1.File 类与 IO 流-File 类的实例化与常用方法_File

1.File类的理解

  1. file类的一个对象，代表一个文件或一个文件目录(俗称：文件夹)
  2. File类声明在java.io包下
  3. File类中涉及到关于文件或文件目录的创建、删除、重命名、修改时间、文件大小等方法，并未涉及到写入或读取文件内容的操作。如果需要读取或写入文件内容，必须使用IO流来完成。
  4. 后续File类的对象常会作为参数传递到流的构造器中，指明读取或写入的”终点”.

2.File的实例化

2.1 常用构造器

File(String filePath)
File(String parentPath,String childPath)
File(File parentFile,String childPath)

2.2 路径的分类

相对路径：相较于某个路径下，指明的路径。
绝对路径：包含盘符在内的文件或文件目录的路径
说明：
IDEA中：
如果大家开发使用JUnit中的单元测试方法测试，相对路径即为当前Module下。 如果大家使用main()测试，相对路径即为当前的Project下。

2.3 路径分隔符

windows和DOS系统默认使用“\”来表示
UNIX和URL使用“/”来表示

3.File类的常用方法

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2.File 类与 IO 流-IO 流概述与流的分类

1.流的分类

1.1.操作数据单位：字节流、字符流
​1.2.数据的流向：输入流、输出流
​1.3.流的角色：节点流、处理流
图示：
image.png

2.流的体系结构

image-20250615000343804
说明：红框对应的是IO流中的4个抽象基类。
蓝框的流需要大家重点关注。

3.重点说明的几个流结构

image.png

4.输入、输出的标准化过程

4.1 输入过程

① 创建File类的对象，指明读取的数据的来源。（要求此文件一定要存在）
② 创建相应的输入流，将File类的对象作为参数，传入流的构造器中
③ 具体的读入过程：
创建相应的byte[] 或 char[]。
④ 关闭流资源
说明：程序中出现的异常需要使用try-catch-finally处理。

4.2 输出过程

① 创建File类的对象，指明写出的数据的位置。（不要求此文件一定要存在）
② 创建相应的输出流，将File类的对象作为参数，传入流的构造器中
③ 具体的写出过程：
write(char[]/byte[] buffer,0,len)
④ 关闭流资源
说明：程序中出现的异常需要使用try-catch-finally处理。

try-with-resources 结构可以更简洁地处理资源的关闭，而且无需显式判断资源是否为 null,这章后面会讲。

3.File 类与 IO 流-使用 FileReader 和 FileWriter 读取、写出文本数据

1.FileReader/FileWriter的使用：

1.1 FileReader的使用

将一个文件的内容读入程序中，并输出到控制台
说明点：
①read()的理解：返回读入的一个字符。如果达到文件末尾，返回-1
②异常的处理：为了保证流资源一定可以执行关闭操作。需要使用try-catch-finally处理
③读入的文件一定要存在，否则就会报FileNotFoundException。

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@Test
public void testFileReader1()  {
    FileReader fr = null;
    try {
        1.File类的实例化
            File file = new File("hello.txt");
        2.FileReader流的实例化
            fr = new FileReader(file);
        3.读入的操作
            read(char[] cbuf):返回每次读入cbuf数组中的字符的个数。如果达到文件末尾，返回-1
            char[] cbuf = new char[5];
        int len;
        while((len = fr.read(cbuf)) != -1){
            方式一：
                错误的写法
                for(int i = 0;i < cbuf.length;i++){
                    
