Java基础-IO流
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# IO流
# File类(代表一个文件或一个文件目录)
涉及到关于文件或文件目录的创建、删除、重命名、修改时间、文件大小等方法，并未涉及到写入或读取文件内容的操作。如果需要读取或写入文件内容，必须使用IO流来完成。后续File类的对象通常会作为参数传递到流的构造器中，指明读取或写入的"终点"
File类的创建功能
- public boolean createNewFile():创建文件。若文件存在，则不创建，返回false
- public boolean mkdir() :创建文件目录。如果此文件目录存在，就不创建了。如果此文件目录的上层目录不存在，也不创建。
- public boolean mkdirs():创建文件目录。如果上层文件目录不存在，一并创建
- 注意：如果创建文件或目录时没有写磁盘路径，那么默认创建在项目路径下
常用构造器
- public File(String pathname) 以pathname为路径创建File对象，可以是绝对路径或者相对路径，如果pathname是相对路径，则默认的当前路径在系统属性user.dir中存储，即当前模块下(module)。
绝对路径:是一个固定的路径,从盘符开始 相对路径:是相对于某个位置开始
- public File(String parent,String child)：以parent为父路径，child为子路径创建File对象。
- public File(File parent,String child)：根据一个父File对象和子文件路径创建File对象
File类的删除功能
public boolean delete()：删除文件或者文件夹
注：Java中的删除不走回收站，要删除一个文件目录，请注意该文件目录内不能包含文件或文件目录
路径分隔符
路径中的每级目录之间用一个路径分隔符隔开。路径分隔符和系统有关:
Windows和DOS系统默认使用""来表示UNIX和URL使用"/"来表示
Java程序支持跨平台运行，因此路径分隔符要慎用。为了解决这个隐患，File类提供了一个常量:
public static final String separator。根据操作系统，动态的提供分隔符。
File类的获取功能
- public String getAbsolutePath():获取绝对路径
- public String getPath():获取路径
- public String getName() :获取名称
- public String getParent():获取上层文件目录路径。若无，返回null
- public long length():获取文件长度（即:字节数)。不能获取目录的长度。
- public long lastModified():获取最后一次的修改时间，毫秒值
- public String[] list():获取指定目录下的所有文件或者文件目录的名称数组
- public File[] listFiles():获取指定目录下的所有文件或者文件目录的File数组
File类的重命名功能
public boolean renameTo(File dest):把文件重命名为指定的文件路径，比如file1.renameTo(file2)
要想保证返回true，需要保证file1在硬盘中存在，而file2在硬盘中不存在
File类的判断功能
- public boolean isDirectory():判断是否是文件目录
- public boolean isFile():判断是否是文件
- public boolean exists() :判断是否存在
- public boolean canRead() :判断是否可读
- public boolean canWrite() :判断是否可写
- public boolean isHidden() :判断是否隐藏
# IO流原理及流的分类
# 概述
- I/O是Input/Output的缩写，I/O技术是非常实用的技术，用于处理设备之间的数据传输。如读/写文件，网络通讯等。
- Java程序中，对于数据的输入/输出操作以“流(stream)”的方式进行。
- java.io包下提供了各种“流”类和接口，用以获取不同种类的数据，并通过标准的方法输入或输出数据。
- 输入input：读取外部数据（磁盘、光盘等存储设备的数据)到程序（内存)中。 输入输出概念均以内存为基准
- 输出output：将程序（内存)数据输出到磁盘、光盘等存储设备中。
# 流的分类
按操作数据单位不同分为:字节流(8 bit)(非文本数据)，字符流(16 bit)(文本数据)
按数据流的流向不同分为:输入流，输出流
按流的角色的不同分为:节点流(直接作用在文件上的流)，处理流(作用于另一流之上)： (抽象基类) 字节流 字符流 输入流 lnputStream Reader 输出流 OutputStream Writerr
- Java的lO流共涉及40多个类，实际上非常规则，都是从以上4个抽象基类派生的。
- 由这四个类派生出来的子类名称都是以其父类名作为子类名后缀。
对于文本文件(.txt .java .c .cpp等)，使用字符流处理
对于非文本文件(.jpg .mp3 .mp4 .avi .doc .ppt .xsl等)使用字节流处理
FileReader示例
- read()方法：返回读入的一个字符。如果到达文件末尾，返回-1
- 异常的处理：为了保证资源一定可以执行关闭操作。需要使用try-catch-finally来处理
- 被读入的文件一定要存在，否则会报FileNotFoundException异常
@Test public void testFileReader() { FileReader fileReader = null; try { //1.实例化File类的对象，指明要操作的文件 File file = new File("hello.txt"); //2.提供具体的流 fileReader = new FileReader(file); //3.数据的读入 //read():返回读入的一个字符。如果到达文件末尾，返回-1 int data; while ((data = fileReader.read())!=-1){ System.out.print((char)data); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { //4.流的关闭操作 try { if (fileReader!=null){ fileReader.close(); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }1
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27- read(char[] cbuf)方法：返回每次读入cbuf数组中的字符的个数。如果到达文件末尾，返回-1
