Java之文件操作与IO

目录

一.认识文件

1.1文件是什么？ 

1.2文件的组织

 1.3文件路径

1.4文件的分类

二.文件操作

2.1File概述

 三.文件内容操作--IO

3.1JavaIO的认识 

3.2Reader和Writer

⭐Reader类 

⭐Writer类

3.2FileInputStream和FileOutputStream

⭐FileInputStream类

⭐FileOutputStream类

四.总结

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本文由 tq02 原创，首发于 CSDN
 本章讲解内容：文件和IO的讲解

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在学习文件操作前，我们需要了解文件的基本信息，才能懂得如何操作文件，使用文件。

一.认识文件

1.1文件是什么？ 

        问：文件，是图片、文档、视频、压缩包又或者是那种文件夹呢？

        答：某种意义上，都是文件。

文件：拥有数据内容，以及一些元信息，例如：文件名、文件类型和文件大小等数据

         如果你拥有一台电脑，就会经常与文件打交道，例如：ppt、word等。而对于计算机，这些文件都是不一样的，主要区别是后缀名不一样。文件一般存放在硬盘当中。

1.2文件的组织

        在计算机上面拥有很多文件，因此我们不得不对文件进行管理、组织。但是如何组织呢？目前通过层序级结构进行组织，类似我们在数据结构里学的树形结构，也就是电脑上的文件夹或者目录的概念。

 1.3文件路径

         文件路径分2种，一种绝对路径，一种相对路径

绝对路径：指文件在硬盘上真正存在的路径。它从根目录开始，一直到目标文件所在的目录，包括所有的父级目录。

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例如，1.txt文件的绝对路径是“C:\Users\15063\Desktop\1.txt”，那么该文件在C盘下Users文件夹中15063文件中Desktop文件夹中。

相对路径：相对于当前文件所在目录的路径。它描述了从当前目录到目标文件的位置。相对路径可以是简短的，只需指示当前目录和目标文件之间的相对位置即可。

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例如：1.txt文件在C:\Users\15063\1.txt，2.txt在C:\Users\15064\Desktop\2.txt

因此对于2.txt文件而言，上一级目录是15064目录，再上一级目录是Users目录，而15063目录也在Users目录下的文件夹，在该文件夹中有1.txt文件。

./:当前目录       ../：上级目录      /下级目录

额外补充：在windows上，/ 和 \  没有区别，都可以使用，

例如：1.txt文件位置：C:\Users\15063\Desktop\1.txt，也可以是C:/Users/15063/Desktop/1.txt

但是在linux当中，必须使用 /

1.4文件的分类

        文件根据保存数据的不同，一般分为2种类型，文本文件和二进制文件，

文本文件                                                                二进制文件

存储的是字符(utf8字符集）                                存储二进制数据                

问：如何判断文件是字符还是二进制？

答：使用记事本打开，如果看的懂，就是文本文件，看不懂就是二进制文件。

二.文件操作

        文件操作是指在计算机中对文件进行读取、写入、修改等各种操作的过程。文件操作可以包括创建和删除文件，打开和关闭文件，读取和写入文件内容等

2.1File概述

        本章使用Java的方式进行文件操作。Java 中通过 java.io.File 类来对一个文件（包括目录）进行抽象的描述。注意，有 File 对象，并不代表真实存在该文件。File只能对文件操作，不能操作文件的内容。

File类的构造方法	说明
File(File parent,String Child)	根据父目录和孩子文件路径，创建新的File实例
File(String pathname)	根据文件路径创建一个新的File实例，路径方式：绝对和相对
File(String parent,String Child)	根据父目录和孩子文件路径，创建新的File实例， 父目录用路径表示

个人认为，这个File就是让编译器找到对应目录，不在乎是否会有这个文件。我们一般使用中间的构造函数：File(String pathname)。如果想确认文件是否存在，获取路径或者创建文件等等，需要使用Filed的方法