                    //因为cbuf.length并不是实际长度
                    //假设文件内容为 “Hello”，而 cbuf 数组长度为 5。第一次调用 fr.read(cbuf) 可能只读取了 5 个字符，此时 len 为 5。但第二次调用 fr.read(cbuf) 可能只读取了 2 个字符，此时 len 为 2，而 cbuf 数组中仍然保留着上一次读取的 5 个字符。如果此时使用 cbuf.length 循环遍历，就会输出 5 个字符，其中最后 3 个是之前读取的字符。
                    System.out.print(cbuf[i]);
                }
            正确的写法
                for(int i = 0;i < len;i++){
                    System.out.print(cbuf[i]);
                }
            方式二：
                //错误原因：同方式一， new String(cbuf) 会将整个 cbuf 数组转换为字符串，包括那些没有读取到的字符，这些字符可能是乱码。
                String str = new String(cbuf);
            System.out.print(str);
            正确的写法
                String str = new String(cbuf,0,len);
            System.out.print(str);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(fr != null){
            4.资源的关闭
                try {
                    fr.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }
    }
}

④使用 try-with-resources 简化资源管理

要求：实现了 AutoCloseable 接口

功能：

自动关闭资源、同时管理多个资源

结构：把需要关闭的资源，放在try()结构里，结束后会自动关闭

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try (
    FileReader reader = new FileReader("example.txt");
    BufferedReader br = new BufferedReader(reader)
) {
    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}
1.2 FileWriter的使用

从内存中写出数据到硬盘的文件里。
说明：
①输出操作，对应的File可以不存在的。并不会报异常
②File对应的硬盘中的文件如果不存在，在输出的过程中，会自动创建此文件。
File对应的硬盘中的文件如果存在：
如果流使用的构造器是：FileWriter(file,false) / FileWriter(file):对原文件的覆盖
如果流使用的构造器是：FileWriter(file,true):不会对原文件覆盖，而是在原文件基础上追加内容

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@Test
public void testFileWriter() {
    FileWriter fw = null;
    try {
        1.提供File类的对象，指明写出到的文件
            File file = new File("hello1.txt");
        2.提供FileWriter的对象，用于数据的写出
            fw = new FileWriter(file,false);
        3.写出的操作
            fw.write("I have a dream!\n");
        fw.write("you need to have a dream!");
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        4.流资源的关闭
            if(fw != null){
                try {
                    fw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
    }
}
1.3 文本文件的复制：

判断fw和fr是否为null，可以保证在资源初始化或关闭的过程中，不会因为空指针而导致程序异常

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@Test
public void testFileReaderFileWriter() {
    FileReader fr = null;
    FileWriter fw = null;
    try {
        1.创建File类的对象，指明读入和写出的文件
            File srcFile = new File("hello.txt");
        File destFile = new File("hello2.txt");
        不能使用字符流来处理图片等字节数据
            File srcFile = new File("爱情与友情.jpg");
        File destFile = new File("爱情与友情1.jpg");
        2.创建输入流和输出流的对象
            fr = new FileReader(srcFile);
        fw = new FileWriter(destFile);
        3.数据的读入和写出操作
            char[] cbuf = new char[5];
        int len;//记录每次读入到cbuf数组中的字符的个数
        while((len = fr.read(cbuf)) != -1){
            每次写出len个字符
                fw.write(cbuf,0,len);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        4.关闭流资源,可以先关闭FileReader（fr），再关闭FileWriter（fw）
            方式一：
            try {
                if(fw != null)
                    fw.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally{
                try {
                    if(fr != null)
                        fr.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        方式二：
            try {
                if(fw != null)
                    fw.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        try {
            if(fr != null)
                fr.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
    }
}

4.File 类与 IO 流-FileInputStream 和 FileOutputStream 的使用

FileInputStream / FileOutputStream的使用：

1 对于文本文件(.txt,.java,.c,.cpp)，使用字符流处理
​2 对于非文本文件(.jpg,.mp3,.mp4,.avi,.doc,.ppt,…)，使用字节流处理（字节流可以处理一切文件）
实现对图片的复制操作，与上一段代码高度相似