@Test public void testFileReader1() { FileReader fileReader = null; try { //1.实例化File类的对象，指明要操作的文件 File file = new File("hello.txt"); //2.提供具体的流 fileReader = new FileReader(file); //3.数据的读入 //read(char[] cbuf):返回每次读入cbuf数组中的字符的个数。如果到达文件末尾，返回-1 char[] cbuf = new char[5]; int len; while ((len = fileReader.read(cbuf))!=-1){ // for (int i = 0; i < len; i++) { // System.out.print(cbuf[i]); // } //上面一种方法也可 String str = new String(cbuf,0,len); System.out.print(str); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { //4.流的关闭操作 try { if (fileReader!=null){ fileReader.close(); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }1
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33FileWriter示例
输出操作，对应的File是可以不存在的。如果不存在，在输出过程中，会自动创建此文件
如果存在：使用new FileWriter(file)/new FileWriter(file,false)构造时，第二个参数append不为true，在输入时新的内容会覆盖原文件的内容；为true则会添加到原文件内容之后
示例
@Test public void testFileWriter() { FileWriter fileWriter = null; try { //1.实例化File类的对象，指明要操作的文件 File file = new File("hello.txt"); //2.提供具体的流 fileWriter = new FileWriter(file); //3.写出数据 会将原来的文件内容覆盖 fileWriter.write("this is test"); fileWriter.write("xxx"); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { //4.流的关闭操作 try { if (fileWriter!=null){ fileWriter.close(); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }1
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FileInputStream和FileOutputStream实现图片复制
@Test public void testFileInputStreamFileOutputStream() { FileInputStream fis = null; FileOutputStream fos = null; try { File file = new File("搭配.png"); File destFile = new File("搭配1.png"); fis = new FileInputStream(file); fos = new FileOutputStream(destFile); int len; byte[] data= new byte[1024]; while ((len = fis.read(data))!=-1){ fos.write(data,0,len); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { if (fis!=null){ try { fis.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if (fos!=null){ try { fos.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } }1
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33处理流一：BufferedInputStream、BufferedOutputStream、(BufferedReader、BufferedWriter)
缓冲流 是处理流的一种
作用：提高流的读取、写入速度
提高速度原因：内部提供了一个缓冲区(8192字节)
@Test public void BufferedStreamTest() { long start = System.currentTimeMillis(); //1.文件 File srcFile = new File("搭配.png"); File destFile = new File("搭配1.png"); BufferedInputStream bufferedInputStream = null; BufferedOutputStream bufferedOutputStream = null; try { //2.创建流 FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(srcFile); FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(destFile); //3.在fileInputStream、fileOutputStream上创建缓冲流 bufferedInputStream = new BufferedInputStream(fileInputStream); bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(fileOutputStream); //4.复制：读取 写入 byte[] buffer = new byte[1024]; int len; while ((len = bufferedInputStream.read(buffer))!=-1){ bufferedOutputStream.write(buffer, 0, len); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { //5.资源关闭顺序要求：先关闭外层的流 再关闭内层的流 //6.关闭外层流的同时，内层流也会自动关闭。所以内层流的关闭可以省略 if (bufferedInputStream!=null){ try { bufferedInputStream.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if (bufferedOutputStream!=null){ try { bufferedOutputStream.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("花费毫秒数:"+(end-start)); }1
