsolutePath方法转换用户输入并返回一个Path，在查询时返回有用的值。此方法不需要文件存在即可工作。

toRealPath方法返回现有文件的真实路径。该方法一次执行多个操作：

• 如果向该方法传递true，并且文件系统支持符号链接，则该方法会解析路径中的任何符号链接。
  
• 如果Path是相对路径，则返回绝对路径。
  
• 如果Path包含任何多余的元素，则返回一个删除了这些元素的路径。
  

如果文件不存在或无法访问，则此方法会抛出异常。您可以在需要处理这些情况时捕获异常。例如：

try {
    Path fp = path.toRealPath();
} catch (NoSuchFileException x) {
    System.err.format("%s: no such" + " file or directory%n", path);
    // Logic for case when file doesn't exist.
} catch (IOException x) {
    System.err.format("%s%n", x);
    // Logic for other sort of file error.
}

连接两个路径

您可以使用resolve方法组合路径。您传入一个部分路径，即不包括根元素的路径，并将该部分路径附加到原始路径。

例如，考虑以下代码片段：

// Solaris
Path p1 = Paths.get("/home/joe/foo");
// Result is /home/joe/foo/bar
System.out.format("%s%n", p1.resolve("bar"));
or
// Microsoft Windows
Path p1 = Paths.get("C:\\home\\joe\\foo");
// Result is C:\home\joe\foo\bar
System.out.format("%s%n", p1.resolve("bar"));

将绝对路径传递给resolve方法会返回传入的路径：

// Result is /home/joe
Paths.get("foo").resolve("/home/joe");

创建两个路径之间的路径

在编写文件 I/O 代码时，通常需要能够构造从文件系统中的一个位置到另一个位置的路径。您可以使用relativize方法来实现这一点。该方法构造一个源自原始路径并以传入路径指定的位置结束的路径。新路径是相对于原始路径的。

例如，考虑两个定义为joe和sally的相对路径：

Path p1 = Paths.get("joe");
Path p2 = Paths.get("sally");

在没有其他信息的情况下，假定joe和sally是兄弟姐妹，即在树结构中处于同一级别的节点。要从joe导航到sally，你需要先向上导航一级到父节点，然后再向下导航到sally：

// Result is ../sally
Path p1_to_p2 = p1.relativize(p2);
// Result is ../joe
Path p2_to_p1 = p2.relativize(p1);

考虑一个稍微复杂的例子：

Path p1 = Paths.get("home");
Path p3 = Paths.get("home/sally/bar");
// Result is sally/bar
Path p1_to_p3 = p1.relativize(p3);
// Result is ../..
Path p3_to_p1 = p3.relativize(p1);

在这个例子中，这两个路径共享相同的节点home。要从home导航到bar，你首先向下导航一级到sally，然后再向下导航一级到bar。从bar到home的导航需要向上移动两级。

如果只有一个路径包含根元素，则无法构造相对路径。如果两个路径都包含根元素，则构造相对路径的能力取决于系统。

递归Copy示例使用relativize和resolve方法。

比较两个路径

Path类支持equals，使您能够测试两个路径是否相等。startsWith和endsWith方法使您能够测试路径是否以特定字符串开头或结尾。这些方法易于使用。例如：

Path path = ...;
Path otherPath = ...;
Path beginning = Paths.get("/home");
Path ending = Paths.get("foo");
if (path.equals(otherPath)) {
    // *equality logic here*
} else if (path.startsWith(beginning)) {
    // *path begins with "/home"*
} else if (path.endsWith(ending)) {
    // *path ends with "foo"*
}

Path类实现了Iterable接口。iterator方法返回一个对象，使你能够遍历路径中的名称元素。返回的第一个元素是在目录树中最接近根的元素。以下代码片段遍历一个路径，打印每个名称元素：

Path path = ...;
for (Path name: path) {
    System.out.println(name);
}

Path类还实现了Comparable接口。你可以使用compareTo比较Path对象，这对于排序很有用。

你也可以将Path对象放入Collection中。查看 Collections trail，了解更多关于这一强大功能的信息。

当你想要验证两个Path对象是否定位到同一文件时，可以使用isSameFile方法，如 Checking Whether Two Paths Locate the Same File 中所述。

文件操作

原文：docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/io/fileOps.html

Files类是java.nio.file包的另一个主要入口点。该类提供了丰富的静态方法集，用于读取、写入和操作文件和目录。Files方法适用于Path对象的实例。在继续阅读其余部分之前，您应该熟悉以下常见概念：

• 释放系统资源
  
• 捕获异常
  
• 可变参数
  
• 原子操作
  
• 方法链
  
• 什么是 Glob？
  
• 链接感知
  

释放系统资源

此 API 中使用的许多资源，如流或通道，实现或扩展了java.io.Closeable接口。Closeable资源的要求是在不再需要时必须调用close方法来释放资源。忽略关闭资源可能会对应用程序的性能产生负面影响。下一节描述的try-with-resources 语句会为您处理此步骤。

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