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@Test
public void testFileInputOutputStream()  {
    FileInputStream fis = null;
    FileOutputStream fos = null;
    try {
        1.造文件
            File srcFile = new File("爱情与友情.jpg");
        File destFile = new File("爱情与友情2.jpg");
        2.造流
            fis = new FileInputStream(srcFile);
        fos = new FileOutputStream(destFile);
        3.复制的过程
            byte[] buffer = new byte[5];
        int len;
        while((len = fis.read(buffer)) != -1){
            fos.write(buffer,0,len);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(fos != null){
            4.关闭流
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }
        if(fis != null){
            try {
                fis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

5.File 类与 IO 流-处理流之 1：缓冲流的使用

1.缓冲流涉及到的类：

BufferedInputStream
BufferedOutputStream
BufferedReader
BufferedWriter

2.作用：

作用：提高流的读取、写入的速度
提高读写速度的原因：内部提供了一个缓冲区。默认情况下是8kb
image.png

3.典型代码

3.1 使用BufferedInputStream和BufferedOutputStream:处理非文本文件
实现文件复制的方法

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public void copyFileWithBuffered(String srcPath,String destPath){
    BufferedInputStream bis = null;
    BufferedOutputStream bos = null;
    try {
        1.造文件
            File srcFile = new File(srcPath);
        File destFile = new File(destPath);
        2.造流
            2.1 造节点流
            FileInputStream fis = new FileInputStream((srcFile));
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destFile);
        2.2 造缓冲流
            bis = new BufferedInputStream(fis);
        bos = new BufferedOutputStream(fos);
        3.复制的细节：读取、写入
            byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while((len = bis.read(buffer)) != -1){
            bos.write(buffer,0,len);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        4.资源关闭
            说明1
            if(bos != null){
                try {
                    bos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        if(bis != null){
            try {
                bis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        说明2
            fos.close();
        fis.close();
    }
}

资源关闭的说明

说明1：先关闭外层的流，再关闭内层的流

说明2：关闭外层流的同时，内层流也会自动的进行关闭。关于内层流的关闭，我们可以省略.

3.2 使用BufferedReader和BufferedWriter：处理文本文件

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@Test
public void testBufferedReaderBufferedWriter(){
    BufferedReader br = null;
    BufferedWriter bw = null;
    try {
        创建文件和相应的流
            br = new BufferedReader(new FileReader(new File("dbcp.txt")));
        bw = new BufferedWriter(new FileWriter(new File("dbcp1.txt")));
        读写操作
            方式一：使用char[]数组
            char[] cbuf = new char[1024];
        int len;
        while((len = br.read(cbuf)) != -1){
            bw.write(cbuf,0,len);
            bw.flush();
            //flush()方法的作用是强制将缓冲区中的数据写入输出流中，但不关闭输出流。
        }
        方式二：使用String
            String data;
        //readLine() 方法是用于从输入流中读取一行文本的方法。
        while((data = br.readLine()) != null){
            方法一：
                bw.write(data + "\n");//data中不包含换行符
            方法二：
                bw.write(data);//data中不包含换行符
            bw.newLine();//提供换行的操作
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        关闭资源
            if(bw != null){
                try {
                    bw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        if(br != null){
            try {
                br.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

6.File 类与 IO 流-处理流之 2：转换流的使用及各种字符集的讲解

1.转换流涉及到的类：属于字符流

InputStreamReader：将一个字节的输入流转换为字符的输入流
解码：字节、字节数组 —>字符数组、字符串
OutputStreamWriter：将一个字符的输出流转换为字节的输出流
编码：字符数组、字符串 —> 字节、字节数组
说明：编码决定了解码的方式

2.作用：提供字节流与字符流之间的转换

3.图示：

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4.典型实现：

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@Test
public void test1() throws IOException {
    FileInputStream fis = new FileInputStream("dbcp.txt");
    InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis);//使用系统默认的字符集
    参数2指明了字符集，具体使用哪个字符集，取决于文件dbcp.txt保存时使用的字符集
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis,"UTF-8");//使用系统默认的字符集
    char[] cbuf = new char[20];
    int len;
    while((len = isr.read(cbuf)) != -1){
        String str = new String(cbuf,0,len);
        System.out.print(str);
    }
    isr.close();
}

