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Java文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

狭义文件指硬盘上的数据,通过路径(绝对或相对)定位,分为文本和二进制文件。Java通过File类操作文件和目录,提供创建、删除、判断等方法。文件内容读写依赖字节流(InputStream/OutputStream)和字符流(Reader/Writer),以流的形式处理数据。

本文目录

    一、文件的概念

    狭义的文件:保存在硬盘上的文件。
    广义的文件:操作系统进行管理的一种机制,很多软件/硬件资源被抽象成“文件”来统一表示。

    注:当前这篇文章主要讨论狭义文件。

    下面这张图展示的,在计算机专业术语里叫“目录”:

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    一台计算机里能存很多文件,那怎么区分和识别它们呢?靠路径。

    二、路径

    路径: 定位文件的过程。计算机的目录一层套一层,形成树形结构。从树根出发,到目标文件,中间经过的所有目录记录下来,就构成了路径。

    斜杠 /:主流操作系统都用 / 分割。Windows 是个例外,它既支持 / 也支持 \(反斜杠),默认习惯用 \。

    2.1 绝对路径

    从根节点开始,逐级把路径写完整。

    示例:找 E 盘 LX2 下的 test.txt 文件

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    绝对路径就是:E:\前端开发\实验二\LX2\test.txt

    2.2 相对路径

    需要先确定一个基准路径,然后基于这个基准去找文件。

    示例:还是找上面那个 test.txt,这次用相对路径

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    如果想以 E:\前端开发\实验二\LX2 为基准,那相对路径就是 ./test.txt(. 表示当前目录)。

    如果以 E:\前端开发\实验二 为基准,那就是 ./LX2/test.txt。

    如果以 E:\前端开发\实验二\LX2\photo 为基准,那就得用 ../test.txt(.. 表示上一级目录)。

    在代码里写相对路径,基准又是什么呢?这没定数:在 IDEA 里直接运行,基准就是项目目录;如果打成 jar 包单独跑,那基准就是执行 ja va -jar 命令时所在的目录。

    三、文件的种类

    从开发角度,文件可以分成两大类:

    • 1. 文本文件
    • 2. 二进制文件

    怎么快速判断?最简单的办法:用记事本打开,如果能看到能懂的文字,就是文本文件;如果全是乱码,那就是二进制文件。

    例子: 图片、音频、视频、可执行程序、Word 文档(.docx)都是典型的二进制文件。
    例子: .txt 纯文本、.ja va、.c 都是标准的文本文件。

    四、JA VA 中操作文件

    Ja va 通过 ja va.io.File 这个类来对文件(包括目录)进行抽象描述。注意:有 File 对象并不代表磁盘上真的存在那个文件。

    4.1 File 类

    File 是 Ja va 标准库(ja va.io 包)里的一个类,用来表示文件或目录的路径,并提供操作这些路径的方法。

    1. 属性表格

    修饰符及类型属性说明
    static StringpathSeparator依赖于系统的路径分隔符,String 类型的表示
    static charpathSeparator依赖于系统的路径分隔符,char 类型的表示

    参数 String 文件的路径,绝对路径和相对路径都行。

    2. 构造方法表格

    签名说明
    File(File parent, String child)根据父目录 + 孩子文件路径,创建一个新的 File 实例
    File(String pathname)根据文件路径创建一个新的 File 实例,路径可以是绝对路径或者相对路径
    File(String parent, String child)根据父目录 + 孩子文件路径,创建一个新的 File 实例,父目录用路径表示

    3. 方法表格

    修饰符及返回值类型方法签名说明
    StringgetParent()返回 File 对象的父目录文件路径
    StringgetName()返回 File 对象的纯文件名称
    StringgetPath()返回 File 对象的文件路径
    StringgetAbsolutePath()返回 File 对象的绝对路径
    StringgetCanonicalPath()返回 File 对象的修饰过的绝对路径
    booleanexists()判断 File 对象描述的文件是否真实存在
    booleanisDirectory()判断 File 对象代表的文件是否是一个目录
    booleanisFile()判断 File 对象代表的文件是否是一个普通文件
    booleancreateNewFile()根据 File 对象,自动创建一个空文件。成功创建后返回 true
    booleandelete()根据 File 对象,删除该文件。成功删除后返回 true
    voiddeleteOnExit()根据 File 对象,标注文件将被删除,删除动作会到 JVM 运行结束时才会进行
    String[]list()返回 File 对象代表的目录下的所有文件名
    File[]listFiles()返回 File 对象代表的目录下的所有文件,以 File 对象表示
    booleanmkdir()创建 File 对象代表的目录
    booleanmkdirs()创建 File 对象代表的目录,如果必要,会创建中间目录
    booleanrenameTo(File dest)进行文件改名,也可以视为我们平时的剪切、粘贴操作
    booleancanRead()判断用户是否对文件有可读权限
    booleancanWrite()判断用户是否对文件有可写权限

