Javaee:IO和文件操作

文章目录

一、文件
- 1.1文件的概念
- 1.2文件的元信息
- 1.3树型结构组织和目录
- [1.4 文件路径](#1.4 文件路径)
- 1.5文件的种类
二、操作文件(java)
- [2.1 属性](#2.1 属性)
- 2.2构造方法
- 2.3方法
- 三、文件的读写操作
- - 3.1概念：
  - 3.1.1字节流
  - - InputSteam
    - [InputStream 的常用方法](#InputStream 的常用方法)
    - OutputStream
    - [OutputStream 的常用方法](#OutputStream 的常用方法)
  - 3.1.1字符流
  - - Reader
    - Reader的常用方法
    - Writer
    - [Writer 的常用方法](#Writer 的常用方法)
  - Scanner和PrintWriter工具类
  - - [Scanner 读取文件中的字符](#Scanner 读取文件中的字符)
    - - 常用方法
    - [PrintWriter 写入文件中的字符](#PrintWriter 写入文件中的字符)
    - - 常用方法

一、文件

1.1文件的概念

广义：在操作系统中会把很多软件资源和硬盘设备抽象成"文件"

狭义：存储在硬盘上的文件

在生活中，大多涉及到的是狭义上的文件，所以这里围绕的也是狭义的文件概念所展开

1.2文件的元信息

文件的元信息：描述文件属性的数据，但不涉及文件的实际内容，元信息帮助操作系统和应用程序管理和识别文件。

常见的文件元信息有

文件名

文件类型

文件大小

创建时间

访问时间

文件权限

...

1.3树型结构组织和目录

在计算机上文件是有操作系统提供的"文件系统"来组织管理的，文件夹或者目录应运而生（用于保存文件的元信息）

Windows上的树型结构组织：

1.4 文件路径

路径用于定位文件或目录在文件系统中的位置，分为两种：

绝对路径 ：从根目录 开始的完整路径，如 /home/user/file.txt（Linux）或 C:\Users\user\file.txt（Windows）。
相对路径 ：相对于当前工作目录 的路径，如 ./file.txt 或 ../folder/file.txt。

基准路径的确定，取决于你程序运行的方式

2.1对于命令行操作，当前的目录就是相对路径的基准

2.2对于在idea运行的项目，所在的目录就是基准

2.3 打jar包，取决于当前执行运行命令的目录

1.5文件的种类

从开发的角度分为两类：

文本文件：字符集编码的文本和按照标准格式保存的文本(字符串)
二进制文件：仅保存二进制数据

注意：所有文件都是二进制的

字符集编码：二进制数据恰好都在码表上能够查到，并且翻译过来的字符能够构成有意义的信息

记事本（所有数据都读到内存中）就是按文本的方式打开，自动进行查码表，翻译

举例：

音频图片视频可执行文件 ------典型的二进制文件

txt 纯文本 .java .c------典型的文本文件

小知识：

文件由于被操作系统进行了管理，所以根据不同的用户，会赋予用户不同的对待该文件的权限，一般地可以认为有可读、可写、可执行权限

二、操作文件(java)

Java中通过 java.io.File 类来对⼀个文件（包括目录）进行抽象的描述。

2.1 属性

修饰符及类型	属性	说明
static String	pathSeparator	依赖于系统的路径分隔符，String类型的表示
static char	pathSeparator	依赖于系统的路径分隔符，char类型的表示

2.2构造方法

签名	说明
`File(File parent, String child)`	根据父目录 + 孩子文件路径，创建一个新的 File`实例。
`File(String pathname)`	根据文件路径创建一个新的 File实例，路径可以是绝对路径或者相对路径。
`File(String parent, String child)`	根据父目录 + 孩子文件路径，创建一个新的 File 实例，父目录用路径表示。

2.3方法

文件路径

修饰符及返回值类型	方法签名	说明
`String`	`getParent()`	返回File对象的父目录文件路径。
`String`	`getName()`	返回File对象的纯文件名称。
`String`	`getPath()`	返回File对象的文件路径。
`String`	`getAbsolutePath()`	返回File对象的绝对路径。
`String`	`getCanonicalPath()`	返回File 对象的修饰过的绝对路径。

