流与文件 java_流与文件-（java核心技术）

た入场券 2022-11-05 15:59 220阅读 0赞

1.1 流

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1.2 文本输入与输出

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1.2.1 如何写出文本输出

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1.2.2 如何读入文本输入

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1.2.3 以文本格式存储对象

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1.2.4 字符集

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1.3 读写二进制数据

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1.4 ZIP文档

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·Enumeration entries()返回一个Enumeration对象，它枚举了描述这个ZipFile中各个项的ZipEntry对象。·ZipEntry getEntry(String name)返回给定名字所对应的项，或者在没有对应项的时候返回null。参数：name　项名·InputStream getInputStream(ZipEntry ze)返回用于给定项的InputStream。参数：ze　个ZIP文件中的一个ZipEntry·String getName()返回这个ZIP文件的路径。

1.5 对象流与序列化

当你需要存储相同类型的数据时，使用固定长度的记录格式是一个不错的选择。但是，在面向对象程序中创建的对象很少全部都具有相同的类型。例如，你可能有一个称为staff的数组，它名义上是一个Employee记录数组，但是实际上却包含诸如Manager这样的子类实例。我们当然可以自己设计出一种数据格式来存储这种多态集合，但是幸运的是，我们并不需要这么做。Java语言支持一种称为对象序列化(object serialization)的非常通用的机制，它可以将任何对象写出到流中，并在之后将其读回。(你将在本章稍后看到“序列化”这个术语的出处。)为了保存对象数据，首先需要打开一个ObjectOutputStream对象：

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Serializable接口没有任何方法，因此你不需要对这些类做任何改动。在这一点上，它与在第Ⅰ卷第6章中讨论过的Cloneable接口很相似。但是，为了使类可克隆，你仍旧需要覆盖Object类中的clone方法，而为了使类可序列化，你不需要做任何事。\[插图\]注意：你只有在写出对象时才能用writeObject/readObject方法，对于基本类型值，你需要使用诸如writeInt/readInt或writeDouble/readDouble这样的方法。(对象流类都实现了DataInput/DataOutput接口。)在后台，是ObjectOutputStream在浏览对象的所有域，并存储它们的内容。例如，当写出一个Employee对象时，其名字、日期和薪水域都会被写出到输出流中。但是，有一种重要的情况需要考虑：当一个对象被多个对象共享，作为它们各自状态的一部分时，会发生什么呢？为了说明这个问题，我们对Manager类稍微做些修改，假设每个经理都有一个秘书：

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保存这样的对象网络是一种挑战，在这里我们当然不能去保存和恢复秘书对象的内存地址，因为当对象被重新加载时，它可能占据的是与原来完全不同的内存地址。与此不同的是，每个对象都是用一个序列号(serial number)保存的，这就是这种机制之所以称为对象序列化的原因。下面是其算法：·对你遇到的每一个对象引用都关联一个序列号(如图1-6所示)。

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·对于每个对象，当第一次遇到时，保存其对象数据到流中。·如果某个对象之前已经被保存过，那么只写出“与之前保存过的序列号为x的对象相同”。在读回对象时，整个过程是反过来的。·对于流中的对象，在第一次遇到其序列号时，构建它，并使用流中数据来初始化它，然后记录这个顺序号和新对象之间的关联。·当遇到“与之前保存过的序列号为x的对象相同”标记时，获取与这个顺序号相关联的对象引用。\[插图\]注意：在本章中，我们使用序列化将对象集合保存到磁盘文件中，并按照它们被存储的样子获取它们。序列化的另一种非常重要的应用是通过网络将对象集合传送到另一台计算机上。正如在文件中保存原生的内存地址毫无意义一样，这些地址对于在不同的处理器之间的通信也是毫无意义的。因为序列化用序列号代替了内存地址，所以它允许将对象集合从一台机器传送到另一台机器。我们将在第5章讨论远程方法调用时学习序列化的这种用法。程序清单1-3是保存和重新加载Employee和Manager对象网络的代码(有些对象共享相同的表示秘书的雇员)。注意，秘书对象在重新加载之后是惟一的，当newStaff\[1\]被恢复时，它会反映到经理们的secretary域中。程序清单1-3 objectStream/ObjectStreamTest.java

java.io.ObjectOutputStream 1.1·ObjectOutputStream(OutputStream out)创建一个ObjectOutputStream使得你可以将对象写出到指定的OutputStream。·void writeObject(Object obj)写出指定的对象到ObjectOutputStream，这个方法将存储指定对象的类、类的签名以及这个类及其超类中所有非静态和非瞬时的域的值。java.io.ObjectInputStream 1.1·ObjectInputStream(InputStream in)创建一个ObjectInputStream用于从指定的InputStream中读回对象信息。·Object readObject()从ObjectInputStream中读入一个对象。特别是，这个方法会读回对象的类、类的签名以及这个类及其超类中所有非静态和非瞬时的域的值。它执行的反序列化允许恢复多个对象引用。