    4.2 方法的使用

    1. 得到文件的基本信息操作

    package demo1;
    import ja va.io.File;
    import ja va.io.IOException;
    public class Test {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            // 此处传入的是绝对路径,getPath得到的就是绝对路径
            File file = new File("E:/前端开发/实验二/LX2/test.txt");
            System.out.println("父目录文件路径: "+file.getParent());
            System.out.println("文件名称: "+file.getName());
            System.out.println("文件路径"+file.getPath());
            System.out.println("文件的绝对路径"+file.getAbsolutePath());
            // 简化了绝对路径中的 . 和 .. 
            System.out.println("简化过后的绝对路径"+file.getCanonicalFile());
        }
    }

    打印结果:

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    2. 显示目录下的文件操作

    import ja va.io.File;
    import ja va.util.Arrays;
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            File file = new File("E:/");
            //list 只是列出当前目录的子元素,无法列出子目录中的具体内容
            String[] list = file.list();
            System.out.println(Arrays.toString(list));
            System.out.println("================");
            // File 对象代表的目录下的所有文件,以 File 对象表示
            File[] list2 = file.listFiles();
            System.out.println(Arrays.toString(list2));
        }
    }

    打印结果:

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    3. 创建目录

    当前文件夹下为空,我们可以通过 mkdir() 创建目录:

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            File file = new File("E:/新建文件夹/text");
            System.out.println(file.mkdir());
        }
    }

    打印结果:

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    看,文件夹下多了一个叫 text 的目录:

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    4. 总结

    1. 文件是存储在硬盘上的。
    2. 目录也是文件,操作系统通过树形结构组织目录和文件。
    3. 通过路径定位到具体的文件。
    4. 文件分为:文本文件和二进制文件。

    五、文件内容操作

    Ja va 中操作文件内容,核心是靠一组“流”来实现的。

    计算机里的“流”和水流很像:我们把数据想象成连续不断的字节序列,就像水管里流动的水。水有什么特点?你可以一桶接满(一次取 100 升),也可以用两个 50 升的桶分两次接,或者用 10 个 10 升的桶……只要总量是 100 升,取水方式随便拆。

    文件流也一样:计算机把文件内容看作一段连续的字节流(byte stream)。读取时,你可以一次 read(100) 全部读完,也可以循环 10 次每次 read(10),甚至一次读 1 字节读 100 次。只要每次读的字节数加起来正好是 100,并且按顺序读,都能拿到完整内容。

    因此,计算机里读写文件,用的就是“流”(Stream)这个概念。

    5.1 流的分类

    流的种类有好几十,但可以分两大类:

    • 字节流: 以字节为单位读写文件,针对二进制文件。

      InputStream 输入:从文件读数据
      OutputStream 输出:往文件写数据

    • 字符流: 以字符为单位读写文件,针对文本文件。

      Reader 输入
      Writer 输出

    那“输入”和“输出”怎么理解?很简单,看数据流向:从硬盘到 CPU 是输入,从 CPU 到硬盘是输出。

    5.2 InputStream 概述

    1. 方法

    修饰符及返回值类型方法签名说明
    intread()读取一个字节的数据,返回 -1 代表已经完全读完了
    intread(byte[] b)最多读取 b.length 字节的数据到 b 中,返回实际读到的数据;-1 代表已经读完了
    intread(byte[] b, int off, int len)最多读取 len - off 字节的数据到 b 中,放在从 off 开始,返回实际读到的数据;-1 代表已经读完了
    voidclose()关闭字节流

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    2. 使用

    三步走:

    1. 打开文件
    2. 读
    3. 关闭

    先创建一个名为 text.txt 的文件,内容写为 hello:

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    import ja va.io.FileInputStream;
    import ja va.io.IOException;
    import ja va.io.InputStream;
    
    public class Test {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
           // InputStream是抽象类,不能直接new
            // 创建对象成功就相当于去打开文件
            // try with resources 只要出现try代码块就会自动调用close
            try(InputStream inputStream = new FileInputStream("./text.txt")){
            while (true){
                int i = inputStream.read();
                if(i ==-1){
                    break;
                }
                System.out.println(i);
            }
            }
        }
    }

    打印结果:hello 这几个字母对应的 ASCII 码值:

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    把 text.txt 里的内容改成“你好”:

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    如果文件里包含非 ASCII 字符(比如中文“你”“好”),在 UTF-8 编码下,这些字符通常占多个字节。