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46BufferedReader、BufferedWriter示例
@Test public void BufferedStreamTest1() { //1.文件 File srcFile = new File("hello.txt"); File destFile = new File("hello1.txt"); BufferedReader bufferedReader = null; BufferedWriter bufferedWriter = null; try { //2.创建流 FileReader fileReader = new FileReader(srcFile); FileWriter fileWriter = new FileWriter(destFile); //3.在fileInputStream、fileOutputStream上创建缓冲流 bufferedReader = new BufferedReader(fileReader); bufferedWriter = new BufferedWriter(fileWriter); //4.复制：读取 写入 使用char数组 或使用String // char[] buffer = new char[1024]; // int len; // while ((len = bufferedReader.read(buffer))!=-1){ // bufferedWriter.write(buffer, 0, len); // } //方式二 使用String readLine()读取一行 String data; while ((data = bufferedReader.readLine())!=null){ //data中不包含换行符 手动拼接上"\n" 或使用newLine方法 // bufferedWriter.write(data+"\n"); bufferedWriter.write(data); //newLine()提供换行操作 bufferedWriter.newLine(); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { //5.资源关闭顺序要求：先关闭外层的流 再关闭内层的流 //6.关闭外层流的同时，内层流也会自动关闭。所以内层流的关闭可以省略 if (bufferedReader!=null){ try { bufferedReader.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if (bufferedWriter!=null){ try { bufferedWriter.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } }1
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51处理流二：转换流
- 转换流提供了在字节流和字符流之间的转换
- Java API提供了两个转换流：
- InputStreamReader：将InputStream转换为Reader，即将一个字节的输入流转换为字符的输入流
- OutputStreamWriter：将Writer转换为OutputStream，即将一个字符的输出流转换为字节的输出流
- 字节流中的数据都是字符的时候，转成字符流操作更高效
- 很多时候我们使用转换流来处理文件乱码问题。实现编码和解码的功能
- 解码:字节、字节数组 --->字符数组、字符串
- 编码:字符数组、字符串 --->字节、字节数组
- 字符集
- ASCII:美国标准信息交换码。用一个字节的7位可以表示。
- IS08859-1:拉丁码表。欧洲码表用一个字节的8位表示。
- GB2312:中国的中文编码表。最多两个字节编码所有字符
- GBK:中国的中文编码表升级，融合了更多的中文文字符号。最多两个字节编码
- Unicode:国际标准码，融合了目前人类使用的所有字符。为每个字符分配唯一的字符码。所有的文字都由两个字节来表示
- UTF-8:变长的编码方式，可用1-4个字节来表示一个字符。
其他流
标准的输入输出流：
- System.in：标准的输入流，默认从键盘输入，类型是InputStream
- System.out：标准的输出流，默认从控制台输出，类型是PrintStream，是OutputStream、FilterOutputStream的子类
- 重定向：通过System类的setIn、setOut方法可以对默认设备进行改变
- public static void setIn(InputStream in)
- public static void setOut(PrintStream out)
打印流
- 实现将基本数据类型的数据格式转化为字符串输出
- 打印流: PrintStream和PrintWriter
- 提供了一系列重载的print()和println()方法，用于多种数据类型的输出
- PrintStream和PrintWriter的输出不会抛出IOException异常
- PrintStream和PrintWriter有自动flush功能
- PrintStream打印的所有字符都使用平台的默认字符编码转换为字节。在需要写入字符而不是写入字节的情况下，应该使用PrintWriter类。
- System.out返回的是PrintStream的实例
数据流：DatalnputStream和 DataOutputStream
为了方便地操作Java语言的基本数据类型和String的数据，可以使用数据流。
数据流有两个类:(用于读取和写出基本数据类型、String类的数据)
- DatalnputStream和 DataOutputStream
- 分别“套接”在InputStream和 OutputStream子类的流上
DatalnputStream中的方法
- boolean readBoolean()
- byte readByte()
- char readChar()
- float readFloat()
- double readDouble()
- short readShort()
- long readLong()
- int readlnt()
- String readUTF()
- void readFully(byte[] b)
注：读取不同类型的数据的顺序要与当初写入文件时，保存的数据顺序一致