File类的方法	返回类型		说明
getParent()	String		返回 File 对象的父目录文件路径
getName()			返回 Fle 对象的纯文件名称
getPath()			返回 File 对象的文件路径
getAbsolutePath()			返回 File 对象的绝对路径
exists()	boolean		判断 File 对象描述的文件是否真实存在
isDirectory			判断 File 对象代表的文件是否是一个目录
isFile()			判断 File 对象代表的文件是否是一个普通文件
createNewFile()			根据 File 对象，自动创建一个空文件。成功创建后返 true
delet()			根据 File 对象，删除该文件。成功删除后返回 true
mkdirs()			创建 File 对象代表的目录，如果必要，会创建中间目录
renameTo(File dest)			进行文件改名，也可以视为我们平时的剪切、粘贴操住
deleteOnExit()	void		根据 File 对象，标注这个文件，JVM 运行结束时会删除
list()	String[ ]		返回 Fle 对象代表的目录下的所有文件名
listFiles()	File[ ]		返回 File 对象代表的目录下的所有文件，以 File 对象表示

利用已学知识点，我们现在可以进行文档的创建，查询等操作

先创建一个word文档：文件.txt ：

 使用其他方法：

 以上就是File类的所有知识点了，可是你有没有发现一个问题？似乎只能创建文件，查询文件位置，删除文件，而不能对文件进行操作！！！对文件内容进行操作也有其对应的类。

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 三.文件内容操作--IO

3.1JavaIO的认识 

        文件内容的操作缺少不了流，使用的类便是文件流(.stream).

文件流类似水流，例如:有一个1000ml的水桶，可以分为10次接(每次100ml)、也可以分为5次接(每次200ml)等等。而操作文件时，也是一样的，可以分多次读取。

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Java IO可以分为输入流和输出流，分别对应于读取和写入数据。其中，输入流包括InputStream和Reader，输出流包括OutputStream和Writer。

                关于操作字节流的类有： InputStream、OutputStream ----二进制文件

                关于操作字符流的类：Reader、Writer-----文本文件

不同的编程语言对于文件操作都有不同的api，但是它们的核心步骤相同： 

1. 打开文件
2. 关闭文件
3. 读文件
4. 写文件

3.2Reader和Writer

       Java中Reader和Writer是用于字符流的输入和输出的抽象类(不可以直接创建的)。它们是用来处理字符数据的，而不是字节数据。Reader和Writer提供了一组方法来读取和写入字符数据，可以用于读取和写入文本文件以及其他字符流。 

⭐Reader类 

创建：Reader 对象名=new FileReader( 文件路径 或 File对象);

注：会产生异常，可能存在文件无法查找，因此需要抛出异常或者使用try{}catch{}

代码示例：

//构造方法传递文件路径
Reader read=new FileReader("D:\360安全浏览器");

//构造方法传递File对象
File t1=new File("D:\360安全浏览器");
FileReader raeder=new FileReader(t1);

 文件操作中，打开文件，也需要关闭文件。

关闭文件：对象名.close();

注：也会产生异常，也需要抛出异常IOException，而创建产生的异常是IOException的子类，因此只需要抛出IOException异常即刻。

未执行close()方法的后果：

1. 导致文件资源泄露。
2. 占用进程的PCB的文件描述表会被占满，后续就无法打开新的文件。

        对于close()方法，我们可能会发生特殊的情况，导致代码没有执行到close()。

public int add(){
     FileReader raeder=new FileReader(./src/文件.txt);
     return 10； //该方法调用时，打开了文件，但是还没有关闭文件，就已经使用return结束了。
     raeder.close();
}

而对于以上情况，有一种特殊的用法，使代码自动调用close()方法

try(Reader 对象名=new FileReader( 文件路径 或 File对象)){

        //待执行方法

}                   

注：try代码执行完毕之后，会自动调用close()方法。该方法也适用于其他内容操作类

Reader类的方法	解释
read()	读取字符
skip(long n)	跳过的字符数目n
ready()	是否准备好读取

代码示例：

                 //文件中的内容：1 2 3 4 5 6 7 8
  try(FileReader t1=new FileReader("./src/文件.txt"))
   {
        System.out.println( t1.read()); //读取1 对应的字符集数字
        System.out.println( t1.read()); //读取2 对应的字符集数字
        t1.skip(2);      //跳过2个字符
        System.out.println(t1.read()); //读取5 对应的字符集数字
     }

⭐Writer类

创建：Writer 对象名=new FileWriter( 文件路径 或 File对象);

