学习文件IO，让你从操作系统内核的角度去理解输入和输出（Java实践篇）

邂逅岁月2024-08-25 20:28

本篇会加入个人的所谓鱼式疯言

❤️❤️❤️鱼式疯言:❤️❤️❤️此疯言非彼疯言

而是理解过并总结出来通俗易懂的大白话,

小编会尽可能的在每个概念后插入鱼式疯言,帮助大家理解的.

🤭🤭🤭可能说的不是那么严谨.但小编初心是能让更多人能接受我们这个概念 ！！！

引言

在数字化时代，数据的存储、访问与处理已成为推动科技进步与社会发展的核心动力。

想象一下，从个人电脑的文档管理到企业级的数据中心，从智能手机上的照片备份到云端服务的海量数据存储，无一不依赖于一个关键而基础的技术------ 文件输入输出（File IO） 。

文件IO，作为连接数据世界与现实世界的桥梁，其重要性不言而喻。它不仅关乎数据的安全与效率，更是各类应用程序、操作系统乃至整个信息技术架构的基石。

让我们一同踏入这场探索之旅，揭开文件IO技术的神秘面纱，共同见证数据如何在指尖流转，成为推动世界前行的强大力量。

本篇文章中我们讲学习到以下内容

目录

  1. 文件系统操作

  2. 文件内容操作

  3. 文件综合运用操作

一. 文件系统操作

对于一个文件来说，我们可以得到一个文件的各种属性： 文件名，文件目录，文件路径。这里的就涉及到文件系统操作。

1. File类

在 Java标准库 中就封装了一个 FIle类 来获取文件的各种信息和属性
来自 java.io.File 这个包。

2. 常用方法

而作为一个后端开发的程序猿我们只需要了解 Java标准库 中的 File 类 中常用的几个方法即可：

  • 得到该 对象的文件名和上一个路径的文件
  • 得到该 对象的路径
  • 判断该对象是否是 绝对路径 或者 是否是一个目录
  • 判断该对象是否是 一个文件
  • 得到该目录下的 所有文件和目录

3. 代码演示

java 复制代码 
package FileDemo;

import java.io.File;
import java.io.IOException;



public class MyFileTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        File file = new File("./demo.txt");

//        得到文件的绝对路径
        System.out.println(file.getAbsoluteFile());

//        判断是否是目录
        if (file.isDirectory()) {
            System.out.println("是目录!");
        } else {
            System.out.println("不是目录！");
        }

//        判断是否是路径
        if (file.isAbsolute()) {
            System.out.println("是路径!");
        } else {
            System.out.println("不是路径！");
        }

//        得到上一级的文件
        File[] files = file.getParentFile().listFiles();


//        开始遍历
        for (File f : files) {
//           判断是否是文件
            if (f.isFile()) {
                System.out.println(f.getName());
            }
        }


    }
}

在上面的演示中

主要分为两部进行

  1. 文件对象的实例
java 复制代码 
File file = new File("./demo.txt");
  1. 进行各种文件系统操作
java 复制代码 
//        得到文件的绝对路径
        System.out.println(file.getAbsoluteFile());

等... 这些操作将在下面内容中结合 文件内容操作 一起配合使用~

鱼式疯言

  1. 使用 File 类来实例化对象 时， 也是会成功的，

但需要判断的是是否是 符合要求 的 目录 或 路径 。
2. 需要抛出 异常 IOException 这个异常, 并且导入 Java.io.IOException 这个包.

二. 文件内容操作

在文件内容操作的之前，小伙伴们必须先了解一下流对象，以及流对象的表示形式。

1. 流对象

什么是流 ？ ？ ？

流可以说水流，气流等...

但在文件IO这里，流的作用主要是处理各种各样的文件形式而形成的一种 统一的概念 。

而流分为两种：

1） 字节流

2） 字符流

<1>. 字节流

字节流的含义就好比现在你有一百个字节数据

如果一个字节一个字节取，就需要取一百次；

如果五个字节五个字节取，就需要取二十次；

如果十个字节十个字节取，就需要取十次；

如果二十个字节二十个字节取，就需要取五次；

如果一百个字节一百个字节取，只需取一次。

这就是字节流，先把数据 以字节为基本单位 进行划分，根据 需求 得到每次 需要取出字节的个数 来进行 文件IO内容操作 。

代表的类：

  • 以字节为单位的读操作的类

InputStream

  • 以字节为单位的写操作的类

OutputStream

<2>. 字符流

字符流的含义就好比现在你有一百个字符数据

如果一个字符一个字节取，就需要取一百次；

如果五个字符五个字节取，就需要取二十次；

如果十个字符十个字节取，就需要取十次；

如果二十个字符二十个字节取，就需要取五次；

如果一百个字符一百个字节取，只需取一次。

字符流是以字符为 基本单位对文件内容进行划分并操作。

代表的类：

  • 以字符为单位的读操作的类：
    Reader

  • 以字符为单位的写操作的类：
    Writer

2. 字符流代码演示

<1>. 读操作

java 复制代码 
package MyIODemo;