文件判断

修饰符及返回值类型	方法签名	说明
`boolean`	`exists()`	判断File对象描述的文件是否真实存在。
`boolean`	`isDirectory()`	判断File对象代表的文件是否是一个目录。
`boolean`	`isFile()`	判断File 对象代表的文件是否是一个普通文件。
`boolean`	`canRead()`	判断用户是否对文件有可读权限。
`boolean`	`canWrite()`	判断用户是否对文件有可写权限。

文件的创建和销毁

修饰符及返回值类型	方法签名	说明
`boolean`	`createNewFile()`	根据File对象，自动创建一个空文件。成功创建后返回 `true`。
`boolean`	`mkdir()`	创建File对象代表的目录。
`boolean`	`mkdirs()`	创建File 对象代表的目录，如果必要，会创建中间目录。
`boolean`	`delete()`	根据 File对象，删除该文件。成功删除后返回 `true`。
`void`	`deleteOnExit()`	根据File 对象，标注文件将被删除，删除动作会到 JVM 运行结束时才会进行。
`boolean`	`renameTo(File dest)`	进行文件改名，也可以视为我们平时的剪切、粘贴操作。

三、文件的读写操作

3.1概念：

文件的读写操作通常通过流来实现。流是数据传输的抽象概念，分为字节流 和 字符流。

字节流以字节(Byte)为单位处理数据，适合处理二进制文件；

字符流以字符为单位处理数据，适合处理文本文件。

常见问题：一个中文字符对应多少字节？

在UTF-8中对应三个字节，在GBK中占用两个字节

3.1.1字节流

字节流的核心类是 InputStream 和 OutputStream，它们分别是所有字节输入流和输出流的父类

InputSteam

用于从文件读取数据

InputSteam是抽象类，不能直接new对象，

提供了一个子类FileInputStream，可以进行读取操作

InputStream 的常用方法

方法	返回值	说明
`int read()`	`int`	读取一个字节，返回读取的字节值（0~255），如果到达文件末尾返回 `-1`。
`int read(byte[] b)`	`int`	读取字节数组，返回实际读取的字节数。
`int read(byte[] b, int off, int len)`	`int`	从字节数组的 `off` 位置开始，读取最多 `len` 个字节。
`void close()`	`void`	关闭输入流，释放资源。

实例

java 复制代码

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class ReadFileExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream("example.txt")) {
            int data;
            while ((data = fis.read()) != -1) { // 每次读取一个字节
                System.out.print((char) data); // 将字节转换为字符输出
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

输出结果：

OutputStream

用于向文件写入数据。

OutputSteam是抽象类，不能直接new对象

提供了一个子类FileOutputStream，可以进行读取操作

默认打开一个文件会先清空，若想不清空，在创建对象时需传入参数true

OutputStream 的常用方法

方法	返回值	说明
`void write(int b)`	`void`	写入一个字节（低 8 位）。
`void write(byte[] b)`	`void`	写入字节数组。
`void write(byte[] b, int off, int len)`	`void`	从字节数组的 `off` 位置开始，写入 `len` 个字节。
`void flush()`	`void`	刷新输出流，强制将缓冲区中的数据写入目标。
`void close()`	`void`	关闭输出流，释放资源。

理解：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。

示例：

java 复制代码

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class OutputStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt")) {
            String content = "Hello, World!";
            fos.write(content.getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

如果 output.txt 文件不存在，程序会创建该文件

输出结果：

3.1.1字符流

字符流是 Java 中用于处理 字符数据 的流，它以字符为单位进行读写操作，适合处理文本文件（如 .txt、.csv 等）。字符流的核心类是 Reader 和 Writer

字符流默认使用 平台默认的字符编码（如 Windows 上是 GBK，Linux 上是 UTF-8）

Reader

Reader是抽象类，不能直接new对象

提供了子类FileReader，从文件中读取字符数据

Reader的常用方法

方法	返回值	说明
`int read()`	`int`	读取一个字符，返回字符的 Unicode 值，如果到达文件末尾返回 `-1`。
`int read(char[] cbuf)`	`int`	读取字符数组，返回实际读取的字符数。
`int read(char[] cbuf, int off, int len)`	`int`	从字符数组的 `off` 位置开始，读取最多 `len` 个字符。
`void close()`	`void`	关闭输入流，释放资源

