【Java文件操作】手把手教你拿捏IO 流

野性酷女 2023-10-09 16:14 44阅读 0赞

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> 哈喽，大家好~我是保护小周ღ，本期为大家带来的是 Java 文件操作，理解文件的概念以及，常用的操作文件的类和方法， **FileInputStream 类 和 FileOutputStream , PrintWriter and Scnner, Reader and Wirter** 确定不来看看嘛~  
> 更多精彩敬请期待：保护小周ღ \*★,°\*:.☆(￣▽￣)/$:\*.°★\* ‘

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##  ##

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## 一、文件的基本概念 ##

### 1.1 为什么使用文件 ###

在我们程序中输入的数据一般会随着 main() （主线程）—— 进程的结束而清空，这是因为此时的数据是存放在内存中的，程序结束，内存回收，等我们下次再次运行程序的时候又需要重新输入数据，如果我们想要将数据持续化存储，就必须依托于第三方介质，依托于硬盘，依托于数据库等等Windows中对硬盘中信息的管理和使用是以文件为单位的，Windows系统中推行万物皆文件的模式，这样对整体数据的存储、管理就有了一个统一的规范，降低了管理的复杂度。

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### 1.2 什么是文件 ###

文件可以认为是操作系统使用、管理数据的基本单位，是硬盘存储和管理数据的基本单位，我们想要某些相关联的数据作为一个独立的整体的进行保存，这个独立的整体就可以认为是一个文件。

> **百度百科：**
> 
> 文件后缀名也叫文件的扩展名，是用来表示某种文件所采用的机制。文件扩展名是加在主文件名后面的，用“.”分隔。不同的软件要求不同的文件格式，后缀名可以帮助用户了解文件是应该使用哪种软件打开文件。

**在程序设计中从文件功能的角度分析有两种文件：程序文件，数据文件。**

**程序文件：**包括我们编写的目标源文件（. java, . C）, 目标文件 （windows环境后缀为 .obj）, 可执行文件（windows环境后缀为 . exe)。我们的 . java 文件经过编译后得到一个 .class 文件，由Java JVM 解析文件。

**数据文件：**文件的内容不一定是程序，还可以是程序运行中读写的数据，例如程序运行时需要从内存（CPU 只能直接对内存的数据进行处理，所以要处理的数据会先从第三方介质：硬盘等读取到内存）中读取数据进行处理，将处理后的数据又写回第三方介质，那么这个过程中读取和写入数据的源头就可以称之为数据文件。

**根据数据的类型可以将文件划分为 文本文件 和 二进制文件**

**文本文件：**是指以ASCII字符集方式(也称文本方式)存储的文件，依托于某种字符集来识别，C语言中使用的是ASCll 编码，所以一个 char 类型只占 一个字节， 例如： 大写字符 A 的ASCll 编码 0110 0001 (65)，Java 中使用的是 Unicode 字符集 一个char 类型两个字节，可以用来描述更多的字符，也包括中文，Unicode 字符集兼容 Utf -8 字符集，utf- 8 兼容 ASCll 字符集 但是 utf- 8 使用三个字节描述中文。

**二进制文件（binary）**：二进制文件是按机器（即电脑）能够阅读的格式（只有0和1）进行存储的文件,所有文件都是以二进制的形式存储，文本文件不同是，它可以使用字符集来解析二进制，二进制文件反正操作系统能解析，正常人都是看不懂的，如果使用某种字符集解析（utf-8）大概率也是无法成功的，编码的规则不同，自然就无法显示，即使显示了字符，也是偶然适配了字符，是没有意义的。

以下是一个二进制文件使用 utf-8 字符集解析的信息，没有意义，但是系统可是识别出信息。

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小正方块就是无法被字符集识别统一显示的信息。

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### 1.3 文件的组织 ###

伴随着文件越来越多，就需要一种管理文件的机制，**在 Windows 系统中采用树型结构来组织管理文件夹**。文件除了有数据内容之外，还有文件本身的一个信息，例如：文件名、文件类型、文件大小，文件路径、文件源地址，我们把这一块这信息称之文件的 “元信息”。

![8a3c479e1ea24475a65304f94e761a56.png][]

每一个文件夹对应硬盘上一块存储空间，它提供了指向对应空间的地址——子文件，可以把文件夹看作是一颗树的 Node 节点，节点中可以保存另一个节点或者是文本文件，二进制文件等等（实际上存储的是文件的元信息）。

