Java基础之I/O流(一)

简介: 前言文本已收录至我的GitHub仓库,欢迎Star:github.com/bin39232820…种一棵树最好的时间是十年前,其次是现在

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
复制代码


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
复制代码


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
复制代码


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
复制代码


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);
        }
      }
    }
复制代码


  • 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");
      }
    }
复制代码


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
复制代码


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
复制代码


  • 相对路径, 不带盘符
work\\a.txt
复制代码


  • 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


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