注：会产生异常，因此需要抛出异常或者使用try{}catch{}。

代码示例：

//构造方法传递文件路径
Writer kk=new FileWriter("kk.txt");

//构造方法传递File对象
 File t1=new File("kk.txt");
 FileWriter kk=new FileWriter(t1);

• FileWriter构造方法：

FileWriter(File file)
//用一个打开的文件描述符作为构造参数，数据将输出到该文件描述符对应的节点

FileWriter(File file，FileDescriptor fd)
//append是否以追加的方式写，如果该fd为false，则文件会被覆盖，下边append同义

• Writer方法

Writer方法	解析
append(char c)	将指定的字符c附加到此。
append（CharSequence csq)	将指定的字符序列  csq  写入文件
append（CharSequence csq，int start，int end）	将指定的字符序列的子序列写入文件
write(char[] cbuf)	此方法写入字符数组。
write(char[] cbuf, int off, int len)	写入字符数组的一部分
write(int c)	写入的单个字符(数字c对应的Unicode位置的字符）
write(String str)	写入一个字符串。
flush()	此方法刷新流。
close()	关闭

代码示例：

  public static void main(String[] args) throws IOException {
        CharSequence csq = "Hello World!";
        //writer和append以追加的方式写入，而不是覆盖
       try(Writer kk=new FileWriter("kk.txt",true))
       {
           //write方法
            char[] array={'a','b','c','d'};
            kk.write(array);    //把数组传递到文件当中
            kk.write(100);//对应的Unicode表是d；
            kk.write("\nHello World! \n\n"); //将字符串传递到文件当中
            kk.flush(); //刷新保存数据；

           //append方法
           kk.append('c');
           kk.append(csq,0,5);  //将csq的字符序列的0到5的子序列，传递到文件当中
           kk.append(csq);     //将csq的字符序列传递到文件当中
           kk.flush(); //刷新保存数据；

           //不需要使用close();
       }

注:虽然append方法不可以传递字符串，但是可以借CharSequence，传递字符序列，达成相同的结果。

• append和write的区别：

1. append方法是Writer类中的一个重载方法，在Writer类中有多个append方法，用于向输出流中添加字符、字符串、字符数组等。write方法则只有一个，接受一个字符数组或字符串参数。

2. append方法返回值是调用该方法的Writer对象实例，可以链式调用多个append方法，实现连续的输出。而write方法没有返回值。

3. append方法可以在输出流中添加任何类型的数据，包括null，而write方法不能输出null，否则会抛出NullPointerException异常。

4. append方法可以在输出流中追加字符，而write方法只能一次性输出全部字符，不能追加。

综上所述，append方法更加灵活，可用于向输出流中添加不同类型的数据，而write方法则更加简单，只能输出字符串或字符数组，不能追加数据。

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3.2FileInputStream和FileOutputStream

         在InputStream类和OutputStream类中，我们主要讲解他们的子类FileInputStream类和FileOutputStream类。

注：FileInputStream和FileOutputStream是以字节方式操作文件

⭐FileInputStream类

        FileInputStream类用于从文件中读取字节流。它继承自InputStream类，并提供了一些方法来读取文件中的数据。你可以使用它来打开一个文件，并从文件中逐个字节地读取数据。不仅可以读取文本内容，甚至可以读取图像文件。注：一个字节为8个bit

构造方法：

//利用 File 构造文件输出流
File t1=new File("kk.txt");
FileInputStream t2=new FileInputStream(t1) 

//利用文件路径构造文件输入流
InputStream t2=new FileInputStream(String name) 

注：文本文件也可以使用字节流打开。但由于是读取的是每一个字节，因此可能无法代表完整字符。

FileInputStream方法：

方法	解析
read(byte[] b,int off,int len)	一次读取len个字节，从数组off下标开始，填充len个字节数，返回读取的字节个数
read(byte[] b)	一次读取读取最多b.length个字节的数据到字节数组b，返回读取的字节个数，
read()	读取一个字符，如果没有输入可用，此方法将阻止。返回字节数据
skip()	跳过并从输入流中丢弃n个字节的数据。
available()	返回输入流当中剩余字节数的估计数， 文件位置超出EOF时返回0
close()	关闭此文件输入流并释放与流相关联的任何系统资源。注:使用try可以省略该方法