文件夹是计算机术语也称之为 “目录” 是用来组织和管理磁盘文件的一种数据结构。

### **1.4 文件路径（Path）** ###

熟悉电脑的朋友应该，Windows 不允许在同一文件下有相同类型并同名的文件。

**文件命名规则：**

> （1）文件名最长可以使用255个字符。
> 
> （2）可以使用扩展名，扩展名用来表示文件类型，也可以使用多间隔符的扩展名。如 txt.jpg.exe是一个合法的文件名，但其文件类型由最后一个扩展名决定。
> 
> （3）文件名中允许使用空格，但不允许使用下列字符（英文输入法状态）：< > / \\ | : " \* ?
> 
> （4）windows系统对文件名中字母的大小写在显示时有不同，但在使用时不区分大小写。

如何在文件管理系统中定位我们的唯一的文件？Windows 中不同文件夹中允许已使用的文件名，如果我们需要对文件精确定位，就需要使用文件路径了。

所谓文件路径就是从树形结构的角度来看，从根节点开始，逐渐向子节点延申，直到找到目标文件，那么找到该文件的所经过的节点，就称之为文件路径，从根节点开始扫描这种描述方式也被称之为文件的 **“绝对路径”。**

**举个例子：D:\\JAVA\\JDK\\bin\\jave.exe 这是一个绝对路径**

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除了使用绝对路径定位文件，还有一种相对路径的方式，相对表示根据**当前文件**为根节点直至目标文件的路径，相对路径的表示方式也是我们常用的，缺点是文件路径不过精确，有时候会识别不到文件。

" . " 符号在相对路径中是一个特殊符号，表示当前目录

" .. " 符号也是特殊符号，表示当前目录中的上级目录

在相对路径的情况下要描述当前目录的上上级目录，或者级别更高的目录时，可以使用 “..\\ ..\\ ..\\ ” 的形式，每一个 " ../ " 表示上一个目录。

在绝对路径中可以理解为以 “此电脑” 为根目录。

**这一切的大前提都是建立在 Windows 操作系统的情况下，在其他操作系统的环境中可能会有所差异。**

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## 二、Java 中的文件操作 ##

Java 中通过 java. io 包中的 File 类来对一个文件（包括目录）进行抽象的描述，File 对象是硬盘上的一个文件的“抽象”表示，为什么这么说呢，文件是存储来硬盘上的（第三方介质）的，直接通过代码操作硬盘，怕是不太友好，于是就在内存中创建一个文件对应的对象，然后我们通过操作内存中的对象，就可以间接的操作硬盘中的文件了。

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### 2.1 File 类解析 ###

我们从 File 类中常见的属性、构造方法和方法及其使用这几个方面来讲述。

### 2.1.1 构造方法 ###

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### 2.1.2 方法 ###

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### 2.2 常用方法演示 ###

#### 2.2.1 文件属性 ####

// 文件的属性
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            File file = new File("hello_world.txt"); // 使用相对路径
            //file.createNewFile();
            System.out.println(file.exists()); // 判断文件是否存在
            System.out.println(file.isDirectory()); // 判断file 对象是否是一个目录
            System.out.println(file.isFile()); // 判断对象是否是一个普通文件
            System.out.println(file.createNewFile()); // 根据file 对象自动创建一个空文件，成功创建后返回 true
            System.out.println(file.exists()); // 判断文件是否存在
    
            System.out.println(file.isDirectory());
            System.out.println(file.isFile());
            System.out.println(file.createNewFile()); // 文件如果存在返回 false
        }

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#### 2.2.2 文件路径显示 ####

public static void main(String[] args) throws IOException {
            File file = new File("..\\hello-world.txt"); // 代码中要使用 \ 要使用转意字符
            System.out.println(file.getParent()); // 返回对象的父目录文件路径
            System.out.println(file.getName()); //返回对象的纯文本名称
            System.out.println(file.getPath()); // 返回对象的文件路径
            System.out.println(file.getAbsolutePath()); // 返回对象的绝对路径
            System.out.println(file.getCanonicalFile()); // 返回对象的修饰过的绝对路径
        }