1.5.1 理解对象序列化的文件格式

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字符串中的Unicode字符被存储为修订过的UTF-8格式。当存储一个对象时，这个对象所属的类也必须存储。这个类的描述包含·类名。·序列化的版本惟一的ID，它是数据域类型和方法签名的指纹。·描述序列化方法的标志集。·对数据域的描述。指纹是通过对类、超类、接口、域类型和方法签名按照规范方式排序，然后将安全散列算法(SHA)应用于这些数据而获得的。

SHA是一种可以为较大的信息块提供指纹的快速算法，不论最初的数据块尺寸有多大，这种指纹总是20个字节的数据包。它是通过在数据上执行一个灵巧的位操作序列而创建的，这个序列在本质上可以百分之百地保证无论这些数据以何种方式发生变化，其指纹也都会跟着变化。(关于SHA的更多细节，可以查看一些参考资料，例如William Stallings所著的《Cryptography and Network Security：Principles and Practice》第5版\[PrenticeHall，2011\]。)但是，序列化机制只使用了SHA码的前8个字节作为类的指纹。即便这样，当类的数据域或方法发生变化时，其指纹跟着变化的可能性还是非常大。在读入一个对象时，会拿其指纹与它所属的类的当前指纹进行比对，如果它们不匹配，那么就说明这个类的定义在该对象被写出之后发生过变化，因此会产生一个异常。在实际情况下，类当然是会演化的，因此对于程序来说，读入较旧版本的对象可能是必需的。我们将在第1.5.4节“版本管理”中讨论这个问题。下面表示了类标识符是如何存储的：

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当然，研究这些编码大概与阅读常用的电话号码簿一样枯燥。了解确切的文件格式确实不那么重要(除非你试图通过修改数据来达到不可告人的目的)，但是对象流对其所包含的所有对象都有详细描述，并且这些充足的细节可以用来重构对象和对象数组，因此了解它还是大有益处的。你应该记住：·对象流输出中包含所有对象的类型和数据域。·每个对象都被赋予一个序列号。·相同对象的重复出现将被存储为对这个对象的序列号的引用。

1.5.2 修改默认的序列化机制

某些数据域是不可以序列化的，例如，只对本地方法有意义的存储文件句柄或窗口句柄的整数值，这种信息在稍后重新加载对象或将其传送到其他机器上时都是没有用处的。事实上，这种域的值如果不恰当，还会引起本地方法崩溃。Java拥有一种很简单的机制来防止这种域被序列化，那就是将它们标记成是transient的。如果这些域属于不可序列化的类，你也需要将它们标记成transient的。瞬时的域在对象被序列化时总是被跳过的。序列化机制为单个的类提供了一种方式，去向默认的读写行为添加验证或任何其他想要的行为。可序列化的类可以定义具有下列签名的方法：

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1.5.3 序列化单例和类型安全的枚举

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1.5.4 版本管理

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一旦这个静态数据成员被置于某个类的内部，那么序列化系统就可以读入这个类的对象的不同版本。如果这个类只有方法产生了变化，那么在读入新对象数据时是不会有任何问题的。但是，如果数据域产生了变化，那么就可能会有问题。例如，旧文件对象可能比程序中的对象具有更多或更少的数据域，或者数据域的类型可能有所不同。在这些情况中，对象流将尽力将流对象转换成这个类当前的版本。

对象流会将这个类当前版本的数据域与流中版本的数据域进行比较，当然，对象流只会考虑非瞬时和非静态的数据域。如果这两部分数据域之间名字匹配而类型不匹配，那么对象流不会尝试将一种类型转换成另一种类型，因为这两个对象不兼容；如果流中的对象具有在当前版本中所没有的数据域，那么对象流会忽略这些额外的数据；如果当前版本具有在流化对象中所没有的数据域，那么这些新添加的域将被设置成它们的默认值(如果是对象则是null，如果是数字则为0，如果是boolean值则是false)。

