一文搞懂java中的数据流处理

数据流转

在前端的javascrit中，我们几乎是没有能力对计算机上的某个文件进行读写操作的，毕竟js只是一个网页脚本。但是，nodejs是可以实现文件读写操作的。

在java中，对数据进行读写操作非常容易！下图展示了Java中数据流转的大致过程：

数据从数据源 通过管道 （stream）流转之数据目的地，管道的入口我们称之为input ，出口称之为out ，因此，数据流转操作也称之为IO操作。java中就封装了IO类帮助我们操作文件。

文件流操作

要操作一个文件，我们必须先创建文件对象，使用文件路径关联系统文件。

如图，我们Data文件夹有一个名 为testData的txt文件

想要获得文件路径，我们可以按照下图的操作方式获取

关联好文件路径，我们就可以对文件进行一些操作了：

文件基础操作

import java.io.File;

public class Data_IO {
    public static void main(String[] args) {
        // 文件流操作 基于 java.io
        // 使用文件路径关联系统文件
        String filePath = "D:\Code\JAVA\collection\src\Data\testData.txt";

        //  创建文件对象
        File file = new File(filePath);
        
        // 文件对象的操作

        // 判断当前文件对象是否文件(File对象也可能是文件夹)
        System.out.println(file.isFile());            // true
        // 判断文件对象是否为文件夹
        System.out.println(file.isDirectory());       // false
        // 判断文件是否关联成功
        System.out.println(file.exists());            // true
        // 获取文件名称
        System.out.println(file.getName());           // testData.txt
        // 获取文件长度
        System.out.println(file.lastModified());      // 1698977593862
        // 获取文件的绝对路径
        System.out.println(file.getAbsolutePath());   // D:\Code\JAVA\collection\src\Data\testData.txt
    }
}

文件夹基础操作

文件夹的一些基础方法和文件是一致的。但有几个方法是文件夹操作独有的，如

• 获取文件夹内的数据列表

• 获取文件夹中的文件对象

File[] files = file.listFiles();
for (File file1 : files) {
    System.out.println(file1 );  // testData.txt
}

文件复制

在java中，实现文件复制是一个稍微复杂的过程。现在，我们通过一个示例来演示下代码。我们需要在Data文件夹下创建一个testData 的副本文件testData_copy.txt

java中，对象复制的流程大致如下模型

首先，我们需要数据源对象 和数据目的对象：

import java.io.*;

public class IO_Copy {
    public static void main(String[] args) {
        // 数据源对象
        File srcFile = new File("D:\Code\JAVA\collection\src\Data\testData.txt");
        // 数据目的地对象
        File destFile = new File("D:\Code\JAVA\collection\src\Data\testData_copy.txt");
    }
}

• 数据目的对象的路径并不存在，是我们自己定义的要生成的文件路径。

然后，我们要创建文件输入管道1 和文件输出管道2：

import java.io.*;

public class IO_Copy {
    public static void main(String[] args) {
        // 数据源对象
        File srcFile = new File("D:\Code\JAVA\collection\src\Data\testData.txt");
        // 数据目的地对象
        File destFile = new File("D:\Code\JAVA\collection\src\Data\testData_copy.txt");
        // 文件输入流(管道对象)
        FileInputStream in = null;
        // 文件输出流(管道对象)
        FileOutputStream out = null;
    }
}

接下来，我们就要打开阀门1 和阀门2进行数据流转了

in = new FileInputStream(srcFile);
out = new FileOutputStream(destFile);
// 打开阀门，流转数据（输入端）
int data = in.read();
// 打开阀门，流转数据（输出端）
out.write(data);

数据流转完毕，我们需要关闭管道

in.close();
out.close();

当然，数据操作过程中，存在很多异常情况，比如找不到数据源文件等等，所以实际代码中，我们需要进行异常处理。比较完成的代码如下：

import java.io.*;

public class IO_Copy {
    public static void main(String[] args) {
        // 数据源对象
        File srcFile = new File("D:\Code\JAVA\collection\src\Data\testData.txt");
        // 数据目的地对象
        File destFile = new File("D:\Code\JAVA\collection\src\Data\testData_copy.txt");

        // 文件输入流(管道对象)
        FileInputStream in = null;
        // 文件输出流(管道对象)
        FileOutputStream out = null;
        try {
            in = new FileInputStream(srcFile);
            out = new FileOutputStream(destFile);
            // 打开阀门1，流转数据（输入端）
            int data = in.read();
            // 打开阀门2，流转数据（输出端）
            out.write(data);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            if(in != null){
                try {
                    in.close();
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
            if(out != null){
                try {
                    out.close();
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }
    }
}

我们来运行看看

可以看到，文件复制的确完成了，但是为什么复制出来的文件只有一个H字符？？？

这其实和java的文件复制原理有关，文件流复制时，是这个过程：

复制时，阀门1 打开，H字符 进入管道1：

当H字符 进入管道2 时，阀门1 关闭，阀门2打开

当H字符 进入数据目的地 后，阀门2也随之关闭，复制完成

在上述代码中，我们的阀门1 和阀门2 只开启过一次，自然只能复制一个H字符

in = new FileInputStream(srcFile);
out = new FileOutputStream(destFile);
// 打开阀门1，流转数据（输入端）
int data = in.read();
// 打开阀门2，流转数据（输出端）
out.write(data);