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#### 2.2.3 文件的删除 ####

public static void main(String[] args) throws IOException {
            File file = new File("some-file.txt");
            System.out.println(file.exists()); // 判断文件是否存在
            System.out.println(file.createNewFile()); // 根据file 对象自动创建一个空文件，成功创建后返回 true
            System.out.println(file.exists()); // 判断文件是否存在
            System.out.println(file.delete()); // 删除这个文件,删除成功返回 true
            System.out.println(file.exists());
            file.deleteOnExit();// 标注这个文件将被删除，删除动作会到 JVM 运行结束时才会进行
        }

![1063cdea3638439ebe955724df34d341.png][]

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#### 2.2.4 创建目录 ####

public static void main(String[] args) {
            File dir = new File("some-dir");
            System.out.println(dir.isDirectory()); // 判断对象是否是一个目录
            System.out.println(dir.isFile());// 判断对象是一个普通的文件
            System.out.println(dir.mkdir());// 创建file 对象的目录
            System.out.println(dir.isDirectory());
            System.out.println(dir.isFile());
            dir.mkdirs();// 可以创建中间目录， mkdir 只能创建单极目录
        }

![27153f1c696e4b76b59f736f5f3e95d7.png][]

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#### 2.2.5 文件的重命名 ####

![e3a28af8510843cf89f6f1d227422d44.png][]

![2782e5a77bfc4e77bb6b32d01830202c.png][]

运行结果博主已经验证，helloWorld，被创建博主手动向文件中添加了数据，最后再运行一次，renameTo() 方法，helloWorld 就替换掉成 helloWorld2 其中的数据没有丢失，重命名成功！！

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## 三、Java 操作文件内容 ##

第三个模块涉及的是文件内容的读写操作，学习向指定文件中写入数据，从指定文件中读取数据。

Java 标准库提供了一组类专门用于对文件进行读写操作。

> **针对文本文件，提供了一组类，面向 “字符流” 操作，经典代表：** **Reader, Writer** **,读写的基本单位是字符。**
> 
> **针对二进制文件，提供了一组类，面向 “字节流” 操作，经典代表：** **InputStream, OutputStream** **. 读写的基本单位是字节。**

### 3.1 文件缓冲区 ###

> **先给大家补充一下 文件怎样写入信息或读出信息，当给文件写入数据时，最先应该在输出缓冲区，等缓冲区满了再输出到磁盘保存，当从文件里读取信息时，数据应先到达输入缓冲区，然后再给到程序对应的数据类型变量等。**

![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5L-d5oqk5bCP5ZGo4YOm_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]

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### 3.2 InputStream 抽象类 ###

**InputStream 提供的抽象方法**

![b8ace77fc3fd4f6e9593450a6de82561.png][]

InputStream 只是一个抽象类，关于 InputStream 的实现类有很多，基本上可以认为不同的输入设备都对应有一个 InputStream类的实现类，**这里我们从文件中读取数据，可以使用 FileInputStream 类。**

**FileInputStream 构造方法**

![49652ec32e2c454593bae19a8016fc03.png][]

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**使用：先准备一个 hello.txt 文件，向文件内部填充一些内容：**

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// InputStream 字节文件读取
        public static void main(String[] args) throws IOException {
           try(InputStream file = new FileInputStream("hello.txt")) {
               byte[] buf = new byte[1024]; // 数组长度自定义，不可扩容
               while (true) {
                   int data = file.read(buf);
                   if(data == -1) { // 表示文件已经全部读完
                       break;
                   }
                   //1. 每次读取 3 字节进行 utf-8 解码,得到中文字符，utf-8 字符集一个汉字三个字节
                   //2. 利用 String 的构造方法完成
                   //3. data统计的是字节数
                   for (int i = 0; i < data; i += 3) {
                       String str = new String(buf, i, 3, "utf-8");
                       System.out.printf("%s", str);// java 保留了C语言的打印机制
                   }
               }
           }
        }

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字节流读取数据，我们想读到汉字的话巧妙的利用了 String 类的构造方法，将指定区间内（3个字节）的数据按照 utf- 8 编码集转换成字符。

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### 3.3 Scanner 进行字符读取 ###

上文 InputStream 针对字符进行字节流读取很不方便，还要转换，所以我们可以使用 Scanner 类将字节流读取，包装成 “字符流”，自动的转换~~

![0cf1641ac5f240778d291a045d7707a6.png][]

