11.3 I/O类使用
由于在IO操作中，需要使用的数据源有很多，作为一个IO技术的初学者，从读写文件开始学习IO技术是一个比较好的选择。因为文件是一种常见的数据源，而且读写文件也是程序员进行IO编程的一个基本能力。本章IO类的使用就从读写文件开始。
11.3.1 文件操作
文件(File)是 最常见的数据源之一，在程序中经常需要将数据存储到文件中，例如图片文件、声音文件等数据文件，也经常需要根据需要从指定的文件中进行数据的读取。当然， 在实际使用时，文件都包含一个的格式，这个格式需要程序员根据需要进行设计，读取已有的文件时也需要熟悉对应的文件格式，才能把数据从文件中正确的读取出 来。
文件的存储介质有很多，例如硬盘、光盘和U盘等，由于IO类设计时，从数据源转换为流对象的操作由API实现了，所以存储介质的不同对于程序员来说是透明的，和实际编写代码无关。
11.3.1.1 文件的概念
文件是计算机中一种基本的数据存储形式，在实际存储数据时，如果对于数据的读写速度要求不是很高，存储的数据量不是很大时，使用文件作为一种持久数据存储的方式是比较好的选择。
存储在文件内部的数据和内存中的数据不同，存储在文件中的数据是一种“持久存储”，也就是当程序退出或计算机关机以后，数据还是存在的，而内存内部的数据在程序退出或计算机关机以后，数据就丢失了。
在不同的存储介质中，文件中的数据都是以一定的顺序依次存储起来，在实际读取时由硬件以及操作系统完成对于数据的控制，保证程序读取到的数据和存储的顺序保持一致。
每个文件以一个文件路径和文件名称进行表示，在需要访问该文件的时，只需要知道该文件的路径以及文件的全名即可。在不同的操作系统环境下，文件路径的表示形式是不一样的，例如在Windows操作系统中一般的表示形式为C:\windows\system，而Unix上的表示形式为/user/my。所以如果需要让Java程序能够在不同的操作系统下运行，书写文件路径时还需要比较注意。
11.3.1.1.1 绝对路径和相对路径
绝对路径是指书写文件的完整路径，例如d:\java\Hello.java，该路径中包含文件的完整路径d:\java以及文件的全名Hello.java。使用该路径可以唯一的找到一个文件，不会产生歧义。但是使用绝对路径在表示文件时，受到的限制很大，且不能在不同的操作系统下运行，因为不同操作系统下绝对路径的表达形式存在不同。
相对路径是指书写文件的部分路径，例如\test\Hello.java，该路径中只包含文件的部分路径\test和文件的全名Hello.java，部分路径是指当前路径下的子路径，例如当前程序在d:\abc下运行，则该文件的完整路径就是d:\abc\test。使用这种形式，可以更加通用的代表文件的位置，使得文件路径产生一定的灵活性。
在Eclipse项目中运行程序时，当前路径是项目的根目录，例如工作空间存储在d:\javaproject，当前项目名称是Test，则当前路径是：d:\javaproject\Test。在控制台下面运行程序时，当前路径是class文件所在的目录，如果class文件包含包名，则以该class文件最顶层的包名作为当前路径。
另外在Java语言的代码内部书写文件路径时，需要注意大小写，大小写需要保持一致，路径中的文件夹名称区分大小写。由于’\’是Java语言中的特殊字符，所以在代码内部书写文件路径时，例如代表“c:\test\java\Hello.java”时，需要书写成“c:\\test\\java\\Hello.java”或“c:/test/java/Hello.java”，这些都需要在代码中注意。
11.3.1.1.2 文件名称
文件名称一般采用“文件名.后缀名”的形式进行命名，其中“文件名”用来表示文件的作用，而使用后缀名来表示文件的类型，这是当前操作系统中常见的一种形式，例如“readme.txt”文件，其中readme代表该文件时说明文件，而txt后缀名代表文件时文本文件类型，在操作系统中，还会自动将特定格式的后缀名和对应的程序关联，在双击该文件时使用特定的程序打开。
其实在文件名称只是一个标示，和实际存储的文件内容没有必然的联系，只是使用这种方式方便文件的使用。在程序中需要存储数据时，如果自己设计了特定的文件格式，则可以自定义文件的后缀名，来标示自己的文件类型。
和文件路径一样，在Java代码内部书写文件名称时也区分大小写，文件名称的大小写必须和操作系统中的大小写保持一致。
另外，在书写文件名称时不要忘记书写文件的后缀名。
11.3.1.2 File类
为了很方便的代表文件的概念，以及存储一些对于文件的基本操作，在java.io包中设计了一个专门的类——File类。
在File类中包含了大部分和文件操作的功能方法，该类的对象可以代表一个具体的文件或文件夹，所以以前曾有人建议将该类的类名修改成FilePath，因为该类也可以代表一个文件夹，更准确的说是可以代表一个文件路径。
下面介绍一下File类的基本使用。
1、File对象代表文件路径
File类的对象可以代表一个具体的文件路径，在实际代表时，可以使用绝对路径也可以使用相对路径。
下面是创建的文件对象示例。
public File(String pathname)
该示例中使用一个文件路径表示一个File类的对象，例如：
File f1 = new File(“d:\\test\\1.txt”);
File f2 = new File(“1.txt”);
File f3 = new File(“e:\\abc”);