下面是一个示例：假设我们已经用雇员类的最初版本(1.0)在磁盘上保存了大量的雇员记录，现在我们在Employee类中添加了称为department的数据域，从而将其演化到了2.0版本。图1-8展示了将1.0版的对象读入到使用2.0版对象的程序中的情形，可以看到department域被设置成了null。图1-9展示了相反的情况：一个使用1.0版对象的程序读入了2.0版的对象，可以看到额外的department域被忽略。

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这种处理是安全的吗？视情况而定。丢掉数据域看起来是无害的，因为接收者仍旧拥有它知道如何处理的所有数据，但是将数据域设置为null却有可能并不那么安全。许多类都费尽心思地在其所有的构造器中将所有的数据域都初始化为非null的值，以使得其各个方法都不必去处理null数据。因此，这个问题取决于类的设计者是否能够在readObject方法中实现额外的代码去订正版本不兼容问题，或者是否能够确保所有的方法在处理null数据时都足够健壮。

1.5.5 为克隆使用序列化

序列化机制有一种很有趣的用法：即提供了一种克隆对象的简便途径，只要对应的类是可序列化的即可。其做法很简单：直接将对象序列化到输出流中，然后将其读回。这样产生的新对象是对现有对象的一个深拷贝(deepcopy)。在此过程中，我们不必将对象写出到文件中，因为可以用ByteArrayOutputStream将数据保存到字节数组中。正如程序清单1-4所示，要想得到clone方法，只需扩展SerialCloneable类，这样就完事了。我们应该当心这个方法，尽管它很灵巧，但是它通常会比显式地构建新对象并复制或克隆数据域的克隆方法慢得多。

程序清单1-4 serialClone/SerialCloneTest.java

1.6 操作文件

你已经学习了如何从文件中读写数据，然而文件管理的内涵远远比读写要广。Path和Files类封装了在用户机器上处理文件系统所需的所有功能。例如，可以使用Files类来移除或重命名文件，或者查询文件最后被修改的时间。换句话说，流类关心的是文件的内容，而我们在此处要讨论的类关心的是在磁盘上如何存储文件。

Path和Files是在Java SE 7中新添加进来的类，它们用起来比自JDK 1.0以来就一直使用的File类要方便得多。我们认为这两个类会在Java程序员中流行起来，因此在这里做深度讨论。

1.6.1 Path

Path表示的是一个目录名序列，其后还可以跟着一个文件名。路径中的第一个部件可以是根部件，例如/或C：\\，而允许访问的根部件取决于文件系统。以根部件开始的路径是绝对路径；否则，就是相对路径。例如，我们要分别创建一个绝对路径和一个相对路径；其中，对于绝对路径，我们假设计算机运行的是类Unix的文件系统：

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静态的Paths.get方法接受一个或多个字符串，并将它们用默认文件系统的路径分隔符(类Unix文件系统是/，Windows是\\)连接起来。然后它解析连接起来的结果，如果其表示的不是给定文件系统中的合法路径，那么就抛出InvalidPathException异常。这个连接起来的结果就是一个Path对象。

get方法可以获取包含多个部件构成的单个字符串，例如，可以像下面这样从配置文件中读取路径：

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\[插图\]注意：路径不必对应着某个实际存在的文件，它仅仅只是一个抽象的名字序列。你在接下来的小节中将要看到，当你想要创建文件时，首先要创建一个路径，然后才调用方法去创建对应的文件。

组合或解析路径是司空见惯的操作，调用p.resolve(q)将按照下列规则返回一个路径：·如果q是绝对路径，则结果就是q。·否则，根据文件系统的规则，将“p后面跟着q”作为结果。例如，假设你的应用系统需要查找相对于给定基目录的工作目录，其中基目录是从配置文件中读取的，就像前一个例子一样。

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resolve方法有一种快捷方式，它接受一个字符串而不是路径：

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\[插图\]还有一个很方便的方法resolveSibling，它通过解析指定路径的父路径产生其兄弟路径。例如，如果workPath是/opt/myapp/work，那么下面的调用

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\[插图\]将创建/opt/myapp/temp。resolve的对立面是relativize，即调用p.relativize(r)将产生路径q，对q进行解析会产生r。例如，以“/home/cay”为目标对“/home/fred/myprog”进行相对化操作，会产生“../fred/myprog”，其中，我们假设..表示文件系统中的父目录。

toAbsolutePath方法将产生给定路径的绝对路径，该绝对路径从根部件开始。Path类有许多有用的方法用来将路径断开以及和其他路径进行组合。下面的代码示例展示了其中部分最有用的方法：