示例：

java 复制代码

import java.io.*;
public class reader {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        try(Reader reader=new FileReader("./text.txt")){
            while(true){
                int read = reader.read();
                if(read==-1){
                    break;
                }
                System.out.println((char) read);
            }

        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

输出结果：

Writer

向文件或目标写入字符数据。

默认打开一个文件会先清空，若想不清空，在创建对象时需传入参数true

Writer是抽象类，不能直接new对象

提供了子类FileWriter，从文件中读取字符数据

Writer 的常用方法

方法	返回值	说明
`void write(int c)`	`void`	写入一个字符。
`void write(char[] cbuf)`	`void`	写入字符数组。
`void write(char[] cbuf, int off, int len)`	`void`	从字符数组的 `off` 位置开始，写入 `len` 个字符。
`void write(String str)`	`void`	写入字符串。
`void write(String str, int off, int len)`	`void`	从字符串的 `off` 位置开始，写入 `len` 个字符。
`void flush()`	`void`	刷新输出流，强制将缓冲区中的数据写入目标。
`void close()`	`void`	关闭输出流，释放资源。

示例：

java 复制代码

public class writer {
    public static void main(String[] args) {
        try(Writer writer=new FileWriter("./output.txt")){
            writer.write("HEllo world");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

输出结果：

注意：操作完成后，务必关闭流以释放资源

使用缓冲流可以提高读写效率

Scanner和PrintWriter工具类

Scanner 读取文件中的字符

Scanner 是一个基于正则表达式的文本扫描器，可以方便地从文件、字符串或输入流中读取数据。

常用方法

方法	返回值	说明
`Scanner(File source)`	-	从文件中创建 Scanner对象。
`Scanner(InputStream source)`	-	从输入流中创建 Scanner对象。
`Scanner(String source)`	-	从字符串中创建 Scanner对象。
`boolean hasNext()`	`boolean`	判断是否还有下一个输入项。
`String next()`	`String`	读取下一个输入项（以空格为分隔符）。
`String nextLine()`	`String`	读取下一行内容。
`int nextInt()`	`int`	读取下一个整数。
`double nextDouble()`	`double`	读取下一个浮点数。
`void close()`	`void`	关闭 Scanner对象。

使用 Scanner 读取文件

java 复制代码

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.util.Scanner;

public class ScannerExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (Scanner scanner = new Scanner(new File("input.txt"))) {
            while (scanner.hasNextLine()) { // 判断是否还有下一行
                String line = scanner.nextLine(); // 读取一行
                System.out.println(line);
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

输出结果：

PrintWriter 写入文件中的字符

PrintWriter 是一个字符输出流，用于将格式化的文本写入文件或输出流。它支持自动刷新和格式化输出。

使用 PrintWriter 写入文件

java 复制代码

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.PrintWriter;

public class PrintWriterExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (PrintWriter writer = new PrintWriter(new File("output.txt"))) {
            writer.println("Hello, World!"); // 写入一行
            writer.printf("This is a number: %d\n", 123); // 格式化写入
            writer.println("这是中文字符。");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

输出结果：

常用方法

方法	返回值	说明
`PrintWriter(File file)`	-	创建 PrintWriter`对象，写入文件。
`PrintWriter(OutputStream out)`	-	创建 PrintWriter`对象，写入输出流。
`PrintWriter(Writer writer)`	-	创建 PrintWriter 对象，写入字符流。
`void print(String s)`	`void`	写入字符串。
`void println(String s)`	`void`	写入字符串并换行。
`void printf(String format, Object... args)`	`void`	格式化写入字符串。
`void flush()`	`void`	刷新输出流，强制将缓冲区中的数据写入目标。
`void close()`	`void`	关闭输出流，释放资源。

文件存储在硬盘上

目录也是文件，操作系统通过树形结构组织目录和文件

通过路径识别定位到具体的文件（相对路径和绝对路径）

文件分为文本和二进制