这里的f1和f2对象分别代表一个文件，f1是绝对路径，而f2是相对路径，f3则代表一个文件夹，文件夹也是文件路径的一种。
public File(String parent, String child)
也可以使用父路径和子路径结合，实现代表文件路径，例如：
File f4 = new File(“d:\\test\\”,”1.txt”);
这样代表的文件路径是：d:\test\1.txt。
2、File类常用方法
File类中包含了很多获得文件或文件夹属性的方法，使用起来比较方便，下面将常见的方法介绍如下：
a、createNewFile方法
public boolean createNewFile() throws IOException
该方法的作用是创建指定的文件。该方法只能用于创建文件，不能用于创建文件夹，且文件路径中包含的文件夹必须存在。
b、delect方法
public boolean delete()
该方法的作用是删除当前文件或文件夹。如果删除的是文件夹，则该文件夹必须为空。如果需要删除一个非空的文件夹，则需要首先删除该文件夹内部的每个文件和文件夹，然后在可以删除，这个需要书写一定的逻辑代码实现。
c、exists方法
public boolean exists()
该方法的作用是判断当前文件或文件夹是否存在。
d、getAbsolutePath方法
public String getAbsolutePath()
该方法的作用是获得当前文件或文件夹的绝对路径。例如c:\test\1.t则返回c:\test\1.t。
e、getName方法
public String getName()
该方法的作用是获得当前文件或文件夹的名称。例如c:\test\1.t，则返回1.t。
f、getParent方法
public String getParent()
该方法的作用是获得当前路径中的父路径。例如c:\test\1.t则返回c:\test。
g、isDirectory方法
public boolean isDirectory()
该方法的作用是判断当前File对象是否是目录。
h、isFile方法
public boolean isFile()
该方法的作用是判断当前File对象是否是文件。
i、length方法
public long length()
该方法的作用是返回文件存储时占用的字节数。该数值获得的是文件的实际大小，而不是文件在存储时占用的空间数。
j、list方法
public String[] list()
该方法的作用是返回当前文件夹下所有的文件名和文件夹名称。说明，该名称不是绝对路径。
k、listFiles方法
public File[] listFiles()
该方法的作用是返回当前文件夹下所有的文件对象。
l、mkdir方法
public boolean mkdir()
该方法的作用是创建当前文件文件夹，而不创建该路径中的其它文件夹。假设d盘下只有一个test文件夹，则创建d:\test\abc文件夹则成功，如果创建d:\a\b文件夹则创建失败，因为该路径中d:\a文件夹不存在。如果创建成功则返回true，否则返回false。
m、mkdirs方法
public boolean mkdirs()
该方法的作用是创建文件夹，如果当前路径中包含的父目录不存在时，也会自动根据需要创建。
n、renameTo方法
public boolean renameTo(File dest)
该方法的作用是修改文件名。在修改文件名时不能改变文件路径，如果该路径下已有该文件，则会修改失败。
o、setReadOnly方法
public boolean setReadOnly()
该方法的作用是设置当前文件或文件夹为只读。
3、File类基本示例
以上各方法实现的测试代码如下：
import java.io.File;
/**
* File类使用示例
*/
public class FileDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建File对象
File f1 = new File("d:\\test");
File f2 = new File("1.txt");
File f3 = new File("e:\\file.txt");
File f4 = new File("d:\\","1.txt");
//创建文件
try{
boolean b = f3.createNewFile();
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
//判断文件是否存在
System.out.println(f4.exists());
//获得文件的绝对路径
System.out.println(f3.getAbsolutePath());
//获得文件名
System.out.println(f3.getName());
//获得父路径
System.out.println(f3.getParent());
//判断是否是目录
System.out.println(f1.isDirectory());
//判断是否是文件
System.out.println(f3.isFile());
//获得文件长度
System.out.println(f3.length());
//获得当前文件夹下所有文件和文件夹名称
String[] s = f1.list();