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\[插图\]注意：偶尔，你可能需要与遗留系统的API交互，它们使用的是File类而不是Path类。Path类有一个toFile方法，而File类页也有一个toPath方法。java.nio.file.Paths 7·static Path get(String first，String...more)通过连接给定的字符串创建一个路径。java.nio.file.Path 7·Path resolve(Path other)·Path resolve(String other)如果other是绝对路径，那么就返回other；否则，返回通过连接this和other获得的路径。·Path resolveSibling(Path other)·Path resolveSibling(String other)如果other是绝对路径，那么就返回other；否则，返回通过连接this的父路径和other获得的路径。·Path relativize(Path other)返回用this进行解析，相对于other的相对路径。·Path normalize()移除诸如.和..等冗余的路径元素。·Path toAbsolutePath()返回与该路径等价的绝对路径。·Path getParent()返回父路径，或者在该路径没有父路径时，返回null。

·Path getFileName()返回该路径的最后一个部件，或者在该路径没有任何部件时，返回null。·Path getRoot()返回该路径的根部件，或者在该路径没有任何根部件时，返回null。·toFile()从该路径中创建一个File对象。java.io.File.1.0·Path toPath()7从该文件中创建一个Path对象。

1.6.2 读写文件

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java.nio.file.Files 7·static byte\[\]readAllBytes(Path path)·static ListreadAllLines(Path path，Charset charset)读入文件的内容。·static Path write(Path path，byte\[\]contents，OpenOption...options)·static Path write(Path path，Iterablecontents，OpenOption options)将给定内容写出到文件中，并返回path。·static InputStream newInputStream(Path path，OpenOption...options)·static OutputStream newOutputStream(Path path，OpenOption...options)·static BufferedReader newBufferedReader(Path path，Charset charset)·static BufferedWriter newBufferedWriter(Path path，Charset charset，OpenOption...options)打开一个文件，用于读入或写出。

1.6.3 复制、移动和删除文件

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该删除方法还可以用来移除空目录。java.nio.file.Files 7·static Path copy(Path from，Path to，CopyOption...options)·static Path move(Path from，Path to，CopyOption...options)将from复制或移动到给定位置，并返回to。·static void delete(Path path)·static boolean deleteIfExists(Path path)删除给定文件或空目录。第一个方法在文件或目录不存在情况下抛出异常，而第二个方法在这种情况下会返回false。

1.6.4 创建文件和目录

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其中，dir是一个Path对象，prefix和suffix是可以为null的字符串。例如，调用Files.createTempFile(null，“.txt”)可能会返回一个像/tmp/1234405522364837194.txt这样的路径。在创建文件或目录时，可以指定属性，例如文件的拥有者和权限。但是，指定属性的细节取决于文件系统，本书在此不做讨论。

java.nio.file.Files 7·static Path createFile(Path path，FileAttribute...attrs)·static Path createDirectory(Path path，FileAttribute...attrs)·static Path createDirectories(Path path，FileAttribute...attrs)创建一个文件或目录，createDirectories方法还会创建路径中所有的中间目录。·static Path createTempFile(String prefix，String suffix，FileAttribute...attrs)·static Path createTempFile(Path parentDir，String prefix，String suffix，FileAttribute...attrs)·static Path createTempDirectory(String prefix，FileAttribute...attrs)·static Path createTempDirectory(Path parentDir，String prefix，FileAttribute...attrs)在适合临时文件的位置，或者在给定的父目录中，创建一个临时文件或目录。返回所创建的文件或目录的路径。

1.6.5 获取文件信息

下面的静态方法都将返回一个boolean值，表示检查路径的某个属性的结果：·exists·isHidden·isReadable，isWritable，isExecutable·isRegularFile，isDirectory，IsSymbolicLinksize方法将返回文件的字节数：

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getOwner方法将文件的拥有者作为java.nio.file.attribute.UserPrincipal的一个实例返回。所有的文件系统都会报告一个基本属性集，它们被封装在BasicFileAttributes接口中，这些属性与上述信息有部分重叠。基本文件属性包括：·创建文件、最后一次访问以及最后一次修改文件的时间，这些时间都表示成java.nio.file.attribute.FileTime。·文件是常规文件、目录还是符号链接，抑或这三者都不是。·文件尺寸。·文件主键，这是某种类的对象，具体所属类与文件系统相关，有可能是文件的唯一标识符，也可能不是。要获取这些属性，可以调用