代码示例：

 public static void main(String[] args) throws IOException {
//使用try，可以不使用close()方法
        try(InputStream inputStream=new FileInputStream("kk.txt")) {
//查询kk文件当中，还有多少字节
    System.out.println(inputStream.available());   
//查询当前字节是什么？        
     System.out.println(inputStream.read());
//将文件内容传递到数组aa当中
     byte[] aa=new byte[10];
     int a=inputStream.read(aa,3,4);  //将数组下标为3开始，存储3个输入流的字节，
                                      //返回，存储的数目
      int b=inputStream.read(aa);   //返回数组存储输入流的数目个数         
    }
}

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问：如何将读取到的字节转换为原本的内容？例如，文本里是文字等内容，可是读取出来为字节，无法知晓原本的内容。

答：2种方法

1. 借助一些额外的工具类完成字节转换为字符串的工具类
2. 直接使用String类，使用构造方法。

方法一： 

public static void main(String[] args) throws IOException {
                                        //文档中内容为：我爱你，Java
  try(InputStream inputStream=new FileInputStream("kk.txt")) { 
     byte[] aa=new byte[1024];
     int a=inputStream.read(aa);  将文本内容输入到数组byte当中。
      
      String t1=new String(aa,0,a,"utf8");
    System.out.println(aa);    //输出：我爱你，Java        
    }
}

方法二：工具类：Scanner，可将当前读取到的字节数据进行转换。数据可以是标准输入，也可以是其他来源。注：不可以读取二进制文件

 try(InputStream inputStream=new FileInputStream("kk.txt")) {
    //从键盘上读取数据
      Scanner scan=new Scanner(System.in);

    //此时就是从文件当中读取数据
      Scanner sc=new Scanner(inputStream);
         String s=sc.next();
         System.out.println(s);
}

额外补充：调整idea的字符集方法：File-->Settings

⭐FileOutputStream类

        FileOutputStream类用于将字节流写入文件。它继承自OutputStream类，并提供了一些方法来向文件中写入数据。你可以使用它来创建一个新文件或覆盖已有的文件，并将字节数据写入文件中。例如，你可以使用FileOutputStream将文本数据写入一个新文件，或者将图像数据写入一个图像文件中。

构造方法：

//利用 File 构造文件输入流
File t1=new File("kk.txt");
FileOutputStream t2=new FileOutputStream(t1) 

//利用文件路径构造文件输入流
OutputStream t2=new FileOutputStream(String name) 

OutputStream的方法：

方法	解析
close()	关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
flush()	刷新此输出流并强制任何缓冲的输出字节被写出。
write(byte[] b)	将字节数组输入到文件中
write(byte[ ] b,int off,int len）	将下标为off的位置开始，输入len个字节到文件当中
write(int b)	将指定的字节输入到文档当中

如同InputStream的方法，可以搭配Scanner()方法，OutputStream可以搭配PrintWriter

import java.io.*;

public class PrintWriterExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            OutputStream outputStream = new FileOutputStream("kk.txt");
            PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);

            printWriter.println("Hello, World!");
            printWriter.println("This is an example.");

            printWriter.close();
            outputStream.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

        在上面的示例中，我们创建了一个名为kk.txt的文件，并将其作为输出流的目标。然后，我们创建了PrintWriter对象，并将outputStream作为参数传递给它。最后，我们使用printWriter的println方法来写入文本内容，并在最后关闭printWriter和outputStream。这样，文本将被写入到output.txt文件中。你可以根据自己的需求修改输出的目标和写入的内容。

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四.总结

1. 字节操作:InputStream、OutputStream    字符操作：Reader、Writer
2. 使用try的方法，可以避免忘记close()方法。
3. Scanner工具类，可以读取键盘输入的数据，也可以接收文本的数据，但不可以读取二进制文件
4. PrintWriter搭配OutputStream，可简化代码效果，提供了printf、println等方法直接写入到文件当中 
5. 输出流对象(无论是字节流还是字符流)会打开文件之后，清空文件内容。但可以使用追加的方法，此时不会清空内容。