【JavaEE精炼宝库】文件操作(2)——文件内容读写 | IO流

文章目录

  • 一、输入流
    • [1.1 InputStream 概述:](#1.1 InputStream 概述:)
    • [1.2 read 方法详解:](#1.2 read 方法详解:)
    • [1.3 close 方法:](#1.3 close 方法:)
    • [1.4 利用 Scanner 进行读操作:](#1.4 利用 Scanner 进行读操作:)
    • [1.5 Reader:](#1.5 Reader:)
  • 二、输出流
    • [2.1 OutputStream 概述:](#2.1 OutputStream 概述:)
    • [2.2 write 方法详解:](#2.2 write 方法详解:)
    • [2.3 利用 PrintWriter 进行写操作:](#2.3 利用 PrintWriter 进行写操作:)
  • 三、小程序练习
    • [3.1 程序1:](#3.1 程序1:)
    • [3.2 程序2:](#3.2 程序2:)
    • [3.3 程序3:](#3.3 程序3:)

在上一篇文章主要讲述了 Java 针对文件系统进行操作(创建文件,删除文件,创建目录,重命名文件)。本文章是上一篇文章的续集,主要讲述 Java 针对文件内容进行操作(读文件,写文件)。

读写操作就涉及到流的概念,Java 中通过 '流'(stream)这样的一组类,进行上述的文件内容操作。

主要分为输入流(InputStream)和输出流(OutputStream)这两类。

一、输入流

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。

1.1 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 代表已经读完了。
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 代表已经读完了。
void close() 关闭字节流。
  • 构造方法:
签名 说明
FileInputStream(File file) 利用 File 构造文件输入流
FileInputStream(String name) 利用文件路径构造文件输入流

1.2 read 方法详解:

不难看到 read 方法有 3 种使用的版本,接下来我会分别给大家演示前两种(第 3 种就是第 2 种加上起点),并进行讲解。

  • 版本一:无参数,一次读取一个字节。读取到的内容,就通过返回值来进行表示。

​​注意:这里的返回值是 int 类型,这是为什么呢?既然一次读取一个字节,返回值不是 byte 就行了?

答:注意有以下三个原因:

  1. 为了能够有额外的空间表示 "到达末尾" -1 这样的情况。
  2. 确保读取到的数据都是正数:从原则上来说,"字节" 这样的概念,本身就是 "无符号",但是 byte 是带有符号的,使用 int 就可以确保读取出来的字节都是正数。按照 "无符号"的方式来处理了。
  3. 为什么不使用 short,而是使用 int?答:虽然使用 int 较 short 是浪费了 2 个字节。但是还是不建议使用 short 类型,这个类型随着硬件的升级,正在逐渐被取代。对于 32 位 CPU,一次处理 4 个字节的数据,使用 short,操作系统内部还是要把 short 转化成 int 来处理,32 位 CPU 如此,对于 64 位 CPU,short 就更加没有意义了。

案例演示:

关于为什么 inputStream 的创建为什么能和为什么要写在try()里面,在后面会有详细解释,这里主要看 read 的使用。

java 复制代码
import java.io.*;
public class demo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try(InputStream inputStream = new FileInputStream("./text.txt")){//推荐这样的写法。
            while(true){
                int n = inputStream.read();
                if(n == -1) break;
                System.out.printf("0x%x ",n);//按照十六进制打印
            }
        }
    }
}

案例演示结果:

  • 版本二:带有一个参数 byte[]。

版本二和版本一的返回值的含义不太一样,具体差别如下:版本二的返回值代表读入 byte 数组的长度,如果返回 -1 表示读取完毕。 这个写法在 Java 中不太常见,这是一种属于 C++ 式的写法。用参数来作为函数的返回结果(输出型参数)。

一次读取多少,取决于数组的长度和文件内容多少,read 会尽可能把数组填满。

案例演示:

java 复制代码
import java.io.*;
public class demo3 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try(InputStream inputStream = new FileInputStream("./text.txt")){
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int n = 0;
            while(true){
                n = inputStream.read(bytes);
                if(n == -1) break;
                for(int i = 0;i < n;i++){
                    System.out.printf("0x%x ",bytes[i]);
                }
            }
        }
    }
}

案例演示结果:

将文件完全读完的两种方式。相比较而言,后一种的 IO 次数更少,性能更好。

1.3 close 方法:

关闭文件是一个非常关键的操作。

为什么要关闭文件?