**使用：先准备一个 hello.txt 文件，向文件内部填充一些内容：**

![f8ce58cf8652411cba4c9cd61103426c.png][]

// 利用 Scanner 进行字符读取
        public static void main(String[] args) throws IOException{
            try(InputStream data = new FileInputStream("hello.txt")) {
                try(Scanner in = new Scanner(data, "utf-8") ) {
                    while (in.hasNext()) {
                        String str = in.next();
                        System.out.println(str);
                    }
    
                }
            }
        }

![c5f45958ba3b45cf8cd0f3c2020d8859.png][]

因为 str = in.next 遇到空格会换行，所以 world! 再第二行打印。

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### 3.4 OutputStream 抽象类 ###

**InputStream 提供的抽象方法**

![fccefbf9db4e4892a81a726236364339.png][]

OutputStream 也只是一个抽象类，关于 OutputStream 的实现类有很多，**这里我们往文件中写入数据，可以使用 FileOutputStream 类，面向字节流。**

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**使用 write() 方法向文件中写入数据**

![529e9fdc5f8b4ed4a6f1244c9d03bd14.png][]

**注意：博主的文件流资源会随着进程（main）的结束而结束，所以并没有手动的调用 close() 。**

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### 3.5 PrintWirter 进行字符写入 ###

使用字节流 向文件中 “写” 数据总归是不方便的，所以可以使用 PrintWirter 将字节流数据包装成指定字符集的数据来完成输出。

**PrintWriter 类中提供了我们熟悉的 print(), println(), printf ()方法。**

PrintWriter 类是基于 Reader 类实现的，关于 Reader 类稍后再讲。

// PrintWriter 字符写数据
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            try(OutputStream data = new FileOutputStream("output.txt")) {
                try(OutputStreamWriter os = new OutputStreamWriter(data, "utf-8")) {
                    // 如果想要使得每次写入的数据不被覆盖可以向构造方法中添加 true
                    try(PrintWriter writer = new PrintWriter(os,true)) {
                        writer.println("我是第一行");
                        writer.printf("%d:我是第二行 \n", 1 + 2);
                        writer.print("我是第三行");
                    }
                }
            }
        }

![0845361fe8a94d16955491696e890c4b.png][]

**避免二次写入文件被覆盖：**

PrintWriter writer = new PrintWriter(os,true)

> 这一组文件操作类，InputStream 和 OutputStream 面向字节流操作文件， read() 和 write() 也可以一次读写多个字节，使用 byte\[\] 数组来表示，read() 方法会尽可能的 byte\[\] 数组填满，如果读到文件末尾，返回 -1 , writer() 方法会把 byte\[\] 数组中所有的数据都写入文件。

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### 3.6 Reader 类字符读取 ###

// Reader 类 read 方法 以字符的形式读取
        public static void main(String[] args) {
            try(Reader reader = new FileReader("hello.txt")) {
                while (true) {
                    int c = reader.read();
                    if(c == -1) {
                        break;
                    }
                    char ch = (char)c;
                    System.out.print(ch);
                }
                reader.close(); //释放资源
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

![9621508caa4e4386ae5713fadffc5c4f.png][]

### 3.7 Writer 类字符写入 ###

// Writer 类 writer 方法 以字符的形式写入
        public static void main(String[] args) {
            try(Writer writer = new FileWriter("output3.txt",true) ){ // true文件不覆盖写
                String str = "我的老哥";
                writer.write(str);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

![abdd8f6801dd4e349555daa59d9a60a7.png][]

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**以上一组 Reader 和 Writer 类，构造方法打开文件，写入时文件不存在会自动的创建一个文件。**

> read() 方法来读，一次读取一个 char 或者 char\[\]
> 
> write() 方法来写，一次写入一个 char 或者 char\[\] 或者 String
> 
> close(）关闭资源

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到这里，Java的文件操作 IO 流博主已经分享完了，希望对大家有所帮助，如有不妥之处欢迎批评指正。

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本期收录于博主的专栏——JavaEE，适用于编程初学者，感兴趣的朋友们可以订阅，查看其它“JavaEE基础知识”。

感谢每一个观看本篇文章的朋友，更多精彩敬请期待：保护小周ღ **\*★,°\*:.☆(￣▽￣)/$:\*.°★\***

遇见你，所有的星星都落在我的头上……

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