Java基础之I/O流（一）-阿里云开发者社区

絮叨

为什么写I/O流呢，因为群里有一个群友问了I/O流方面的知识，然后我看了下，我去大脑一片空白，这时候才发现自己的基础是多么的弱，而且就算你要学NIO 你连IO都忘得差不多了，还怎么往下学，我现在的目的，很简单，一步步来，把Java基础打牢，后面的多线程，锁，JVM都会慢慢讲到的。希望喜欢我的关注我，也可以加群一起学习，虽然说并不一定能给你多大的帮助，但是至少可以给你一个天天学习的氛围吧。

I/O历史背景

“对语言设计人员来说，创建好的输入／输出系统是一项特别困难的任务。”

无论是系统、还是语言的设计中IO的设计都是异常复杂的。面临的最大的挑战一般是如何覆盖所有可能的因素，我们不仅仅要考虑文件、控制台、网络、内存等不同的种类，而且要处理大量的不同的读取方式，如：顺序读取、随机读取，二进制读取、字符读取，按行读取、按字符读取……

Linux是第一个将设备抽象为文件的操作系统，在Linux中所有的外部设备都可以用读取文件的方法读取，这样编程人员就可以以操作文件的方法操作任何设备。C++在IO方面也做了一些改进――引进了流的概念，我们可以通过cin、cout读写一些对象。Java语言在IO设计方面取得较大的成功，它是完全面向对象的，主要采用装饰器模式避免大量的类，包括了最大的可能性，提供了较好的扩展机制……

“Java库的设计者通过创建大量类来攻克这个难题。事实上，Java的IO系统采用了如此多的类，以致刚开始会产生不知从何处入手的感觉（具有讽刺意味的是，Java的IO设计初衷实际要求避免过多的类）。” 上面一段来自《Think in Java》，确实很多初学者刚刚学习java的IO时会比较茫然，不过等我们知道装饰器模式（Decorator）的用意、场景及其在Java的IO包中的使用，你可能会真正领会整个IO的FrameWork。

总结一句话：计算机的本质就是输入处理输出这些东西于语言无关，语言只是工具，就好像你要去一个地方，你可以走路去，你也可以坐车，飞机。只不过目的一样。

IO概述

回想之前写过的程序，数据都是在内存中，一旦程序运行结束，这些数据都没有了，等下次再想使用这些数据，可是已经没有了。那怎么办呢？能不能把运算完的数据都保存下来，下次程序启动的时候，再把这些数据读出来继续使用呢？其实要把数据持久化存储，就需要把内存中的数据存储到内存以外的其他持久化设备(硬盘、光盘、U盘等)上

当需要把内存中的数据存储到持久化设备上这个动作称为输出（写）Output操作
当把持久设备上的数据读取到内存中的这个动作称为输入（读）Input操作
因此我们把这种输入和输出动作称为IO操作

IO的分类

Java IO一般包含两个部分：

1.java.io包中堵塞型IO；
2.java.nio包中的非堵塞型IO，通常称为NewIO。

学过操作系统的朋友都知道系统运行的瓶颈一般在于IO操作，一般打开某个IO通道需要大量的时间，同时端口中不一定就有足够的数据，这样read方法就一直等待读取此端口的内容，从而浪费大量的系统资源。有人也许会提出使用java的多线程技术啊！但是在当前进程中创建线程也是要花费一定的时间和系统资源的，因此不一定可取。Java New IO的非堵塞技术主要采用了Observer模式，就是有一个具体的观察者和＝监测IO端口，如果有数据进入就会立即通知相应的应用程序。这样我们就避免建立多个线程，同时也避免了read等待的时间。不过本篇主要讲述java的堵塞型IO，就是我们通常应用的那个包。

Java的IO主要包含三个部分：

1.流式部分――IO的主体部分；
2.非流式部分――主要包含一些辅助流式部分的类，如：File类、RandomAccessFile类和FileDescriptor等类；
3.文件读取部分的与安全相关的类，如：SerializablePermission类。以及与本地操作系统相关的文件系统的类，如：FileSystem类和Win32FileSystem类和WinNTFileSystem类。

流式部分可以概括为：两个对应一个桥梁。两个对应指：

1.字节流（Byte Stream）和字符流（Char Stream）的对应；
2.输入和输出的对应。一个桥梁指：从字节流到字符流的桥梁。对应于输入和输出为InputStreamReader和OutputStreamWriter。