答:没关闭文件大部分情况下我们是感知不到的,但是一旦出现问题,就是大事(能击碎年终奖😭)。在打开文件的时候,会在操作系统内核,PCB 结构体(进程)中给"文件描述符表(长度存在上限,并且不能自动扩容)"添加一个元素,这个元素就是表示当前打开文件的相关信息。一旦占满了之后,再尝试打开,就会打开文件失败。(其他的操作,网络通信相关的操作就可能收到影响)。

java 复制代码
inputStream.close();

上面的这种写法是一般的关闭文件的方式。但是这样写不太好,因为如果代码前面出现异常或者 return,此时 close 就执行不到了。虽然使用 try finally 可以解决问题,但是写出来的代码不太优化。

java 复制代码
try(){
	........
}finally{
		inputStream.close();
}

对于老程序猿来说代码是语文,要追求优雅。于是 Java 实现了把流对象的创建写到 try()里,代码执行出了 try{}时,就会自动调用 inputStreamclose 了。

写法如下:

java 复制代码
try(InputStream inputStream = new FileInputStream("./text.txt"))

要抛异常(这里没写)。
注意:务必要实现 Closeable 接口的类,才能够放到 try() 里。

1.4 利用 Scanner 进行读操作:

上述栗子中,我们看到了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共作,就是 Scanner 类。

构造方法 说明
Scanner(InputStream is) 构造一个新的 Scanner ,产生从指定输入流扫描的值。
Scanner(InputStream is, String charset) 构造一个新的 Scanner ,产生从指定输入流扫描的值。使用 charset 字符集进行 is 的扫描读取。

示例如下:

java 复制代码
public static void main(String[] args) throws IOException {
        try(InputStream inputStream = new FileInputStream("./text.txt")){
            try(Scanner in = new Scanner(inputStream)){

            }
        }
    }

1.5 Reader:

以字符为单位读取数据,在 InputStream 中,虽然可以通过 Scanner 传入字符集来达到读取字符的效果,但是这种办法并不是通用的。我们更推荐使用 Reader 来实现读取字符。

由于 Reader 的使用方法和 InputStream 类的使用方式基本一致,所以这里只叙述 read 方法。


注意:这里传入的是 char 类型的数组,这样就有足够的内存来保存字符了。

由于写法基本一样,这里就演示版本二(带字符数组)。

java 复制代码
import java.io.*;
public class demo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try(Reader reader = new FileReader("./text.txt")){
            char[] chars = new char[1024];
            while(true){
                int n = reader.read(chars);
                if(n == -1) break;
                for(int i = 0;i < n;i++){
                    System.out.print(chars[i]);
                }
            }
        }
    }
}

演示结果如下:

二、输出流

说明:OutputStream 只是一个抽象类,要使用还需要具体的实现类。关于 OutputStream 的实现类有很多,基本可以认为不同的输出设备都可以对应一个 OutputStream 类,我们现在只关心写文件,所以使用 FileOutputStream。

2.1 OutputStream 概述:

  • 方法:
修饰符及返回值类型 方法签名 说明
void write(int b) 将指定的字节写入此输出流。
void write(byte[] b) b.length字节从指定的字节数组写入此输出流。
int write(byte[] b,int off,int len) 从指定的字节数组写入 len个字节,从偏移 off开始输出到此输出流。
void close() 关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
void flush() 刷新此输出流并强制任何缓冲的输出字节被写出。

解释一下 flush: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。

  • 构造方法:
构造方法 说明
FileOutputStream(String name) 创建文件输出流,以指定的名称写入文件
FileOutputStream(String name,boolean append) 创建文件输出流,以指定的名称是否追加写入文件。