for(int i = 0;i < s.length;i++){
System.out.println(s[i]);
}
//获得文件对象
File[] f5 = f1.listFiles();
for(int i = 0;i < f5.length;i++){
System.out.println(f5[i]);
}
//创建文件夹
File f6 = new File("e:\\test\\abc");
boolean b1 = f6.mkdir();
System.out.println(b1);
b1 = f6.mkdirs();
System.out.println(b1);
//修改文件名
File f7 = new File("e:\\a.txt");
boolean b2 = f3.renameTo(f7);
System.out.println(b2);
//设置文件为只读
f7.setReadOnly();
}
}
4、File类综合示例
下面以两个示例演示File类的综合使用。第一个示例是显示某个文件夹下的所有文件和文件夹，原理是输出当前名称，然后判断当前File对 象是文件还是文件夹，如果则获得该文件夹下的所有子文件和子文件夹，并递归调用该方法实现。第二个示例是删除某个文件夹下的所有文件和文件夹，原理是判断 是否是文件，如果是文件则直接删除，如果是文件夹，则获得该文件夹下所有的子文件和子文件夹，然后递归调用该方法处理所有子文件和子文件夹，然后将空文件 夹删除。则测试时谨慎使用第二个方法，以免删除自己有用的数据文件。示例代码如下：
import java.io.File;
/**
* 文件综合使用示例
*/
public class AdvanceFileDemo {
public static void main(String[] args) {
File f = new File("e:\\Book");
printAllFile(f);
File f1 = new File("e:\\test");
deleteAll(f1);
}
/**
* 打印f路径下所有的文件和文件夹
* @param f 文件对象
*/
public static void printAllFile(File f){
//打印当前文件名
System.out.println(f.getName());
//是否是文件夹
if(f.isDirectory()){
//获得该文件夹下所有子文件和子文件夹
File[] f1 = f.listFiles();
//循环处理每个对象
int len = f1.length;
for(int i = 0;i < len;i++){
//递归调用，处理每个文件对象
printAllFile(f1[i]);
}
}
}
/**
* 删除对象f下的所有文件和文件夹
* @param f 文件路径
*/
public static void deleteAll(File f){
//文件
if(f.isFile()){
f.delete();
}else{ //文件夹
//获得当前文件夹下的所有子文件和子文件夹
File f1[] = f.listFiles();
//循环处理每个对象
int len = f1.length;
for(int i = 0;i < len;i++){
//递归调用，处理每个文件对象
deleteAll(f1[i]);
}
//删除当前文件夹
f.delete();
}
}
}
关于File类的使用就介绍这么多，其它的方法和使用时需要注意的问题还需要多进行练习和实际使用。
11.3.1.3 读取文件
虽然前面介绍了流的概念，但是这个概念对于初学者来说，还是比较抽象的，下面以实际的读取文件为例子，介绍流的概念，以及输入流的基本使用。
按照前面介绍的知识，将文件中的数据读入程序，是将程序外部的数据传入程序中，应该使用输入流——InputStream或Reader。而由于读取的是特定的数据源——文件，则可以使用输入对应的子类FileInputStream或FileReader实现。
在实际书写代码时，需要首先熟悉读取文件在程序中实现的过程。在Java语言的IO编程中，读取文件是分两个步骤：1、将文件中的数据转换为流，2、读取流内部的数据。其中第一个步骤由系统完成，只需要创建对应的流对象即可，对象创建完成以后步骤1就完成了，第二个步骤使用输入流对象中的read方法即可实现了。
使用输入流进行编程时，代码一般分为3个部分：1、创建流对象，2、读取流对象内部的数据，3、关闭流对象。下面以读取文件的代码示例：
import java.io.*;
/**
* 使用FileInputStream读取文件
*/
public class ReadFile1 {
public static void main(String[] args) {
//声明流对象
FileInputStream fis = null;
try{
//创建流对象
fis = new FileInputStream("e:\\a.txt");
//读取数据，并将读取到的数据存储到数组中
byte[] data = new byte[1024]; //数据存储的数组
int i = 0; //当前下标
//读取流中的第一个字节数据
int n = fis.read();
//依次读取后续的数据
while(n != -1){ //未到达流的末尾
//将有效数据存储到数组中