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然后从中找到组拥有者、拥有者、组，以及访问权限。我们不会详细讨论其细节，因为这种信息中很多内容在操作系统之间并不具备可移植性。

java.nio.file.Files 7·static boolean exists(Path path)·static boolean isHidden(Path path)·static boolean isReadable(Path path)·static boolean isWriter(Path path)·static boolean isExecutable(Path path)·static boolean isRegularFile(Path path)·static boolean isDirectory(Path path)·static boolean isSymbolicLink(Path path)检查由路径指定的文件的给定属性。·static long size(Path path)获取文件按字节数度量的尺寸。·A readAttributes(Path path，Classtype，LinkOption...options)读取类型为A的文件属性。java.nio.file.attribute.BasicFileAttributes 7·FileTime creationTime()·FileTime lastAccessTime()·FileTime lastModifiedTime()·boolean isRegularFile()

boolean isDirectory()·boolean isSymoblicLink()·long size()·Object filekey()获取所请求的属性。

1.6.6 迭代目录中的文件

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\[插图\]警告：如果使用Windows的glob语法，则必须对反斜杠转义两次：一次为glob语法转义，一次为Java字符串转义：Files.newDirectoryStream(dir，“C：\\\\\\\\”)如果想要访问某个目录的所有子孙成员，可以转而调用walkFileTree方法，并向其传递一个FileVisitor类型的对象，这个对象会得到下列通知：·在遇到一个文件或目录时：FileVisitResult visitFile(T path，BasicFileAttributes attrs)·在一个目录被处理前：FileVisitResult preVisitDirectory(T dir，IOException ex)·在一个目录被处理后：FileVisitResult postVisitDirectory(T dir，IOException ex)·在试图访问文件或目录时发生错误，例如没有权限打开目录：FileVisitResult visitFileFailed(path，IOException)

对于上述每种情况，都可以指定是否希望执行下面的操作：·继续访问下一个文件：FileVisitResult.CONTINUE·继续访问，但是不再访问这个目录下的任何项了：FileVisitResult.SKIP\_SUBTREE·继续访问，但是不再访问这个文件的兄弟文(和该文件在同一个目录下的文件)了：FileVisitResult.SKIP\_SIBLINGS·终止访问：FileVisitResult.TERMINATE当有任何方法抛出异常时，就会终止访问，而这个异常会从walkFileTree方法中抛出。\[插图\]注意：FileVisitor接口是泛化类型，但是你也太可能会使用除FileVisitor之外的东西。walkFileTree方法可以接受FileVisitor类型的参数，但是Path并没有多少超类型。便捷类SimpleFileVisitor实现了FileVisitor接口，但是其除visitFileFailed方法之外的所有方法并不做任何处理而是直接继续访问，而visitFileFailed方法会抛出由失败导致的异常，并进而终止访问。

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值得注意的是，我们需要覆盖visitFileFailed方法，否则，访问会在遇到不允许打开的目录时立即失败。还应该注意的是，路径的众多属性是作为一个参数传递的。walkFileTree已经不得不通过操作系统调用获得这些属性，因为它需要区分文件和目录。因此，你就不需要再次执行系统调用了。如果你需要在进入或离开一个目录时执行某些操作，那么FileVisitor接口的其他方法就显得非常有用了。例如，在创建目录树的副本时，必须先创建当前目录的副本，然后再向该副本中添加文件的副本。在删除目录树时，需要在移除当前目录的所有文件之后，才能移除该目录。

java.nio.File.Files 7·DirectoryStream newDirectoryStream(Path path)·DirectoryStream newDirectoryStream(Path path，String glob)获取给定目录中可以遍历所有文件和目录的迭代器。第二个方法只接受那些与给定的glob模式匹配的项。·Path walkFileTree(Path start，FileVisitorvisitor)遍历给定路径的所有子孙，并将访问器应用于这些子孙之上。java.nio.file.SimpleFileVisitor7·FileVisitResult visitFile(T path，BasicFileAttributes attrs)在访问文件或目录时被调用，返回CONTINUE、SKIP\_SUBTREE、SKIP\_SIBLINGS和TERMINATE之一，默认实现是不做任何操作而继续访问。·FileVisitResult preVisitDirectory(T dir，BasicFileAttributes attrs)·FileVisitResult postVisitDirectory(T dir，BasicFileAttributes attrs)在访问目录之前和之后被调用，默认实现是不做任何操作而继续访问。·FileVisitResult visitFileFailed(T path，IOException exc)如果在试图获取给定文件的信息时抛出异常，则该方法被调用。默认实现是重新抛出异常，这会导致访问操作以这个异常而终止。如果你想自己访问，可以覆盖这个方法。