注意:在使用 FileOutputStream 创建指定文件对象的时候,如果不在文件名后面加上 true,原有的文件内容会被清空,如果加上 true 就是在原文件内容上追加写。

案例如下:

执行完try(OutputStream outputStream = new FileOutputStream("./text.txt"))后变成:

2.2 write 方法详解:

和 read 一样有三种版本,并且没有返回值,这里就只演示版本二(带byte 数组)。

  • 版本二:一次 write 若干字节。会把参数数组里所有的字节都写入文件中。

代码案例如下:

java 复制代码
public class demo5 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try(OutputStream outputStream = new FileOutputStream("./text.txt")){
            byte[] bytes = new byte[4];
            for(int i = 0;i < 4;i++){
                bytes[i] = (byte)(97 + i);//对应是字符 abcd
            }
            outputStream.write(bytes);
            outputStream.flush();//不要忘记,flush 刷新缓存
        }
    }
}

案例演示结果:

2.3 利用 PrintWriter 进行写操作:

注意:OutputStream 也有 close 操作,这里没有单独写,是因为使用和注意点都一样。

上述,我们其实已经完成输出工作,但总是有所不方便,我们接来下将 OutputStream 处理下,使用 PrintWriter 类来完成输出,因为 PrintWriter 类中提供了我们熟悉的 print/println/printf 方法。

案例演示如下:

java 复制代码
public class demo6 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try(OutputStream outputStream = new FileOutputStream("./text.txt")){
            try(PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream)){
                printWriter.print("abcd");
                printWriter.flush();
            }
        }
    }
}

案例演示结果:

还有一个对应的字符写类 Writer 使用的方法是一样的,就不再赘述了。

三、小程序练习

我们学会了文件的基本操作 + 文件内容读写操作,接下来,我们实现一些小工具程序,来锻炼我们的能力。

3.1 程序1:

  • 程序要求:扫描指定目录,并找到名称中包含指定字符的所有普通文件(不包含目录),并且后续询问用户是否要删除该文件。

步骤如下:

  1. 提示用户输入
  2. 找到名称包含指定字符的所有普通文件
  3. 是否删除

源码如下(有详细注释):

java 复制代码
import java.io.*;
import java.util.*;

//扫描指定⽬录,并找到名称中包含指定字符的所有普通⽂件(不包含⽬录),并且后续询问⽤⼾是否
//要删除该⽂件
public class demo1 {
    static Scanner in = new Scanner(System.in);
    public static void main(String[] args) {
        //1提示用户输入
        System.out.println("请输入要查找的文件目录:");
        String dirName = in.next();
        List<File> result = new ArrayList<>();
        //2找到名称包含指定字符的所有普通文件
        File file = new File(dirName);
        //判断输入是否合法
        if(!file.isDirectory()){
            System.out.println("输入的目录不存在");
            return;
        }
        System.out.println("请输入要查找的指定字符:");
        String searchWord = in.next();
        searchFile(file,searchWord,result);
        System.out.println("一共找到了" + result.size() + "种结果");
        for(int i = 0;i < result.size();i++){
            System.out.println((i + 1) + "号:" + result.get(i).getAbsolutePath());
        }
        List<Integer> list = new ArrayList<>();//存储用来删除的下标
        System.out.println("请输入要删除第几号文件(输入0停止删除):");
        int y = in.nextInt();
        while(y != 0){
            y--;
            if(!result.get(y).exists()){
                System.out.println("已经被删除过来");
            }else{
                result.get(y).delete();
                System.out.println("删除成功");
            }
            y = in.nextInt();
        }