data[i] = (byte)n;
//下标增加
i++;
//读取下一个字节的数据
n = fis.read();
}
//解析数据
String s = new String(data,0,i);
//输出字符串
System.out.println(s);
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}finally{
try{
//关闭流，释放资源
fis.close();
}catch(Exception e){}
}
}
}
在该示例代码中，首先创建一个FileInputStream类型的对象fis：
fis = new FileInputStream("e:\\a.txt");
这样建立了一个连接到数据源e:\a.txt的流，并将该数据源中的数据转换为流对象fis，以后程序读取数据源中的数据，只需要从流对象fis中读取即可。
读取流fis中的数据，需要使用read方法，该方法是从InputStream类中继承过来的方法，该方法的作用是每次读取流中的一个字节，如果需要读取流中的所有数据，需要使用循环读取，当到达流的末尾时，read方法的返回值是-1。
在该示例中，首先读取流中的第一个字节：
int n = fis.read();
并将读取的值赋值给int值n，如果流fis为空，则n的值是-1，否则n中的最后一个字节包含的时流fis中的第一个字节，该字节被读取以后，将被从流fis中删除。
然后循环读取流中的其它数据，如果读取到的数据不是-1，则将已经读取到的数据n强制转换为byte，即取n中的有效数据——最后一个字节，并存储到数组data中，然后调用流对象fis中的read方法继续读取流中的下一个字节的数据。一直这样循环下去，直到读取到的数据是-1，也就是读取到流的末尾则循环结束。
这里的数组长度是1024，所以要求流中的数据长度不能超过1024，所以该示例代码在这里具有一定的局限性。如果流的数据个数比较多，则可以将1024扩大到合适的个数即可。
经过上面的循环以后，就可以将流中的数据依次存储到data数组中，存储到data数组中有效数据的个数是i个，即循环次数。
其实截至到这里，IO操作中的读取数据已经完成，然后再按照数据源中的数据格式，这里是文件的格式，解析读取出的byte数组即可。
该示例代码中的解析，只是将从流对象中读取到的有效的数据，也就是data数组中的前n个数据，转换为字符串，然后进行输出。
在该示例代码中，只是在catch语句中输出异常的信息，便于代码的调试，在实际的程序中，需要根据情况进行一定的逻辑处理，例如给出提示信息等。
最后在finally语句块中，关闭流对象fis，释放流对象占用的资源，关闭数据源，实现流操作的结束工作。
上面详细介绍了读取文件的过程，其实在实际读取流数据时，还可以使用其它的read方法，下面的示例代码是使用另外一个read方法实现读取的代码：
import java.io.FileInputStream;
/**
* 使用FileInputStream读取文件
*/
public class ReadFile2 {
public static void main(String[] args) {
//声明流对象
FileInputStream fis = null;
try{
//创建流对象
fis = new FileInputStream("e:\\a.txt");
//读取数据，并将读取到的数据存储到数组中
byte[] data = new byte[1024]; //数据存储的数组
int i = fis.read(data);
//解析数据
String s = new String(data,0,i);
//输出字符串
System.out.println(s);
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}finally{
try{
//关闭流，释放资源
fis.close();
}catch(Exception e){}
}
}
}
该示例代码中，只使用一行代码：
int i = fis.read(data);
就实现了将流对象fis中的数据读取到字节数组data中。该行代码的作用是将fis流中的数据读取出来，并依次存储到数组data中，返回值为实际读取的有效数据的个数。
使用该中方式在进行读取时，可以简化读取的代码。
当然，在读取文件时，也可以使用Reader类的子类FileReader进行实现，在编写代码时，只需要将上面示例代码中的byte数组替换成char数组即可。
使用FileReader读取文件时，是按照char为单位进行读取的，所以更适合于文本文件的读取，而对于二进制文件或自定义格式的文件来说，还是使用FileInputStream进行读取，方便对于读取到的数据进行解析和操作。
读取其它数据源的操作和读取文件类似，最大的区别在于建立流对象时选择的类不同，而流对象一旦建立，则基本的读取方法是一样，如果只使用最基本的read方法进行读取，则使用基本上是一致的。这也是IO类设计的初衷，使得对于流对象的操作保持一致，简化IO类使用的难度。
程。
基本的输出流包含OutputStream和Writer两个，区别是OutputStream体系中的类(也就是OutputStream的子类)是按照字节写入的，而Writer体系中的类(也就是Writer的子类)是按照字符写入的。