在流的具体类中又可以具体分为：

1.介质流（Media Stream或者称为原始流Raw Stream）――主要指一些基本的流，他们主要是从具体的介质上，如：文件、内存缓冲区（Byte数组、Char数组、StringBuffer对象）等，读取数据；
2.过滤流（Filter Stream）――主要指所有FilterInputStream/FilterOutputStream和FilterReader/FilterWriter的子类，主要是对其包装的类进行某些特定的处理，如：缓存等。

IO中的流

流具有最基本的特点：“One dimension , one direction .” 即流是一维的，同时流是单向的。关于维和我们通常说的一维长度，二维平面，三维空间，四维时空……是同一个概念，流就是一维的。单向就是只可以一个方向（按顺序从头至尾依次）读取，不可以读到某个位置，再返回前面某个位置。流的概念和实际水流的概念基本一致，水只可以从高向低一个方向流动。我们某时在目地喝了一口水，下次在同一个地点喝水已经不是当时的那片水了。

File类

我们先从file类学起，file类是对文件夹的操作，它并不是操作具体的文件内容，还是操作文件夹和文件

File类的构造函数

通过构造方法创建File对象

public class FileDemo {
      public static void main(String[] args) {
        //File构造函数演示
        String pathName = "e:\\test\\Hello.java";
        File f1 = new File(pathName);//将Test22文件封装成File对象。注意；有可以封装不存在文件或者文件夹，变成对象。
        System.out.println(f1);
        File f2 = new File("e:\\test","Hello.java");
        System.out.println(f2);
        //将parent封装成file对象。
        File dir = new File("e:\\test");
        File f3 = new File(dir,"Hello.java");
        System.out.println(f3);
      }
    }
        //e:\test\Hello.java
        //e:\test\Hello.java
        //e:\test\Hello.java
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File类的获取

创建完了File对象之后，那么File类中都有如下常用方法，可以获取文件相关信息

方法演示如下

public class FileMethodDemo {
      public static void main(String[] args) {
        //创建文件对象
        File file = new File("Test22.java");
        //获取文件的绝对路径，即全路径
        String absPath = file.getAbsolutePath();
        //File中封装的路径是什么获取到的就是什么。
        String path = file.getPath();
        //获取文件名称
        String filename = file.getName();
        //获取文件大小
        long size = file.length();
        System.out.println("absPath="+absPath);
        System.out.println("path="+path);
        System.out.println("filename="+filename);
        System.out.println("size="+size);
      }
    }
    //absPath=D:\code\BigData\designPattern\Test22.java
    //path=Test22.java
    //filename=Test22.java
    //size=0
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文件和文件夹的创建与删除等

经常上面介绍，我们知道可以通过File获取到文件名称，文件路径(目录)等信息。接下来演示使用File类创建、删除文件等操作

下面来看看

public class FileMethodDemo2 {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 对文件或者文件加进行操作。
        File file = new File("e:\\file.txt");
        // 创建文件，如果文件不存在，创建 true 。 如果文件存在，则不创建 false。 如果路径错误，IOException。
        boolean b1 = file.createNewFile();
        System.out.println("b1=" + b1);
        //-----------删除文件操作-------注意：不去回收站。慎用------
         boolean b2 = file.delete();
         System.out.println("b2="+b2);
        //-----------需要判断文件是否存在------------
         boolean b3 = file.exists();
         System.out.println("b3="+b3);
        //-----------对目录操作 创建，删除，判断------------
        File dir = new File("e:\\abc");
        //mkdir()创建单个目录。//dir.mkdirs();创建多级目录
        boolean b4 = dir.mkdir();
        System.out.println("b4="+b4);
        //删除目录时，如果目录中有内容，无法直接删除。
        boolean b5 = dir.delete();
        //只有将目录中的内容都删除后，保证该目录为空。这时这个目录才可以删除。
        System.out.println("b5=" + b5);
        //-----------判断文件，目录------------
        File f = new File("e:\\javahaha");// 要判断是否是文件还是目录，必须先判断存在。
        // f.mkdir();//f.createNewFile();
        System.out.println(f.isFile());
        System.out.println(f.isDirectory());
      }
    }
                //b1=true
                //b2=true
                //b3=false
                //b4=true
                //b5=true
                //false
                //false
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listFile()方法

文件都存放在目录（文件夹）中，那么如何获取一个目录中的所有文件或者目录中的文件夹呢？那么我们先想想，一个目录中可能有多个文件或者文件夹，那么如果File中有功能获取到一个目录中的所有文件和文件夹，那么功能得到的结果要么是数组，要么是集合。