DataOutputStream中的方法 将上述的方法的read改为相应的write即可。
处理流之 对象流
- ObjectInputStream和OjbectOutputStream
- 用于存储和读取基本数据类型数据或对象的处理流。它的强大之处就是可以把Java中的对象写入到数据源中，也能把对象从数据源中还原回来。 序列化:用ObjectOutputStream类保存基木类型数据或对象的机制
- 反序列化:用ObjectInputStream类读取基本类型数据或对象的机制
- ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和ltransient修饰的成员变量
注：对象的序列化机制
对象序列化机制允许把内存中的Java对象转换成平台无关的二进制流，从而允许把这种二进制流持久地保存在磁盘上，或通过网络将这种二进制流传输到另一个网络节点。当其它程序获取了这种二进制流，就可以恢复成原来的Java对象
序列化的好处在于可将任何实现了Serializable接口的对象转化为字节数据，使其在保存和传输时可被还原
序列化是 RMI (Remote Method Invoke -远程方法调用）过程的参数和返回值都必须实现的机制，而RM是JavaEE的基础。因此序列化机制是JavaEE平台的基础
如果需要让某个对象支持序列化机制，则必须让对象所属的类及其属性是可序列化的，为了让某个类是可序列化的，该类必须实现如下两个接口之一。否则，会抛出NotSerializableException异常
- Serializable
- Externalizable
代码示例
/** * @author zdk * @date 2021/10/4 15:33 * 序列化过程：将内存中的Java对象保存到磁盘中或通过网络传输出去 */ public class ObjectStreamTest { @Test public void objectOutputStreamTest() { ObjectOutputStream oos = null; try { oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.txt")); oos.writeObject(new String("这是测试")); //刷新操作 写出一次到文件 oos.flush(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { if (oos!=null){ try { oos.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } @Test public void objectInputStreamTest(){ ObjectInputStream ois = null; try { ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.txt")); String str = (String) ois.readObject(); System.out.println("str = " + str); } catch (IOException | ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } finally { if (ois!=null){ try { ois.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } }1
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一个Java对象要能序列化，需要满足：
该类必须实现如下两个接口之一
- Serializable
- Externalizable
需要当前类提供一个全局常量：serialVersionUID
private static final long serialVersionUID = xxxxxxxxxxL;
凡是实现Serializable接口的类都有一个表示序列化版本标识符的静态变量:
private static final long serialVersionUID;
serialVersionUID用来表明类的不同版本间的兼容性。简言之，其目的是以序列化对象进行版本控制，有关各版本反序列化时是否兼容。
如果类没有显示定义这个静态变量，它的值是Java运行时环境根据类的内部细节自动生成的。若类的实例变量做了修改，serialVersionUID可能发生变化。故建议，显式声明。
简单来说，Java的序列化机制是通过在运行时判断类的serialVersionUID来验证版本一致性的。在进行反序列化时，JVM会把传来的字节流中的serialVersionUID与本地相应实体类的serialVersionUID进行比较，如果相同就认为是一致的，可以进行反序列化，否则就会出现序列化版本不一致的异常。(InvalidCastException)
除了当前类需要实现Serializable接口之外，还必须保证其内部所有属性(内部类)也必须是可序列化的，且也含有serialVersionUID常量
不能序列化static和ltransient修饰的成员变量
随机存取文件流：RandomAccessFile类
RandomAccessFile声明在java.io包下，但直接继承于java.lang.Object类。并且它实现了Datalnput、DataOutput这两个接口，也就意味着这个类既可以读也可以写。即既可以作为一个输入流，又可以作为一个输出流
RandomAccessFile类支持“随机访问”的方式，程序可以直接跳到文件的任意地方来读、写文件
- 支持只访问文件的部分内容
- 可以向已存在的文件后追加内容
RandomAccessFile对象包含一个记录指针，用以标示当前读写处的位置。
RandomAccessFile 类对象可以自由移动记录指针:
- long getFilePointer():获取文件记录指针的当前位置
- void seek(long pos):将文件记录指针定位到pos位置
构造器
- public RandomAccessFile(File file,String mode)
- public RandomAccessFile(String name, String mode)
创建RandomAccessFile类示例需要指定一个mode参数。该参数指定了RandomAccessFile的访问模式：
- r：以只读方式代开
- rw：打开以便读取和写入
- rwd：打开以便读取和写入；同步文件内容的更新
- rws：打开以便读取和写入；同步文件内容和元数据的更新
如果模式为只读r，则不会创建文件，而是会去读取一个已经存在的文件，如果读取的文件不存在则会出现异常。如果模式为rw读写，如果文件不存在则会创建文件，存在则不会创建文件。
代码示例：
