详解文件操作和 IO

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一、认识文件

我们平时谈到的"文件"(file)，指的都是硬盘上的文件

• 硬盘（外存）和 内存的比较

• 速度：内存比硬盘快很多，几千倍的关系
• 空间：内存空间比硬盘小
• 成本：内存比硬盘贵
• 数据的持久化：内存掉电后数据会丢失。硬盘掉电后数据一直存在。

二、文件路径

对文件的系统管理，就是按照层级结构进行组织 —— 也就是我们数据结构中学习过的树形结构。这样，一种专门用来存放管理信息的特殊文件诞生了，也就是我们平时所谓文件夹(folder)或者目录(directory)的概
念。

• 绝对路径

• 从盘符开始，一层一层往下找直到目标文件，寻找过程得到的路径就叫做 绝对路径

• 相对路径

• 从给定的某个目录出发（工作目录 / 基准目录），一层一层往下找直到目标文件，这个过程得到的路径就是相对路径。
• 所以一定要明确好基准目录 / 工作目录
• 相对路径中 ./ 表示当前路径 ，两个点加 / 表示当前目录的上一级目录

• 文本文件 vs 二进制文件

• 文本文件 存储是文本，内容都是有ascii字符或者其他字符集编码构成的，也就是说文件里存储的数据，就是遵守 ascii 或者其他字符集编码所得到的文件

• 二进制文件 存储的是二进制数据，则没有任何字符集的限制

• 简单的一种判定方式：直接用记事本打开(是按照文本的方式来解析显示的)，如果能看懂就是文本文件，看不懂乱码，则就是二进制文件。
  二进制都是一个一个的字节，记事本尝试把当前若干个字节的数据往 utf8 码表里套，套出来是啥就是啥，套不出来的就是方块

• 文本文件：.txt .java .c
• 二进制文件： .class .exe .jpg .mp3 以及word编辑的docx 和 excel 编辑的表格

三、文件系统操作

本段内容中，我们主要涉及文件的元信息、路径的操作，暂时不涉及关于文件中内容的读写操作。

java标准库中，给我们提供了File这个类，File对象是硬盘上的一个文件的"抽象"表示，文件是存储在硬盘上的，直接通过代码操作硬盘不太方便，就在内存中创建了一个对应的对象，操作这个内存中的对象，就可以间接影响到硬盘上的文件情况了~~

1. 构造File对象

构造的过程中可以使用绝对路径 / 相对路径 进行初始化，这个路径指向的文件可以是真实存在的，也可以是不存在的 ，下图是构造方法：

2. File提供的方法

四、文件内容的操作读写 - 数据流

• 针对二进制文件，java标准库提供了一组类，统称为"字节流"，典型代表为 InputStream OutputStream,读写的基本单位是字节。
• 针对文本文件，java标准库提供了一组类，统称为"字符流"，典型代表为 Reader Writer,读写的基本单位是字符。

4.1 InputStream 概述

方法：

修饰符及返回值类型	方法签名	说明
int	read()	读取一个字节的数据，返回 -1 代表已经完全读完了
int	read (byte[] b)	最多读取 b.length 字节的数据到 b 中，返回实际读到的数量；-1 代表以及读完了
int	read(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，返回实际读到的数量；-1 代表以及读完了
void	close()	关闭字节流

• 注意：

关闭文件操作，释放文件资源（文件描述符表）十分重要，不然会造成文件资源泄露，非常严重的后果

所以我们采用 try (InputStream is = new FileInputStream(“hello.txt”)) { } 这样的代码
InputStream 实现了一个特定的接口Closeable ， 带有资源的 try 操作，会在 try 代码块结束后，自动执行 close 操作，以防止后面忘记写 关闭文件操作 （close() ）或者中间出现了异常，导致执行不到关闭文件操作 （close() ）

• 说明：

InputStream 只是一个抽象类，要使用还需要具体的实现类。关于 InputStream 的实现类有很多，基本
可以认为不同的输入设备都可以对应一个 InputStream 类，我们现在只关心从文件中读取，所以使用 FileInputStream

• FileInputStream 概述

构造方法

代码实例：

import java.io.*;
// 需要先在项目目录下准备好一个 hello.txt 的文件，里面填充 "Hello" 的内容
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try (InputStream is = new FileInputStream("hello.txt")) {
            while (true) {
                int b = is.read();
                if (b == -1) {
                    // 代表文件已经全部读完
                    break;
               }
                
                System.out.printf("%c", b);
           }
       }
   }
}

• 利用 Scanner 进行字符读取

对字符类型直接使用 InputStream 进行读取是非常麻烦且困难的，所以，我们使用一种我们之前比较熟悉的类来完成该工作，就是 Scanner 类

import java.io.*;
import java.util.*;
// 需要先在项目目录下准备好一个 hello.txt 的文件，里面填充 "你好中国" 的内容
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try (InputStream is = new FileInputStream("hello.txt")) {
           try (Scanner scanner = new Scanner(is, "UTF-8")) {
               while (scanner.hasNext()) {
                   String s = scanner.next();
                   System.out.print(s);
               }
           }
       }
   }
}

4.2 OutputStream 概述

方法

修饰符及返回值类型	方法签名	说明
void	write(int b)	读取一个字节的数据，返回 -1 代表已经完全读完了
void	write(byte[] b)	将 b 这个字符数组中的数据全部写入 os 中
int	write(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，返回实际读到的数量；-1 代表以及读完了
void	close()	关闭字节流
void	flush()	重要：我们知道 I/O 的速度是很慢的，所以，大多的 OutputStream 为了减少设备操作的次数，在写数据的时候都会将数据先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。但造成一个结果，就是我们写的数据，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。

• 说明
  OutputStream 同样只是一个抽象类，要使用还需要具体的实现类。我们现在还是只关心写入文件中，所以使用 FileOutputStream

代码示例：

import java.io.*;
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try (OutputStream os = new FileOutputStream("output.txt")) {
            os.write('H');
            os.write('e');
            os.write('l');
            os.write('l');
            os.write('o');
            // 不要忘记 flush
            os.flush();
       }
   }
}

4.3 “字符流”：Reader Writer

读取的基本单位是字符

try （Reader reader = new FileReader("d:/test.txt")  ）{  }
try (Writer writer = new FileWriter("d:/test.txt")  )  {  } 

代码示例：

public class IODemo8Reader {
    public static void main(String[] args) {
        //Reader 和 writer 读写的是文本文件，提供了一组类，统称为“字符流”
        try(Reader reader = new FileReader("d:/test.txt")) {
            while(true) {
                int c = reader.read();  //转成ascii码
                if(-1 == c) {
                    break;
                }
                System.out.println(c);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

️️️ 好啦，到这里有关 文件操作和 IO 的分享就没了，如果感觉做的还不错的话可以点个赞，关注一下，你的支持就是我继续下去的动力，蟹蟹大家了，我们下期再见，拜拜~ ☆*: .｡. o(≧▽≦)o .｡.:*☆