方法如下

public class FileMethodDemo3 {
      public static void main(String[] args) {
          File dir = new File("e:\\java_code");
        File file1 = new File(dir, "aaa");
        file1.mkdirs();
        File file2 = new File(dir, "a.text");
        file2.createNewFile();
        dir.mkdirs();
        //获取的是目录下的当前的文件以及文件夹的名称。
        String[] names = dir.list();
        for(String name : names){
            System.out.println(name);
        }
        //获取目录下当前文件以及文件对象，只要拿到了文件对象，那么就可以获取其中想要的信息
        File[] files = dir.listFiles();
        for(File file : files){
            System.out.println(file);
        }
      }
    }        
         //a.text
         //aaa
         //e:\java_code\a.text
         //e:\java_code\aaa
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文件过滤器

通过listFiles()方法，我们可以获取到一个目录下的所有文件和文件夹，但能不能对其进行过滤呢？比如我们只想要一个目录下的指定扩展名的文件，或者包含某些关键字的文件夹呢

我们是可以先把一个目录下的所有文件和文件夹获取到，并遍历当前获取到所有内容，遍历过程中在进行筛选，但是这个动作有点麻烦，Java给我们提供相应的功能来解决这个问题

测试类

public class FileDemo2 {
      public static void main(String[] args) {
        //获取扩展名为.java所有文件
        //创建File对象
        File file = new File("E:\\test");
        //获取指定扩展名的文件,由于要对所有文件进行扩展名筛选，因此调用方法需要传递过滤器
        File[] files = file.listFiles(new MyFileFilter());
        //遍历获取到的所有符合条件的文件
        for (File f : files) {
          System.out.println(f);
        }
      }
    }
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自定类继承FilenameFilter过滤器接口

//定义类实现文件名称FilenameFilter过滤器
    class MyFileFilter implements FilenameFilter{
      public boolean accept(File dir, String name) {
        return name.endsWith(".java");
      }
    }
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值得一提的是我们要注意这个用法只能是下一级目录，不能说是2级就比如例子中的必须要是test/下的，就是是test/a 下的a.java 也是找不到的

递归打印所有子目录中的文键路径

哈哈这个是我们开始学文件的时候最经常学的一个东西了

public static void main(String[] args) throws Exception {
        File file = new File("e:\\test");
        getFileAll(file);
    }
    public static void getFileAll(File file) {
        File[] files = file.listFiles();
        //遍历当前目录下的所有文件和文件夹
        for (File f : files) {
            //判断当前遍历到的是否为目录
            if(f.isDirectory()){
                //是目录，继续获取这个目录下的所有文件和文件夹
                getFileAll(f);
            }else{
                //不是目录，说明当前f就是文件，那么就打印出来
                System.out.println(f);
            }
        }
    }
    //e:\test\a.txt
    //e:\test\aa\a.java
    //e:\test\aa\a.txt
    //e:\test\b.java
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File总结

File: 文件和目录路径名的抽象表示形式

构造方法:

public File(String pathname) 通过给定的文件或文件夹的路径，来创建对应的File对象
public File(String parent, String child) 通过给定的父文件夹路径，与给定的文件名称或目录名称来创建对应的File对象
public File(File parent, String child)通过给定的File对象的目录路径，与给定的文件夹名称或文件名称来创建对应的File对象

路径的分类

绝对路径, 带盘盘符

E:\\work\\a.txt
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相对路径，不带盘符

work\\a.txt
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注意：当指定一个文件路径的时候，如果采用的是相对路径，默认的目录为项目的根目录

方法

public boolean createNewFile()创建文件

返回值为true，说明创建文件成功
返回值为false，说明文件已存在，创建文件失败

public boolean mkdir() 创建单层文件夹

创建文件夹成功，返回 true
创建文件夹失败，返回 false

public boolean mkdirs() 创建多层文件夹
public boolean delete()

删除此抽象路径名表示的文件或目录
如果此路径名表示一个目录，则该目录必须为空才能删除

public boolean isDirectory() 判断是否为文件夹
public boolean isFile() 判断是否为文件
public boolean exists() 判断File对象对应的文件或文件夹是否存在
public String getAbsolutePath() 获取当前File的绝对路径
public String getName() 获取当前File对象的文件或文件夹名称
public long length() 获取当前File对象的文件或文件夹的大小（字节）
public File[] listFiles() 获取File所代表目录中所有文件或文件夹的绝对路径

结尾

好了，今天就讲一些I/O流的基础概念，在加上有个File类，明天继续干我们的流

Java基础之I/O流（一）

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