使用输出流进行编程的步骤是：
1、建立输出流
建立对应的输出流对象，也就是完成由流对象到外部数据源之间的转换。
2、向流中写入数据
将需要输出的数据，调用对应的write方法写入到流对象中。
3、关闭输出流
在写入完毕以后，调用流对象的close方法关闭输出流，释放资源。
在使用输出流向外部输出数据时，程序员只需要将数据写入流对象即可，底层的API实现将流对象中的内容写入外部数据源，这个写入的过程对于程序员来说是透明的，不需要专门书写代码实现。
在向文件中输出数据，也就是写文件时，使用对应的文件输出流，包括FileOutputStream和FileWriter两个类，下面以FileOutputStream为例子说明输出流的使用。示例代码如下：
import java.io.*;
/**
* 使用FileOutputStream写文件示例
*/
public class WriteFile1 {
public static void main(String[] args) {
String s = "Java语言";
int n = 100;
//声明流对象
FileOutputStream fos = null;
try{
//创建流对象
fos = new FileOutputStream("e:\\out.txt");
//转换为byte数组
byte[] b1 = s.getBytes();
//换行符
byte[] b2 = "\r\n".getBytes();
byte[] b3 = String.valueOf(n).getBytes();
//依次写入文件
fos.write(b1);
fos.write(b2);
fos.write(b3);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally{
try{
fos.close();
}catch(Exception e){}
}
}
}
该示例代码写入的文件使用记事本打开以后，内容为：
Java语言
100
在该示例代码中，演示了将一个字符串和一个int类型的值依次写入到同一个文件中。在写入文件时，首先创建了一个文件输出流对象fos：
fos = new FileOutputStream("e:\\out.txt");
该对象创建以后，就实现了从流到外部数据源e:\out.txt的连接。说明：当外部文件不存在时，系统会自动创建该文件，但是如果文件路径中包含未创建的目录时将出现异常。这里书写的文件路径可以是绝对路径也可以是相对路径。
在 实际写入文件时，有两种写入文件的方式：覆盖和追加。其中“覆盖”是指清除原文件的内容，写入新的内容，默认采用该种形式写文件，“追加”是指在已有文件 的末尾写入内容，保留原来的文件内容，例如写日志文件时，一般采用追加。在实际使用时可以根据需要采用适合的形式，可以使用：
public FileOutputStream(String name, boolean append) throws FileNotFoundException
只需要使用该构造方法在构造FileOutputStream对象时，将第二个参数append的值设置为true即可。
流对象创建完成以后，就可以使用OutputStream中提供的wirte方法向流中依次写入数据了。最基本的写入方法只支持byte数组格式的数据，所以如果需要将内容写入文件，则需要把对应的内容首先转换为byte数组。
这里以如下格式写入数据：首先写入字符串s，使用String类的getBytes方法将该字符串转换为byte数组，然后写入字符串“\r\n”，转换方式同上，该字符串的作用是实现文本文件的换行显示，最后写入int数据n，首先将n转换为字符串，再转换为byte数组。这种写入数据的顺序以及转换为byte数组的方式就是流的数据格式，也就是该文件的格式。因为这里写的都是文本文件，所以写入的内容以明文的形式显示出来，也可以根据自己需要存储的数据设定特定的文件格式。
其实，所有的数据文件，包括图片文件、声音文件等等，都是以一定的数据格式存储数据的，在保存该文件时，将需要保存的数据按照该文件的数据格式依次写入即可，而在打开该文件时，将读取到的数据按照该文件的格式解析成对应的逻辑即可。
最后，在数据写入到流内部以后，如果需要立即将写入流内部的数据强制输出到外部的数据源，则可以使用流对象的flush方法实现。如果不需要强制输出，则只需要在写入结束以后，关闭流对象即可。在关闭流对象时，系统首先将流中未输出到数据源中的数据强制输出，然后再释放该流对象占用的内存空间。
使用FileWriter写入文件时，步骤和创建流对象的操作都和该示例代码一致，只是在转换数据时，需要将写入的数据转换为char数组，对于字符串来说，可以使用String中的toCharArray方法实现转换，然后按照文件格式写入数据即可。
对于其它类型的字节输出流/字符输出流来说，只是在逻辑上连接不同的数据源，在创建对象的代码上会存在一定的不同，但是一旦流对象创建完成以后，基本的写入方法都是write方法，也需要首先将需要写入的数据按照一定的格式转换为对应的byte数组/char数组，然后依次写入即可。
所以IO类的这种设计形式，只需要熟悉该体系中的某一个类的使用以后，就可以触类旁通的学会其它相同类型的类的使用，从而简化程序员的学习，使得使用时保持统一。
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