【JavaEE精炼宝库】文件操作（2）——文件内容读写 | IO流

gobeyye2024-07-15 21:26

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 inputStream 的 close 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) 将 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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