/** * @author zdk * @date 2021/10/4 16:10 */ public class RandomAccessFileTest { @Test public void test() { RandomAccessFile raf1 = null; RandomAccessFile raf2 = null; try { raf1 = new RandomAccessFile(new File("搭配.png"), "r"); raf2 = new RandomAccessFile(new File( "搭配1.png"),"rw"); byte[] buffer = new byte[1024]; int len; while ((len = raf1.read(buffer))!=-1){ raf2.write(buffer, 0, len); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { if (raf1!=null){ try { raf1.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if (raf2!=null){ try { raf2.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } }1
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37如果RandomAccessFile作为输出流时，写出到的文件如果不存在，则再执行过程中自动创建如果存在，则会对原有文件的内容进行覆盖。(默认情况下，从头覆盖)1@Test public void test2(){ RandomAccessFile raf1 = null; try { raf1 = new RandomAccessFile(new File( "hello.txt"),"rw"); raf1.write("覆盖".getBytes()); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { if (raf1!=null){ try { raf1.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } }1
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18我们可以用RandomAccessFile这个类，来实现一个多线程断点下载的功能用过下载工具的朋友们都知道，下载前都会建立两个临时文件，一个是与被下载文件大小相同的空文件，另一个是记录文件指针的位置文件，每次暂停的时候，都会保存上一次的指针，然后断点下载的时候，会继续从上一次的地方下载，从而实现断点下载或上传的功能。
NIO2中Path、Paths、Files类的使用
NIO概述：Java NIO (New lO，Non-Blocking lO)是从Java 1.4版木开始引入的一套新的IO API，可以替代标准的Java lO API。NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同，NIO支持面向缓冲区的(IO是面向流的)、基于通道的IO操作。NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作。
Java API中提供了两套NIO，一套是针对标准输入输出NIO，另一套就是网络编程NIO。
l-----java.nio.channels.Channel -----FileChannel:处理本地文件 -----SocketChannel:TCP网络编程的客户端的Channel -----ServerSocketChannel:TCP网络编程的服务器端的Channel
-----DatagramChannel: UDP网络编程中发送端和接收端的Channel
NIO2：随着JDK7的发布，Java对NIO进行了极大的扩展，增强了对文件处理和文件系统特性的支持，以至于我们称他们为NIO.2。因为NIO提供的一些功能，NIO已经成为文件处理中越来越重要的部分。
Path、Paths和Files核心API
早期的Java只提供了一个File类来访问文件系统，但File类的功能比较有限，所提供的方法性能也不高。而且，大多数方法在出错时仅返回失败，并不会提供异常信息。
NIO.2为了弥补这种不足，引入了Path接口，代表一个平台无关的平台路径，描述了目录结构中文件的位置。Path可以看成是File类的升级版本，实际引用的资源也可以不存在。
在以前IO操作都是这样写的:
import java.io.File; File file = new File("index.html");
但在Java7中，我们可以这样写:
import java.nio.file.Path; import java.nio.file.Paths; Path path = Paths.get("index.html");
Path常用方法：
- String toString():返回调用Path对象的字符串表示形式
- boolean startsWith(String path):判断是否以path路径开始
- boolean endsWith(String path):判断是否以path路径结束
- boolean isAbsolute():判断是否是绝对路径
- Path getParent():返回Path对象包含整个路径，不包含Path对象指定的文件路径
- Path getRoot():返回调用Path对象的根路径
- Path getFileName(:返回与调用Path对象关联的文件名
- int getNameCount():返回Path根目录后面元素的数量
- Path getName(int idx):返回指定索引位置idx的路径名称
- Path toAbsolutePasho:作为绝对路径返回调用Path对象
- Path resolve(Path p):合并两个路径，返回合并后的路径对应的Path对象
- File toFile(): 将Path转化为File类的对象
Files(操作文件和目录的工具类)常用方法：
- Path copy(Path src,Path dest, CopyOption ... how):文件的复制
- Path createDirectory(Path path, FileAttribute<?> ... attr):创建一个目录Path
- createFile(Path path, FileAttribute<?> ... arr):创建一个文件
- void delete(Path path):删除一个文件/目录，如果不存在，执行报错
- void deletelfExists(Path path) : Path对应的文件/目录如果存在，执行删除
- Path move(Path src,Path dest, CopyOption...how):将src移动到dest位置
- long size(Path path):返回path指定文件的大小