    一次读一个字节:

    import ja va.io.FileInputStream;
    import ja va.io.IOException;
    import ja va.io.InputStream;
    
    public class Test {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
           // InputStream是抽象类,不能直接new
            // 创建对象成功就相当于去打开文件
            // try with resources 只要出现try代码块就会自动调用close
            try(InputStream inputStream = new FileInputStream("./text.txt")){
            while (true){
            // 一次读一个字节
                int i = inputStream.read();
                if(i ==-1){
                    break;
                }
                // 这里打印十六进制 一个十六进制数字是4个比特位,两个十六进制数字就是1一个字节,所以选择用十六进制来进行打印核对
                System.out.printf("%x\n",i);
            }
            }
        }
    }

    打印结果:

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    和上面“你好”的 UTF-8 码表完全对应上了。

    一次读多个字节:

    public class Test {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            try(InputStream inputStream = new FileInputStream("./text.txt")) {
                //一次读多个字节  数组的长度自行定义
                byte[] data = new byte[3];
                // 此处的读操作尽可能让数组填满,
                // 填不满的话,能填几个是几个
                while (true){
                    // 此处的n是实际读到的字节数
                    int n = inputStream.read(data);
                    if(n == -1){
                        // 读完了
                        break;
                    }
                    for(int i = 0; i
    

    打印结果(一次读三个字节):

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    5.3 OutputStream 概述

    1. 方法

    修饰符及返回值类型方法签名说明
    voidwrite(int b)写入一个字节的数据
    voidwrite(byte[] b)将 b 这个字节数组中的数据全部写入输出流中
    voidwrite(byte[] b, int off, int len)将 b 这个字节数组中从 off 开始的数据写入输出流中,一共写 len 个
    voidclose()关闭字节流
    voidflush()重要:我们知道 I/O 的速度是很慢的,所以,很多 OutputStream 为了减少设备操作的次数,在写数据的时候会先将数据暂时写入内存的一个指定区域里,直到该区域满了或者其他指定条件时才真正将数据写入设备中。这个区域一般称为缓冲区。但这会造成一个结果:我们写的数据很可能会遗留一部分在缓冲区中。需要在最后或者合适的位置调用 flush()(刷新)操作,将数据刷到设备中。

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    这里的参数是 int,主要是因为希望参数的取值范围为 0~255——Ja va 里没有 unsigned 类型。

    2. 使用

    示例:在 output.txt 文件中写入 abc

    当前目录下没有 output.txt,可以看看代码运行后会不会自动创建并写入:

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    import ja va.io.*;
    
    public class Test {
        public static void main(String[] args)  {
           try(OutputStream outputStream = new FileOutputStream("output.txt")){
               outputStream.write(97);
               outputStream.write(98);
               outputStream.write(99);
           } catch (IOException e) {
               e.printStackTrace();
           }
        }
    }

    运行结果: 果然,新创建了一个 output.txt 并写入了 abc:

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    对于 OutputStream 来说,如果文件不存在,它会尝试创建文件再写入。
    注意: OutputStream 打开文件的那一刻,会把文件原来的内容清空。换句话说,是覆盖写入。

    示例:把刚写的 abc 改为大写的 ABC

    import ja va.io.*;
    
    public class Test {
        public static void main(String[] args)  {
           try(OutputStream outputStream = new FileOutputStream("output.txt")){
               byte[] bytes = {65,66,67};
               outputStream.write(bytes);
           } catch (IOException e) {
               e.printStackTrace();
           }
        }
    }

    运行结果:

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    5.4 Reader 的使用

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    示例:把 text.txt 文件中的 abc 读出来

    import ja va.io.FileReader;
    import ja va.io.IOException;
    import ja va.io.Reader;
    
    public class Test {
        public static void main(String[] args)  {
            try(Reader reader = new FileReader("text.txt")){
                while (true){
                  int n =  reader.read();
                  if(n == -1){
                      break;
                  }
                    System.out.println((char ) n);
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    打印结果:

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    5.5 Writer 的使用

    将 writer.txt 中写入 hello world

    import ja va.io.FileWriter;
    import ja va.io.IOException;
    import ja va.io.Writer;
    
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            try(Writer writer = new FileWriter("./writer.txt")){
                 writer.write("hello world");
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    打印结果:

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    在原来的 hello world 基础上追加写 hello world

        public static void main(String[] args) {
            //追加再写一次hello world
            try(Writer writer = new FileWriter("./writer.txt",true)){
                 writer.write("hello world ");
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    打印结果:

    Ja va文件操作与IO流详解(File类+字节流+字符流)

    以上就是 Ja va 文件操作与 IO 流(File 类 + 字节流 + 字符流)的核心内容。从文件的概念、路径到实际读写的各个 API,相信动手敲一遍就会印象深刻。

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