1.6.7 ZIP文件系统

![0fbb892441fe13fd1adf7f9eb946cdb9.png][]

这比1.4小节“ZIP文档”中描述的API要好用，它使用的是多个专门处理ZIP文档的新类。java.nio.file.FileSystems 7·static FileSystem newFileSystem(Path path，ClassLoader loader)对所安装的文件系统提供者进行迭代，并且如果loader不为null，那么就还迭代给定的类加载器能够加载的文件系统，返回由第一个可以接受给定路径的文件系统提供者创建的文件系统。默认情况下，对于ZIP文件系统是有一个提供者的，它接受名字以.zip或.jar结尾的文件。java.nio.file.FileSystem 7·static Path getPath(String first，String...more)将给定的字符串连接起来创建一个路径。

1.7 内存映射文件

大多数操作系统都可以利用虚拟内存实现来将一个文件或者文件的一部分“映射”到内存中。然后，这个文件就可以当作是内存数组一样地访问，这比传统的文件操作要快得多。

在本节的末尾，你可以发现一个计算传统的文件输入和内存映射文件的CRC32校验和的程序。在同一台机器上，我们对JDK的jre/lib目录中的37MB的rt.jar文件用不同的方式来计算校验和，记录下来的时间数据如表1-7所示。

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正如你所见，在这台特定的机器上，内存映射比使用带缓冲的顺序输入要稍微快一点，但是比使用RandomAccessFile快很多。

当然，精确的值因机器不同会产生很大的差异，但是很明显，与随机访问相比，性能提高总是很显著的。另一方面，对于中等尺寸文件的顺序读入则没有必要使用内存映射。

java.nio包使内存映射变得十分简单，下面就是我们需要做的。首先，从文件中获得一个通道(channel)，通道是用于磁盘文件的一种抽象，它使我们可以访问诸如内存映射、文件加锁机制以及文件间快速数据传递等操作系统特性。

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然后，通过调用FileChannel类的map方法从这个通道中获得一个ByteBuffer。你可以指定想要映射的文件区域与映射模式，支持的模式有三种：

·FileChannel.MapMode.READ\_ONLY：所产生的缓冲区是只读的，任何对该缓冲区写入的尝试都会导致ReadOnlyBufferException异常。

·FileChannel.MapMode.READ\_WRITE：所产生的缓冲区是可写的，任何修改都会在某个时刻写回到文件中。注意，其他映射同一个文件的程序可能不能立即看到这些修改，多个程序同时进行文件映射的确切行为是依赖于操作系统的。

·FileChannel.MapMode.PRIVATE：所产生的缓冲区是可写的，但是任何修改对这个缓冲区来说都是私有的，不会传播到文件中。

一旦有了缓冲区，就可以使用ByteBuffer类和Buffer超类的方法读写数据了。

缓冲区支持顺序和随机数据访问，它有一个可以通过get和put操作来移动的位置。例如，可以像下面这样顺序遍历缓冲区中的所有字节：

![d797aeb5f80132e0a3c123b79e22b1d3.png][]

用来读入在文件中存储为二进制值的基本类型值。正如我们提到的，Java对二进制数据使用高位在前的排序机制，但是，如果需要以低位在前的排序方式处理包含二进制数字的文件，那么只需调用

![8925f7e8dbb24e7801cd4f0b088d851e.png][]

\[插图\]注意：对CRC算法有一个很精细的解释，请查看http://www.relisoft.com/Science/CrcMath.html。CRC计算的细节并不重要，我们只是将它作为一个有用的文件操作的实例来使用。应该像下面这样运行程序：

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程序清单1-5 memoryMap/MemoryMapTest.java

java.io.FileInputStream 1.0·FileChannel getChannel()1.4返回用于访问这个流的通道。java.io.FileOutputStream 1.0·FileChannel getChannel()1.4返回用于访问这个流的通道。java.io.RandomAccessFile1.0·FileChannel getChannel()1.4返回用于访问这个流的通道。java.nio.channels.FileChannel 1.4·static FileChannel open(Path path，OpenOption...optioins)7打开指定路径的文件通道，默认情况下，通道打开时用于读入。参数：path　打开通道的文件所在的路径options　StandardOpenOption枚举中的WRITE、APPEND、TRUNCATE\_EXISTING、CREATE值·MappedByteBuffer map(FileChannel.MapMode mode，long position，long size)将文件的一个区域映射到内存中。参数：mode　FileChannel.MapMode类中的常量READ\_ONLY、READ\_WRITE、或PRIVATE之一position　映射区域的起始位置size　映射区域的大小