此时处理异常的话，仍然应该使用try-catch-finally
综合使用InputStreamReader和OutputStreamWriter

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@Test
public void test2() throws Exception {
    1）造文件、造流
        File file1 = new File("dbcp.txt");
    File file2 = new File("dbcp_gbk.txt");
    FileInputStream fis = new FileInputStream(file1);
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file2);
    InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis,"utf-8");
    OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos,"gbk");
    2）读写过程
        char[] cbuf = new char[20];
    int len;
    while((len = isr.read(cbuf)) != -1){
        osw.write(cbuf,0,len);
    }
    3.关闭资源
        isr.close();
    osw.close();
}

5.说明：

文件编码的方式（比如：GBK），决定了解析时使用的字符集（也只能是GBK）。

5.1.常见的编码表

ASCII：美国标准信息交换码。用一个字节的7位可以表示。
ISO8859-1：拉丁码表。欧洲码表用一个字节的8位表示。
GB2312：中国的中文编码表。最多两个字节编码所有字符
GBK：中国的中文编码表升级，融合了更多的中文文字符号。最多两个字节编码
Unicode：国际标准码，融合了目前人类使用的所字符。为每个字符分配唯一的字符码。所有的文字都用两个字节来表示。
UTF-8：变长的编码方式，可用1-4个字节来表示一个字符。

5.2.对后面学习的启示

客户端/浏览器端 <—-> 后台(java,GO,Python,Node.js,php) <—-> 数据库
要求前前后后使用的字符集都要统一：UTF-8.

7.File 类与 IO 流-处理流之 3：对象流的使用及对象的序列化机制

1.对象流：

ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream

2.作用：

ObjectOutputStream:内存中的对象--->存储中的文件、通过网络传输出去：序列化过程
ObjectInputStream:存储中的文件、通过网络接收过来 --->内存中的对象：反序列化过程

3.对象的序列化机制：

对象序列化机制允许把内存中的Java对象转换成平台无关的二进制流，从而允许把这种二进制流持久地保存在磁盘上，或通过网络将这种二进制流传输到另一个网络节点。//当其它程序获取了这种二进制流，就可以恢复成原来的Java对象

4.序列化代码实现：

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@Test
public void testObjectOutputStream(){
    ObjectOutputStream oos = null;
    try {
        oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.dat"));
        oos.writeObject(new String("我爱北京天安门"));
        oos.flush();
        oos.writeObject(new Person("王铭",23));
        oos.flush();
        oos.writeObject(new Person("张学良",23,1001,new Account(5000)));
        oos.flush();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(oos != null){
            try {
                oos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

5.反序列化代码实现：

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@Test
public void testObjectInputStream(){
    ObjectInputStream ois = null;
    try {
        ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.dat"));
        Object obj = ois.readObject();
        String str = (String) obj;
        Person p = (Person) ois.readObject();
        Person p1 = (Person) ois.readObject();
        System.out.println(str);
        System.out.println(p);
        System.out.println(p1);
        //如果有2个对象，输出结果就不一定一样，因为ois.readObject()方法每次都会读取一个对象
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(ois != null){
            try {
                ois.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

如果有2个对象，ois.r

eadObject();的结果就不一定一样，因为ois.readObject()方法每次都会读取一个对象

6.实现序列化的对象所属的类需要满足：

6.1.需要实现接口：Serializable
6.2.当前类提供一个全局常量：serialVersionUID
6.3.除了当前Person类需要实现Serializable接口之外，还必须保证其内部所有属性也必须是可序列化的。（默认情况下，基本数据类型可序列化）
补充：ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修饰的成员变量