    }
    //查找目录底下的所有文件
    public static void searchFile(File file,String searchWord,List<File> result){
        if(file == null) return;//递归出口
        File[] files = file.listFiles();//返回目录底下的文件
        for(int i = 0;i < files.length;i++){
            if(files[i].isDirectory()){//目录的情况
                searchFile(files[i],searchWord,result);
            }else{
                //走到这里说明是普通文件
                //找文件名字是否包含关键字
                if(searchWord(files[i],searchWord)){
                    //包含关键字的情况
                    result.add(files[i]);
                }
            }
        }
    }
    //查找文件名是否包含关键字
    private static boolean searchWord(File file, String searchWord) {
        String fileName = file.getName();
        return fileName.contains(searchWord);
    }
}

程序运行结果如下:可以在电脑上单独创建一个文件夹来测试。

3.2 程序2:

  • 程序要求:进行普通文件的复制。

步骤如下:

  1. 提示用户输入
  2. 检查输入是否合法
  3. 进行复制

源码如下:

java 复制代码
import java.util.*;
import java.io.*;

//进⾏普通⽂件的复制
public class demo1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        //1.提示读入
        System.out.println("请输入要复制的文件");
        String srcFileRoot = in.next();
        //检查输入是否合法
        File srcFile = new File(srcFileRoot);
        if (!srcFile.isFile()) {
            System.out.println("输入的不是普通文件路径");
            return;
        }
        //已经是文件了
        System.out.println("请输入要复制到的文件路径");
        String destFileRoot = in.next();
        File destFile = new File(destFileRoot);
        //检查输入是否合法
        if (destFile.isDirectory()) {
            System.out.println("输入的不是普通文件(路径)");
            return;
        }
        //进行复制
        copyFile(srcFile, destFile);
        System.out.println("复制完毕");
    }
    //复制文件
    public static void copyFile(File srcFile, File destFile) throws IOException {
        try (InputStream inputStream = new FileInputStream(srcFile)) {
            try (OutputStream outputStream = new FileOutputStream(destFile)) {
                byte[] bytes = new byte[1024];
                while (true) {
                    int n = inputStream.read(bytes);
                    if (n == -1) break;
                    outputStream.write(bytes, 0, n);//起点和要复制的长度
                }
                outputStream.flush();
            }
        }
    }
}

程序运行结果如下:

3.3 程序3:

  • 程序要求:扫描指定目录,并找到名称或者内容中包含指定字符的所有普通文件(不包含目录)。

步骤如下:

  1. 提示读入数据
  2. 检查输入是否合法
  3. 查找指定文件

源码如下:

java 复制代码
//案例三
//目的:扫描指定⽬录,并找到内容中包含指定字符的所有普通⽂件(不包含⽬录)
import java.util.*;
import java.io.*;
public class demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        //提示读入数据
        System.out.println("请输入要搜索的目录:");
        String dirRoot = in.next();
        File dirFile = new File(dirRoot);
        if(!dirFile.isDirectory()){
            System.out.println("目录输入错误");
            return;
        }
        System.out.println("请输入要查找的指定内容");
        String serWord = in.next();
        //查找指定文件
        searchFile(dirFile,serWord);
    }

    private static void searchFile(File dirFile,String serWord) {
        File[] files = dirFile.listFiles();
        //这里不用判断为空
        for(int i = 0;i < files.length;i++){
            if(files[i].isFile()){
                //查找指定内容
                searchWord(files[i],serWord);
            }else if(files[i].isDirectory()){
                //递归进行查找
                searchFile(files[i],serWord);
            }
        }
    }
    private static void searchWord(File file, String serWord) {
        //查找文件内容
        StringBuilder sd = new StringBuilder();
        try(InputStream inputStream = new FileInputStream(file)){
            //读取数据
            while(true){
                int n = inputStream.read();
                if(n == -1) break;
                sd.append((char)n);
            }
            if(sd.indexOf(serWord) >= 0){
                //找到了
                System.out.println("文件路径为:" + file.getAbsolutePath());
            }
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

程序运行结果如下:

结语:
其实写博客不仅仅是为了教大家,同时这也有利于我巩固知识点,和做一个学习的总结,由于作者水平有限,对文章有任何问题还请指出,非常感谢。如果大家有所收获的话还请不要吝啬你们的点赞收藏和关注,这可以激励我写出更加优秀的文章。

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