所以很简单，我们只需要循环执行上述代码即可！那该执行几次呢？我们看下面代码：

我们将阀门多开启了一次，导致副本文件多了一个乱码字符，通过打印结果可见，当data值为-1前，终止这个循环即可！改写代码：

import java.io.*;

public class IO_Copy {
    public static void main(String[] args) {
        // 数据源对象
        File srcFile = new File("D:\Code\JAVA\collection\src\Data\testData.txt");
        // 数据目的地对象
        File destFile = new File("D:\Code\JAVA\collection\src\Data\testData_copy.txt");

        // 文件输入流(管道对象)
        FileInputStream in = null;
        // 文件输出流(管道对象)
        FileOutputStream out = null;
        try {
            in = new FileInputStream(srcFile);
            out = new FileOutputStream(destFile);
            // 打开阀门，流转数据（输入端）
            int data = in.read();
            out.write(data);

            // 打开阀门，流转数据（输出端）
            while ((data = in.read()) != -1){
                out.write(data);
            }
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            if(in != null){
                try {
                    in.close();
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
            if(out != null){
                try {
                    out.close();
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }
    }
}

缓冲流

上述的文件复制效率很低，每复制一个字符，都要开启关闭阀门一次，因此，java也提供了缓冲区的优化方式。

它的概念非常容易，就是在文件传输的管道中，增加了一个缓冲管道

其复制流程大致如下：

阀门1 打开，所有内容进入管道1

阀门1 关闭，所有内容进入缓冲区

缓冲区 内容进入管道2 ，阀门2 打开

管道2 内容进入数据目的地 ，复制完成，阀门2关闭。

完整代码如下：

import java.io.*;

public class IO_Copy {
    public static void main(String[] args) {
        // 数据源对象
        File srcFile = new File("D:\Code\JAVA\collection\src\Data\testData.txt");
        // 数据目的地对象
        File destFile = new File("D:\Code\JAVA\collection\src\Data\testData_copy.txt");

        // 文件输入流(管道对象)
        FileInputStream in = null;
        // 文件输出流(管道对象)
        FileOutputStream out = null;

        // 缓冲输入流
        BufferedInputStream bufferIn = null;
        BufferedOutputStream bufferOut = null;

        // 创建一个大小为1024字节的缓存区cache。这将用于存储从源文件读取的数据，然后再写入目标文件。
        byte[] cache = new byte[1024];

        try {
            in = new FileInputStream(srcFile);
            out = new FileOutputStream(destFile);
            // 缓冲输入流
            bufferIn = new BufferedInputStream(in);
            // 缓冲输出流
            bufferOut = new BufferedOutputStream(out);

            // 数据流转
            int data;
            // 当读取到文件末尾（即data为-1）时，循环结束。
            while ((data = bufferIn.read(cache)) != -1){
                bufferOut.write(cache,0,data);
            }

        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            if(bufferIn != null){
                try {
                    bufferIn.close();
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
            if(bufferOut != null){
                try {
                    bufferOut.close();
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }
    }
}

字符流操作

文件流的操作是基于文件的字节 实现的。字符流的操作提供了另一种通过一行字符的形式操作数据。

再文件复制时，它会将一整行的字符一次性复制过去。

它的语法流程如下

首先，定义两个File对象，srcFile和destFile。这两个对象分别代表了源文件（我们要从中读取数据的文件）和目标文件（我们要写入数据的文件）。

// 数据源对象
File srcFile = new File("D:\Code\JAVA\collection\src\Data\testData.txt");
// 数据目的地对象
File destFile = new File("D:\Code\JAVA\collection\src\Data\testData_copy.txt");

然后，创建了两个流对象，reader和writer。这两个对象分别用于从源文件读取数据和向目标文件写入数据。

BufferedReader reader = null;  
PrintWriter writer = null;

接着，使用reader读取源文件的内容，而writer会向目标文件写入内容。

try {  
    reader = new BufferedReader(new FileReader(srcFile));  
    writer = new PrintWriter(destFile);  
    ...  
} catch (IOException e) {  
    throw new RuntimeException(e);  
}

在try块中，读取源文件的内容。每次读取一行，直到文件结束（也就是没有更多的行可以读取）。每读取一行，我们都会打印这一行（在控制台输出），并且写入到目标文件。

while ((line = reader.readLine()) != null){  
    System.out.println(line);  // 打印到控制台  
    writer.println(line);      // 写入到目标文件  
}

在读取和写入操作结束后，我们调用writer.flush()方法，确保所有待写入的数据都被立即写入到目标文件。

writer.flush();

完整代码如下：

import java.io.*;

public class IO_Copy {
    public static void main(String[] args) {
        // 数据源对象
        File srcFile = new File("D:\Code\JAVA\collection\src\Data\testData.txt");
        // 数据目的地对象
        File destFile = new File("D:\Code\JAVA\collection\src\Data\testData_copy.txt");

        // 字符输入流(管道对象)
        BufferedReader reader = null;
        // 字符输出流(管道对象)
        PrintWriter writer = null;

        try {
            reader = new BufferedReader(new FileReader(srcFile));
            writer = new PrintWriter(destFile);


            // 读取文件的一行数据(字符串)
            String line = null;

            while ((line = reader.readLine()) != null){
                System.out.println(line);  // Hello
                writer.println(line);
            }
            // 刷写数据
            writer.flush();

        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            if(reader != null){
                try {
                    reader.close();
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }
    }
}