java.nio.Buffer 1.4·boolean hasRemaining()如果当前的缓冲区位置没有到达这个缓冲区的界限位置，则返回true。·int limit()返回这个缓冲区的界限位置，即没有任何值可用的第一个位置。java.nio.ByteBuffer 1.4·byte get()从当前位置获得一个字节，并将当前位置移动到下一个字节。·byte get(int index)从指定索引处获得一个字节。·ByteBuffer put(byte b)向当前位置推入一个字节，并将当前位置移动到下一个字节。返回对这个缓冲区的引用。·ByteBuffer put(int index，byte b)向指定索引处推入一个字节。返回对这个缓冲区的引用。·ByteBuffer get(byte\[\]destination)·ByteBuffer get(byte\[\]destination，int offset，int length)用缓冲区中的字节来填充字节数组，或者字节数组的某个区域，并将当前位置向前移动读入的字节数个位置。如果缓冲区不够大，那么就不会读入任何字节，并抛出BufferUnderflow Exception。返回对这个缓冲区的引用。参数：destination　要填充的字节数组

offset　要填充区域的偏移量length　要填充区域的长度·ByteBuffer put(byte\[\]source)·ByteBuffer put(byte\[\]source，int offset，int length)将字节数组中的所有字节或者给定区域的字节都推入缓冲区中，并将当前位置向前移动写出的字节数个位置。如果缓冲区不够大，那么就不会读入任何字节，并抛出BufferUnderflow Exception。返回对这个缓冲区的引用。参数：source　要写出的数组offset　要写出区域的偏移量length　要写出区域的长度·Xxx getXxx()·Xxx getXxx(int index)·ByteBuffer putXxx(xxx value)·ByteBuffer putXxx(int index，xxx value)获得或放置一个二进制数。Xxx是Int、Long、Short、Char、Float或Double中的一个。·ByteBuffer order(ByteOrder order)·ByteOrder order()设置或获得字节顺序，order的值是ByteOrder类的常量BIG\_ENDIAN或LITTLE\_ENDIAN中的一个。·static ByteBuffer allocate(int capacity)构建具有给定容量的缓冲区。

·static ByteBuffer wrap(byte\[\]values)构建具有指定容量的缓冲区，该缓冲区是对给定数组的包装。·CharBuffer asCharBuffer()构建字符缓冲区，它是对这个缓冲区的包装。对该字符缓冲区的变更将在这个缓冲区中反映出来，但是该字符缓冲区有自己的位置、界限和标记。java.nio.CharBuffer 1.4·char get()·CharBuffer get(char\[\]destination)·CharBuffer get(char\[\]destination，int offset，int length)从这个缓冲区的当前位置开始，获取一个char值，或者一个范围内的所有char值，然后将位置向前移动越过所有读入的字符。最后两个方法将返回this。·CharBuffer put(char c)·CharBuffer put(char\[\]source)·CharBuffer put(char\[\]source，int offset，int length)·CharBuffer put(String source)·CharBuffer put(CharBuffer source)从这个缓冲区的当前位置开始，放置一个char值，或者一个范围内的所有char值，然后将位置向前移动越过所有被写出的字符。当放置的值是从CharBuffer读入时，将读入所有剩余字符。所有方法将返回this。

1.7.1 缓冲区数据结构

在使用内存映射时，我们创建了单一的缓冲区横跨整个文件或我们感兴趣的文件区域。我们还可以使用更多的缓冲区来读写大小适度的信息块。

本节将简要地介绍Buffer对象上的基本操作。缓冲区是由具有相同类型的数值构成的数组，Buffer类是一个抽象类，它有众多的具体子类，包括ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、IntBuffer、LongBuffer和ShortBuffer。

\[插图\]注意：StringBuffer类与这些缓冲区没有关系。

在实践中，最常用的将是ByteBuffer和CharBuffer。如图1-10所示，每个缓冲区都具有：

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·一个容量，它永远不能改变。·一个读写位置，下一个值将在此进行读写。·一个界限，超过它进行读写是没有意义的。·一个可选的标记，用于重复一个读入或写出操作。这些值满足下面的条件：0≤标记≤位置≤界限≤容量使用缓冲区的主要目的是执行“写，然后读入”循环。假设我们有一个缓冲区，在一开始，它的位置为0，界限等于容量。我们不断地调用put将值添加到这个缓冲区中，当我们耗尽所有的数据或者写出的数据量达到容量大小时，就该切换到读入操作了。这时调用flip方法将界限设置到当前位置，并把位置复位到0。现在在remaining方法返回正数时(它返回的值是“界限-位置”)，不断地调用get。在我们将缓冲区中所有的值都读入之后，调用clear使缓冲区为下一次写循环做好准备。clear方法将位置复位到0，并将界限复位到容量。如果你想重读缓冲区，可以使用rewind或mark/reset方法，详细内容请查看API注释。要获取缓冲区，可以调用诸如ByteBuffer.allocate或ByteBuffer.wrap这样的静态方法。然后，可以用来自某个通道的数据填充缓冲区，或者将缓冲区的内容写出通道中。例如：

