16.IO流

2024-01-06 09:50:10

IO流

Java的标准库java.io提供了File对象来操作文件和目录。构造File对象，需要传入文件路径
File对象有3种形式表示的路径：

一种是getPath()，返回构造方法传入的路径
一种是getAbsolutePath()，返回绝对路径
一种是getCanonicalPath，它和绝对路径类似，但是返回的是规范路径

File对象既可以表示文件，也可以表示目录。构造一个File对象，即使传入的文件或目录不存在，代码也不会出错
构造一个File对象，并不会导致任何磁盘操作；只有当调用File对象的某些方法的时候，才真正进行磁盘操作
调用isFile()，判断该File对象是否是一个已存在的文件。调用isDirectory()，判断该File对象是否是一个已存在的目录

用File对象获取到一个文件时，还可以进一步判断文件的权限和大小：

boolean canRead()：是否可读
boolean canWrite()：是否可写
boolean canExecute()：是否可执行
long length()：文件字节大小

可以通过createNewFile()创建一个新文件，用delete()删除该文件


File file = new File("/path/to/file");
if (file.createNewFile()) {
    // 文件创建成功:
    // TODO:
    if (file.delete()) {
        // 删除文件成功:
    }
}

遍历文件和目录

使用list()和listFiles()列出目录下的文件和子目录名
通过以下方法创建和删除目录：

boolean mkdir()：创建当前File对象表示的目录
boolean mkdirs()：创建当前File对象表示的目录，并在必要时将不存在的父目录也创建出来
boolean delete()：删除当前File对象表示的目录，当前目录必须为空才能删除成功

InputStream

InputStream是Java标准库提供的最基本的输入流。是一个抽象类，它是所有输入流的超类,定义的一个最重要的方法是int read()，读取输入流的下一个字节，并返回字节表示的int值（0~255），已读到末尾，返回-1表示不能继续读取

public abstract int read() throws IOException;

FileInputStream是InputStream的一个子类，从文件流中读取数据
用try(resource)来保证InputStream在无论是否发生IO错误的时候都能够正确地关闭

public void readFile() throws IOException {
    try (InputStream input = new FileInputStream("src/readme.txt")) {
        int n;
        while ((n = input.read()) != -1) {
            System.out.println(n);
        }
    } // 编译器在此自动为我们写入finally并调用close()
}

利用缓冲区一次性读取多个字节效率要高很多。InputStream提供了两个重载方法来支持读取多个字节：

int read(byte[] b)：读取若干字节并填充到byte[]数组，返回读取的字节数
int read(byte[] b, int off, int len)：指定byte[]数组的偏移量和最大填充数

利用上述方法一次读取多个字节时，需要先定义一个byte[]数组作为缓冲区，read()方法会尽可能多地读取字节到缓冲区，但不会超过缓冲区的大小。read()方法的返回值不再是字节的int值，而是返回实际读取了多少个字节。如果返回-1，表示没有更多的数据了。

在调用InputStream的read()方法读取数据时，我们说read()方法是阻塞（Blocking）的,即必须等read()方法返回后才能执行后续代码，读取IO流相比执行普通代码，速度会慢很多

InputStream实现类
用FileInputStream可以从文件获取输入流，这是InputStream常用的一个实现类。

OutputStream

OutputStream是Java标准库提供的最基本的输出流，OutputStream也是抽象类，它是所有输出流的超类。定义的最重要的方法是void write(int b)，写入一个字节到输出流。虽然传入的是int参数，但只会写入一个字节，即只写入int最低8位表示字节的部分（相当于b & 0xff）

public abstract void write(int b) throws IOException;

OutputStream提供了close()方法关闭输出流，以便释放系统资源。OutputStream还提供了一个flush()方法，将缓冲区的内容真正输出到目的地
通常情况下，不需要调用这个flush()方法，因为缓冲区写满了OutputStream会自动调用它，并且，在调用close()方法关闭OutputStream之前，也会自动调用flush()方法。但是，在某些情况下，我们必须手动调用flush()方法，例如聊天发送

OutputStream实现类
FileOutputStream实现将若干个字节写入文件流

public void writeFile() throws IOException {
    OutputStream output = new FileOutputStream("out/readme.txt");
    output.write(72); // H
    output.write(101); // e
    output.write(108); // l
    output.write(108); // l
    output.write(111); // o
    output.close();
}

public void writeFile() throws IOException {
    OutputStream output = new FileOutputStream("out/readme.txt");
    //OutputStream提供了重载方法void write(byte[])
    output.write("Hello".getBytes("UTF-8")); // Hello
    output.close();
}

需要用try(resource)来保证OutputStream在无论是否发生IO错误的时候都能够正确地关闭：

public void writeFile() throws IOException {
    try (OutputStream output = new FileOutputStream("out/readme.txt")) {
        output.write("Hello".getBytes("UTF-8")); // Hello
    } // 编译器在此自动为我们写入finally并调用close()
}

和InputStream一样，OutputStream的write()方法也是阻塞的。

同时操作多个AutoCloseable资源时，在try(resource) { … }语句中可以同时写出多个资源，用;隔开。例如，同时读写两个文件：

// 读取input.txt，写入output.txt:
try (InputStream input = new FileInputStream("input.txt");
     OutputStream output = new FileOutputStream("output.txt"))
{
    input.transferTo(output); //复制
}

Filter模式

为了解决依赖继承会导致子类数量失控的问题，JDK首先将InputStream分为两大类：一类是直接提供数据的基础InputStream，例如：FileInputStream、ByteArrayInputStream、ServletInputStream；一类是提供额外附加功能的InputStream，例如BufferedInputStream、DigestInputStream、CipherInputStream等
Filter模式即利用直接提供数据的基础InputStream得到数据源，再利用额外附加功能的InputStream提供附加功能，也称Decorator模式

序列化

可序列化的Java对象必须实现java.io.Serializable接口，类似Serializable这样的空接口被称为“标记接口”（Marker Interface）；
反序列化时不调用构造方法，可设置serialVersionUID作为版本号（非必需）；
Java的序列化机制仅适用于Java，如果需要与其它语言交换数据，必须使用通用的序列化方法，例如JSON

Reader & Writer

Reader是Java的IO库提供的另一个字符流输入流接口，以char为单位读取，定义了所有字符输入流的超类

FileReader实现了文件字符流输入，使用时需要指定编码；
CharArrayReader和StringReader可以在内存中模拟一个字符流输入。
Reader是基于InputStream构造的：可以通过InputStreamReader在指定编码的同时将任何InputStream转换为Reader。使用try (resource)保证Reader正确关闭。
Writer是带编码转换器的OutputStream，它把char转换为byte并输出，Writer定义了所有字符输出流的超类：
FileWriter实现了文件字符流输出；
CharArrayWriter和StringWriter在内存中模拟一个字符流输出。
Writer是基于OutputStream构造的，可以通过OutputStreamWriter将OutputStream转换为Writer，转换时需要指定编码。使用try (resource)保证Writer正确关闭。

Files

Files和Paths是java.nio包里面的类，封装了很多读写文件的简单方法，如readAllBytes，readString，write，writeString
对于简单的小文件读写操作，可以使用Files工具类简化代码

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