8.File 类与 IO 流-其它流的使用

1.标准的输入输出流

System.in:标准的输入流，默认从键盘输入
System.out:标准的输出流，默认从控制台输出
修改默认的输入和输出行为：
System类的setIn(InputStream is) / setOut(PrintStream ps)方式重新指定输入和输出的流。

2.打印流

PrintStream和PrintWriter
说明：
提供了一系列重载的print()和println()方法，用于多种数据类型的输出,System.out返回的是PrintStream的实例

3.数据流

DataInputStream 和 DataOutputStream
作用：
用于读取或写出基本数据类型的变量或字符串
示例代码：
将内存中的字符串、基本数据类型的变量写出到文件中。
注意：

​ 处理异常的话，仍然应该使用try-catch-finally.

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@Test
public void test3() throws IOException {
    DataOutputStream dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("data.txt"));
    dos.writeUTF("name");
    dos.flush();
    dos.writeInt(23);
    dos.flush();
    dos.writeBoolean(true);
    dos.flush();
    dos.close();
}

将文件中存储的基本数据类型变量和字符串读取到内存中，保存在变量中。
注意：

​ 读取不同类型的数据的顺序要与当初写入文件时，保存的数据的顺序一致！

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@Test
public void test4() throws IOException {
    DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream("data.txt"));
    String name = dis.readUTF();
    int age = dis.readInt();
    boolean isMale = dis.readBoolean();
    System.out.println("name = " + name);
    System.out.println("age = " + age);
    System.out.println("isMale = " + isMale);
        dis.close();
}

4.随机存取文件流：RandomAccessFile

RandomAccessFile直接继承于java.lang.Object类，实现了DataInput和DataOutput接口
RandomAccessFile既可以作为一个输入流，又可以作为一个输出流
如果RandomAccessFile作为输出流时，写出到的文件如果不存在，则在执行过程中自动创建。如果写出到的文件存在，则会对原文件内容进行覆盖。（默认情况下，从头覆盖）

可以通过相关的操作，实现RandomAccessFile“插入”数据的效果。seek(int pos)

5.访问模式

访问模式有四种：”r”、”rw”、”rws” 和 “rwd”。

  1. “r” 表示只读（read-only）模式，即你只能从文件中读取数据，不能向文件中写入或修改数据。
  2. “rw” 表示读写（read-write）模式，即你可以对文件进行读取和写入操作。这是你在代码中使用的模式，允许读取和写入文件。
  3. “rws” 表示读取、写入和同步文件内容的模式。当你写入数据时，同时也会同步更新文件的元数据（metadata）。
  4. “rwd” 表示读取、写入和同步文件内容以及文件的元数据。

典型代码1：

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@Test
public void test1() {

    RandomAccessFile raf1 = null;
    RandomAccessFile raf2 = null;
    try {
        raf1 = new RandomAccessFile(new File("爱情与友情.jpg"),"r");
        raf2 = new RandomAccessFile(new File("爱情与友情1.jpg"),"rw");
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while((len = raf1.read(buffer)) != -1){
            raf2.write(buffer,0,len);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(raf1 != null){
            try {
                raf1.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if(raf2 != null){
            try {
                raf2.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

典型代码2：
使用RandomAccessFile实现数据的插入效果

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@Test
public void test3() throws IOException {
    RandomAccessFile raf1 = new RandomAccessFile("hello.txt","rw");
    raf1.seek(3);//将指针调到角标为3的位置
    保存指针第3个字节后面的所有数据到StringBuilder中
        StringBuilder builder = new StringBuilder((int) new File("hello.txt").length());
    byte[] buffer = new byte[20];
    int len;
    while((len = raf1.read(buffer)) != -1){
        builder.append(new String(buffer,0,len)) ;
    }
    调回指针，写入“xyz”
        raf1.seek(3);
    raf1.write("xyz".getBytes());
    将StringBuilder中的数据写入到文件中
        raf1.write(builder.toString().getBytes());
    raf1.close();