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这是一种非常有用的方法，可以替代随机访问文件。java.nio.Buffer 1.4·Buffer clear()通过将位置复位到0，并将界限设置到容量，使这个缓冲区为写出做好准备。返回this。·Buffer flip()通过将界限设置到位置，并将位置复位到0，使这个缓冲区为读入做好准备。返回this。·Buffer rewind()通过将读写位置复位到0，并保持界限不变，使这个缓冲区为重新读入相同的值做好准备。返回this。·Buffer mark()将这个缓冲区的标记设置到读写位置，返回this。·Buffer reset()将这个缓冲区的位置设置到标记，从而允许被标记的部分可以再次被读入或写出，返回this。·int remaining()返回剩余可读入或可写出的值的数量，即界限与位置之间的差异。·int position()·void position(int newValue)返回这个缓冲区的位置。·int capacity()返回这个缓冲区的容量。

1.7.2 文件加锁机制

考虑一下多个同时执行的程序需要修改同一个文件的情形，很明显，这些程序需要以某种方式进行通信，不然这个文件很容易被损坏。文件锁可以解决这个问题，它可以控制对文件或文件中某个范围的字节的访问。

假设你的应用程序将用户的偏好存储在一个配置文件中，当用户调用这个应用的两个实例时，这两个实例就有可能会同时希望写这个配置文件。在这种情况下，第一个实例应该锁定这个文件，当第二个实例发现这个文件被锁定时，它必须决策是等待直至这个文件解锁，还是直接跳过这个写操作过程。

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如果shared标志为false，则锁定文件的目的是读写，而如果为true，则这是一个共享锁，它允许多个进程从文件中读入，并阻止任何进程获得独占的锁。并非所有的操作系统都支持共享锁，因此你可能会在请求共享锁的时候得到的是独占的锁。调用FileLock类的isShared方法可以查询你所持有的锁的类型。

\[插图\]注意：如果你锁定了文件的尾部，而这个文件的长度随后增长超过了锁定的部分，那么增长出来的额外区域是未锁定的，要想锁定所有的字节，可以使用Long.MAX\_VALUE来表示尺寸。

要确保在操作完成时释放锁，与往常一样，最好在一个try语句中执行释放锁的操作：

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请记住，文件加锁机制是依赖于操作系统的，下面是需要注意的几点：·在某些系统中，文件加锁仅仅是建议性的，如果一个应用未能得到锁，它仍旧可以向被另一个应用并发锁定的文件执行写操作。·在某些系统中，不能在锁定一个文件的同时将其映射到内存中。·文件锁是由整个Java虚拟机持有的。如果有两个程序是由同一个虚拟机启动的(例如Applet和应用程序启动器)，那么它们不可能每一个都获得一个在同一个文件上的锁。当调用lock和tryLock方法时，如果虚拟机已经在同一个文件上持有了另一个重叠的锁，那么这两个方法将抛出OverlappingFileLockException。·在一些系统中，关闭一个通道会释放由Java虚拟机持有的底层文件上的所有锁。因此，在同一个锁定文件上应避免使用多个通道。·在网络文件系统上锁定文件是高度依赖于系统的，因此应该尽量避免。

java.nio.channels.FileChannel 1.4·FileLock lock()在整个文件上获得一个独占的锁，这个方法将阻塞直至获得锁。·FileLock tryLock()在整个文件上获得一个独占的锁，或者在无法获得锁的情况下返回null。·FileLock lock(long position，long size，boolean shared)·FileLock tryLock(long position，long size，boolean shared)在文件的一个区域上获得锁。第一个方法将阻塞直至获得锁，而第二个方法将在无法获得锁时返回null。参数：position　要锁定区域的起始位置size　要锁定区域的尺寸shared　true为共享锁，false为独占锁java.nio.channels.FileLock 1.4·void close()1.7释放这个锁。

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