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.io.Reader;

public class ReaderDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 实例化字符流读操作的FileReader类
        // 打开文件
        Reader reader = new FileReader("demo1.txt");


//        利用文件流对文件进行读操作
//        通过循环遍历每次读的字符
        while(true) {

            // 将每次读到的字符 用 n 来接收
            int n = reader.read();

            // 一旦返回 -1 说明读取到文件的最后一个位置，读取完毕
            if(n== -1) {
                break;
            }

            // 转化为字符并打印输出
            char buffer = (char) n;
            System.out.print(buffer);
        }


//        关闭文件流
        reader.close();
    }
}

读操作 用到的 Reader类 来自 java.io.Reader 这个包, 而且需要抛出 IOException 这个类.

鱼式疯言

总结一 :

文件内容操作的流程三部曲:

  1. 打开文件
  2. 读写文件内容
  3. 关闭文件

总结二 :

FileNotFoundException 是进行打开文件是 所需要抛出的异常 , 但属于 IOException , 所以这里我们只需要抛出 IOException 即可。

<2>. 写操作

java 复制代码 
package MyIODemo;


import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.Writer;
import java.util.Scanner;

public class WriterDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

//       打开文件
        Writer writer = new FileWriter("demo1.txt",true);

        Scanner in = new Scanner(System.in);
        String  buffer = in.nextLine();

//        写文件
        writer.write(buffer);


//        关闭文件
        writer.close();

    }
}

结论一 ：

对于 写操作 ， 还是按照三个流程:

  1. 打开文件
  2. 写文件
  3. 关闭文件

结论二：

java 复制代码 
//       打开文件
        Writer writer = new FileWriter("demo1.txt",true);

当我们打开文件时：

FileWriter 方法还设定了 一个参数 ， 这个参数的如果置为 true 就代表不会清空全有数据而是在原有数据的后面进行拼接写入。
如果在参数列表 ==不添加 true 或者置为 false ==， 就会 清空内容，从一个 空文档 开始写入。

鱼式疯言

关于 文件关闭 这件事，小编有话说

在操作系统内核中，每打开一个文件，就会在操作系统中的一个特点的区域： "文件描述符表" 中多一个 项 。
这个 文件描述符表 可以看成是 一个数组 ， 一旦打开文件过多没有及时关闭 ，就会在 文件描述符表中 不断堆积 ， 就会导致出现 文件泄露问题
虽然进程结束，程序会 自动清空文件描述符表中的每一项 ， 但是如果程序一直 不结束，就会导致 不可预估的问题 发现。
所以小编在这里建议： 加上 close（） 方法来 释放文件资源 。

3. 字节流代码演示

<1>. 读操作

java 复制代码 
package MyIODemo;


import java.io.*;
import java.util.Scanner;




/**
 * 基本版本的读入文件
 */
public class StreamTest {
    public static void main(String[] args) {
        try(InputStream inputStream = new FileInputStream("./demo.txt")){
                while(true) {
                    byte[] buffer = new byte[1024];
                    int flg = inputStream.read(buffer);
                    if(flg == -1) {
                        break;
                    }

                    for (int i = 0; i < flg; i++) {
                        System.out.print((char) buffer[i]);
                    }

                }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这里字节流的读操作

  1. 在 打开文件 时

小编利用了 try() catch {} 进行操作。
利用 try （打开文件） , 在这个括号打开文件 在{} 内生效，出来{} 就会自动关闭 文件流 。 这样就可以省去手动 close（）关闭文件 。

java 复制代码 
byte[] buffer = new byte[1024];
 int flg = inputStream.read(buffer);
  1. 在读文件时，我们就需要注意声明一个 byte[] 类型 的数组， 用来 存储文件中的数据 ， 只需要放入 read 的参数中 即可填充 ， 而 flg 的这个返回值就是作为 数组实际填充 的大小， 如果一旦 flg = -1 时， 就说明数据已经返回结束了。

其他操作和上面字符流大体一致，小编在这就不赘述啦 💖 💖

鱼式疯言

注意事项：

只有这种特定的 打开文件类似的操作 才能放入 try （） 的括号内， 且如果要放 多行 的话，就需要用 ; 号来隔开。 作用域就是在 { } 。

<2>. 写操作

java 复制代码 
package MyIODemo;


import java.io.*;
import java.util.Scanner;



/**
 * 基本版本的写入文件
 */
class StreamTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        try(OutputStream outputStream = new FileOutputStream("./demo.txt",true)) {
            byte[] buffer = {97,98,99};
            outputStream.write(buffer);

