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Java中文件读写操作与常用技巧分享

作者:Java极客技术

在 Java I/O 体系中,File 类是唯一代表磁盘文件本身的对象,而File 类定义了一些与平台无关的方法来操作文件,所以下面我们一起来看看 File 类有哪些操作方法吧

一、摘要

在之前的文章中,我们了解到在 Java I/O 体系中,File 类是唯一代表磁盘文件本身的对象

File 类定义了一些与平台无关的方法来操作文件,包括检查一个文件是否存在、创建、删除文件、重命名文件、判断文件的读写权限是否存在、设置和查询文件的最近修改时间等等操作。

值得注意的地方是,Java 中通常的 File 并不代表一个真实存在的文件对象,当你通过指定一个路径描时,它就会返回一个代表这个路径相关联的一个虚拟对象,这个可能是一个真实存在的文件或者是一个包含多个文件的目录

下面我们一起来看看 File 类有哪些操作方法,以及实际使用过程中如何避坑。

二、File 类介绍

大家 JDK 中源代码,你会发现 File 类没有无参构造方法,最常用的是使用下面的构造方法来生成 File 对象。

以 windows 操作系统为例,操作文件的方式如下!

// 指定一个完整路径,获取文件对象
File file = new File("D:\\Files\\test.txt");
System.out.println(file1.getName());
// 指定一个父文件路径和子文件名称,获取文件对象
File file = new File("D:\\Files", "test.txt");
System.out.println(file2.getName());

File 类中定义了很多关于 File 对象的一些操作方法,我们通过一段代码一起来看看。

public static void main(String[] args) throws Exception {
    // 指定一个文件完整路径,获取文件对象
    File file = new File("D:\\Files\\test.txt");
    // 获取文件父节点目录对象
    File parentFile = file.getParentFile();
    // 判断指定路径的文件目录是否存在
    if(parentFile.exists()){
        System.out.println("文件目录存在");
    } else {
        // 创建文件夹,可以自动创建多级文件夹
        parentFile.mkdirs();
        System.out.println("文件目录不存在,创建一个文件目录");
    }
    // 判断指定父节点路径的是否是一个目录
    if(parentFile.isDirectory()){
        System.out.println("父节点路径是一个目录");
    }
    // 判断指定路径的文件是否存在
    if(file.exists()){
        System.out.println("文件存在");
    } else {
        // 创建文件
        file.createNewFile();
        System.out.println("文件不存在,创建一个文件");
    }
    // 获取目录下的所有文件/文件夹(仅该层路径下)
    File[] files = parentFile.listFiles();
    System.out.print("路径下有文件:");
    for (File f : files) {
        System.out.print(f + ";");
    }
    System.out.println();
    // 获取文件名、文件夹名
    System.out.println("files[0]的文件名:" + files[0].getName());
    // 获取文件、文件夹路径
    System.out.println("files[0]的文件路径:" + files[0].getPath());
    // 获取文件、文件夹绝对路径
    System.out.println("files[0]的绝对路径:" + files[0].getAbsolutePath());
    // 获取文件父目录路径
    System.out.println("files[0]的父文件夹名:" + files[0].getParent());
    // 判断文件、文件夹是否存在
    System.out.println(files[0].exists() ? "files[0]的存在" : "files[0]的不存在");
    // 判断文件是否可写
    System.out.println(files[0].canWrite() ? "files[0]的可写" : "files[0]的不可写");
    // 判断文件是否可读
    System.out.println(files[0].canRead() ? "files[0]的可读" : "files[0]的不可读");
    // 判断文件是否可执行
    System.out.println(files[0].canExecute() ? "file[0]可执行" : "file[0]不可执行");
    // 判断文件、文件夹是不是目录
    System.out.println(files[0].isDirectory() ? "files[0]的是目录" : "files[0]的不是目录");
    // 判断拿文件、文件夹是不是标准文件
    System.out.println(files[0].isFile() ? "files[0]的是文件" : "files[0]的不是文件");
    // 判断路径名是不是绝对路径
    System.out.println(files[0].isAbsolute() ? "files[0]的路径名是绝对路径" : "files[0]的路径名不是绝对路径");
    // 获取文件、文件夹上一次修改时间
    System.out.println("files[0]的最后修改时间:" + files[0].lastModified());
    // 获取文件的字节数,如果是一个文件夹则这个值为0
    System.out.println("files[0]的大小:" + files[0].length() + " Bytes");
    // 获取文件路径URI后的路径名
    System.out.println("files[0]的路径转换为URI:" + files[0].toURI());
    // 下面的代码逻辑,假设目录下有3个以上文件
    // 对文件重命名
    File newfile = new File(file.getParentFile(), "22.txt");  //新的文件名称
    files[0].renameTo(newfile);
    // 删除指定的文件、文件夹
    files[1].delete();
    // 当虚拟机终止时删除指定的文件、文件夹
    files[2].deleteOnExit();
}