        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();

        }
    }
}

字节流的写操作也大同小异，小编在这里就不赘述， 小伙伴好好理解即可。

三. 文件综合运用操作

学会了文件系统和文件内容的各个基础操作，下面小编就举出两个实际的案例给小伙伴演示下两者结合的秒出哦 ， 可千万别眨眼哦 💖 💖 💖 💖

1. 找到指定文件确认是否删除

<1>. 逻辑分析

  1. 首先： 先确认该文件的路径
  2. 其次： 在 路径合法 的情况下， 把每个文件目录取出进行递归查找
  3. 最后：在是合法文件的提前下， 判断是否含有 该文件名 ，一旦含有就选择 是否需要删除

<2>. 代码展示

java 复制代码 
/**
 * 查找指定文件并且删除
 *
 */

package MyIODemo;


import java.io.*;
import java.util.Scanner;


class StreamTest4 {
    public static void main(String[] args) {
        // 确定路径
        System.out.print("请输入指定路径: ");
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        String path = in.next();

        // 转化成路径
        File  pathRoot = new File(path);

//        判断是否是合法路径
        if(!pathRoot.isDirectory()) {
            System.out.println("不是合法路径！");
            return;
        }

        // 输入指定文件
        System.out.print("请输入指定的文件的关键字: ");
        String key = in.next();

        // 进行递归
        scan(pathRoot, key);
    }

    private static void scan(File pathRoot, String key) {
        // 判断当前路径是否合法
        if(!pathRoot.isDirectory()) {
            return;
        }

        // 合法的情况下取出当前所以的路径
        File[] files = pathRoot.getAbsoluteFile().listFiles();


        // 多加一层判断
        if (files== null || files.length == 0) {
            return;
        }

        // 深度优先遍历 所以的文件路径
        for(File file : files) {
            if(file.isFile()) {
//                是文件的话就开始判断是不是指定文件
//                然后进行删除
                delete(file, key);

            } else {
                // 继续往下递归
                scan(file,key);
            }
        }

    }

    private static void  delete(File file, String key) {
        if(file.getName().contains(key)) {
            System.out.println("请确定是否删除该文件:" + file.getAbsoluteFile() + " Y/y -> 是, N/n -> 否 :  ");
            Scanner in = new Scanner(System.in);
            String  str = in.next();

            if(str.equals("y") || str.equals("Y")) {
                file.delete();
                System.out.println("删除成功！");
            } else {
                System.out.println("删除失败,正在退出...");

            }
        }
    }

}

2. 进行文件的复制

<1>. 逻辑分析

  1. 首先输入第一个字符串为 源文件 ， 判断是否是 合法文件 。
  2. 其次输入第二个字符串为 目标文件 ， 判断是否是 合法文件。
  3. 最后在 try catch 中实例化 字节输出和输入流 ，先对源文件进行 读操作 ， 然后再对目标文件进行 写操作。当源文件 读取结束 ，目标文件也就完成了 拷贝。

<2>. 代码展示

java 复制代码 
/**
 *
 * 将一个文件拷贝到另外一个文件
 *
 */


import java.io.*;
import java.util.Scanner;


class StreamTest5 {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.print("请输入源文件路径: ");
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        String path = in.next();
        File curPath = new File(path);

        // 判断是否合法路径
        // 是否是正确的文件
        if(!curPath.isFile()) {
            System.out.println("源文件非法!");
            return;
        }


        // 判断是否合法
        System.out.print("请输入目标文件的路径: ");
         path = in.next();
         File descPath = new File(path);
         if (!curPath.getParentFile().isDirectory()) {
             System.out.println("目标文件路径非法");
            return;
         }

         // 开始进行读入 和写出
        try (InputStream inputStream = new FileInputStream(curPath) ;
        OutputStream outputStream = new FileOutputStream(descPath)) {
            byte[] buffer = new byte[1024];
            // 从源文件读入, 写出到目标文件
            while(true) {

//               读入
               int n = inputStream.read(buffer);
               if(n==-1) {
                   break;
               }

               // 写出
               outputStream.write(buffer,0,n);
            }

            System.out.println("拷贝成功! ");

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }


    }
}

总结

  • . 文件系统操作： 利用 File 这个类对文件的 路径，目录，判断 进行各种操作。

  • . 文件内容操作： 熟悉了 文件流 的 字节流和 字符流 的 概念理解 ， 以及对于 FileReader , IntputStream 的读操作， 和 FileWriter 和 OutputStream 的 写操作。

  • . 文件综合运用操作: 综合 结合了两种不同的 文件系统操作和文件内容操作 结合学习，实际运用了具体的实际运用中。

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希望我的文章能给各位宝子们带来哪怕一点点的收获就是 小编创作 的最大 动力 💖 💖 💖

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