输出结果如下:

文件目录存在
父节点路径是一个目录
文件存在
路径下有文件:D:\Files\1.txt;D:\Files\2.txt;D:\Files\3.txt;
files[0]1.txt
files[0]的文件路径:D:\Files\1.txt
files[0]的绝对路径:D:\Files\1.txt
files[0]的父文件夹名:D:\Files
files[0]的存在
files[0]的可写
files[0]的可读
file[0]不可执行
files[0]的不是目录
files[0]的是文件
files[0]的路径名是绝对路径
files[0]的最后修改时间:1686814709000
files[0]的大小:8 Bytes
files[0]的路径转换为URI:file:/D:/Files/1.txt

示例代码中,基本比较全面地演示了 File 的一些基本用法,比如文件或者文件夹的新增、重命名、删除,以及获取文件或者文件夹相关信息等操作。

其中有两点地方,值得注意:

关于不同操作系统下的路径符号问题解决办法!(windows->“\”;Linux->“/”)

在实际的编程过程中,我们不可能为了区分操作系统,然后又单独写一份文件路径。

可以通过File.separator来实现跨平台的编程逻辑,File.separator会根据不同的操作系统取不同操作系统下的分隔符。

以上面的示范代码为例,我们可以对写法进行如下改造!

// windows 系统下的文件绝对路径定义方式
String path = "d:"+File.separator +"Files"+File.separator+"text.txt";
File file = new File(path);

文件的路径结果会与预期一致!

三、文件的读写操作

对文件的读写,可以通过字节流或者字符流接口来完成,但不管哪种方式,大致分以下几个步骤完成。

具体的代码实践如下!

3.1、通过字节流接口写入

字节流接口的文件写入,可以通过OutputStream下的子类FileOutputStream来实现文件的数据写入操作。

具体实例如下:

// 创建一个 readWriteDemo.txt 文件
File file = new File("readWriteDemo.txt");
if(!file.exists()){
    file.createNewFile();
}
// 向文件中写入数据(这种方式会覆盖原始数据)
OutputStream outputStream = new FileOutputStream(file);
String str = "我们一起学习Java";
outputStream.write(str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
outputStream.close();

上面的操作方式会覆盖原始数据,如果想在已有的文件里面,进行追加写入数据,可以如下方式实现。

// 追加数据写入(这种方式不会覆盖原始数据)
OutputStream appendOutputStream = new FileOutputStream(file, true);
String str = "-----这是追加的内容------";
appendOutputStream.write(str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
appendOutputStream.close();

3.2、通过字节流接口读取

字节流方式的文件读取,可以通过InputStream下的子类FileInputStream来实现文件的数据读取操作。

具体实例如下:

// 获取 readWriteDemo.txt 文件
File file = new File("readWriteDemo.txt");
if(file.exists()){
    // 获取文件流
    InputStream input = new FileInputStream(file);
    // 临时区
    byte[] buffer = new byte[1024];
    // 分次读取数据,每次最多读取1024个字节,将数据读取到临时区之中,同时返回读取的字节个数,如果遇到文件末尾,会返回-1
    int len;
    while ((len = input.read(buffer)) > -1) {
        // 字节转为字符串
        String msg = new String(buffer, 0, len, StandardCharsets.UTF_8);
        System.out.println(msg);
    }
    // 数据读取完毕之后,关闭输入流
    input.close();
}

3.3、通过字符流接口写入

在之前的文章中,我们了解到为了简化字符的数据传输操作,JDK 提供了 Writer 与 Reader 字符流接口。

字符流方式的文件写入,可以通过Writer下的子类FileWriter来实现文件的数据写入操作。

具体实例如下:

// 创建一个 newReadWriteDemo.txt 文件
File file = new File("newReadWriteDemo.txt");
if(!file.exists()){
    file.createNewFile();
}
// 实例化Writer类对象
Writer out = new FileWriter(file) ;
// 输出字符串
out.write("Hello");
// 输出换行
out.write("\n");
// 追加信息,append 方法底层本质调用的是 write 方法
out.append("我们一起来学习Java");
// 关闭输出流
out.close();

3.4、通过字符流接口读取

字符流方式的文件读取,可以通过Reader下的子类FileReader来实现文件的数据读取操作。

具体实例如下:

// 创建一个 newReadWriteDemo.txt 文件
File file = new File("newReadWriteDemo.txt");
if(file.exists()){
    // 实例化输入流
    Reader reader = new FileReader(file);
    // 临时区
    char[] buffer = new char[1024];
    // 分次读取数据,每次最多读取1024个字符,将数据读取到临时区之中,同时返回读取的字节个数,如果遇到文件末尾,会返回-1
    int len;
    while ((len = reader.read(buffer)) > -1) {
        // 字符转为字符串
        String msg = new String(buffer, 0, len);
        System.out.println(msg);
    }
    // 关闭输入流
    reader.close();
}

3.5、文件拷贝

在实际的软件开发过程中,避免不了文件拷贝。通过以上的接口方法,我们可以很容易的写出一个文件复制的方法。

比如以字节流操作为例,具体实例如下:

// 1. 创建一个字节数组作为数据读取的临时区
byte[] buffer = new byte[1024];
// 2. 创建一个 FileInputStream 对象用于读取文件
InputStream input = new FileInputStream(new File("input.txt"));
// 3. 创建一个 FileOutputStream 对象用于写入文件
OutputStream output = new FileOutputStream(new File("output.txt"));
// 4. 循环读取文件内容到临时区,并将临时区中的数据写入到输出文件中
int length;
while ((length = input.read(buffer)) != -1) {
    output.write(buffer, 0, length);
}
// 5. 关闭输入流
input.close();
// 6. 关闭输出流
output.close();

除此之外,JDK 也支持采用缓存流读写技术来实现数据的高效读写

之所为高效,是因为字节缓冲流内部维护了一个缓冲区,读写时先将数据存入缓冲区中,当缓冲区满时再将数据一次性读取出来或者写入进去,这样可以减少与磁盘实际的 I/O 操作次数,可以显著提升读写操作的效率。

比如以字节流缓冲流为例,包装类分别是:BufferedInputStream(字节缓存输入流) 和 BufferedOutputStream(字符缓存输入流)

采用缓冲流拷贝文件,具体实例如下:

// 1. 创建一个字节数组作为数据读取的临时区
byte[] buffer = new byte[1024];
// 2. 创建一个 BufferedInputStream 缓存输入流对象用于读取文件
InputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(new File("input.txt")));
// 3. 创建一个 BufferedOutputStream 缓存输出流对象用于写入文件
OutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(new File("output.txt")));
// 4. 循环读取文件内容到临时区,并将缓冲区中的数据写入到输出文件中
int length;
while ((length = bis.read(buffer)) != -1) {
    bos.write(buffer, 0, length);
}
// 5. 关闭输入流
bis.close();
// 6. 关闭输出流
bos.close();

在大文件的拷贝中,使用缓存流比不使用缓存流技术至少快 10 倍,耗时是很明显的,大家可以亲自试一下。

四、字节流与字符流的互转

在之前的文章中,我们了解到字节流与字符流,两者其实是可以互转的。

其中 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter 就是转化桥梁。

4.1、字节流转字符流的操作

字节流转字符流的操作,主要体现在数据的读取阶段,转化过程如下图所示:

以上文中的字节流接口读取文件为例,如果我们想要转换字符流接口来读取数据,具体的操作方式如下:

// 获取 readWriteDemo.txt 文件
File file = new File("readWriteDemo.txt");
if(file.exists()){
    // 获取字节输入流
    InputStream inputStream = new FileInputStream(file);
    // 转字符流输入流,指定 UTF_8 编码规则,读取数据
    Reader reader = new InputStreamReader(inputStream, StandardCharsets.UTF_8);
    // 缓冲区
    char[] buffer = new char[1024];
    // 分次读取数据,每次最多读取1024个字符,将数据读取到缓冲区之中,同时返回读取的字节个数
    int len;
    while ((len = reader.read(buffer)) > -1) {
        // 字符转为字符串
        String msg = new String(buffer, 0, len);
        System.out.println(msg);
    }
    // 关闭输入流
    reader.close();
    inputStream.close();
}

当读取数据的时候,先通过字节流读取,再转成字符流读取。

字节流转字符流,需要指定编码规则,如果没有指定,会取当系统默认的编码规则。

4.2、字符流转字节流的操作

字符流转字节流的操作,主要体现在数据的写入阶段,转化过程如下图所示:

以上文中的字节流接口写入文件为例,如果我们想要转换字符流接口来写入数据,具体的操作方式如下:

// 创建一个 newReadWriteDemo.txt 文件
File file = new File("readWriteDemo.txt");
if(!file.exists()){
    file.createNewFile();
}
// 获取字节输出流
OutputStream outputStream = new FileOutputStream(file);
// 转字符流输出流,指定 UTF_8 编码规则,写入数据
Writer out = new OutputStreamWriter(outputStream, StandardCharsets.UTF_8);
// 输出字符串
out.write("Hello");
// 输出换行
out.write("\n");
// 追加信息,append 方法底层本质调用的是 write 方法
out.append("我们一起来学习Java");
// 关闭输出流
out.close();
outputStream.close();

同样的,当写入数据的时候,先通过字符流写入,再转成字节流输出。

字符流转字节流,也需要指定编码规则,如果没有指定,会取当系统默认的编码规则。

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