Java api 入門教程 之 JAVA的文件操作

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I/O類使用 由於在IO操作中,需要使用的數據源有很多,作為一個IO技術的初學者,從讀寫文件開始學習IO技術是一個比較好的選擇。因為文件是一種常見的數據源,而且讀寫文件也是程式員進行IO編程的一個基本能力。本章IO類的使用就從讀寫文件開始。 1 文件操作 文件(File)是 最常見的數據源之一,在程


I/O類使用


由於在IO操作中,需要使用的數據源有很多,作為一個IO技術的初學者,從讀寫文件開始學習IO技術是一個比較好的選擇。因為文件是一種常見的數據源,而且讀寫文件也是程式員進行IO編程的一個基本能力。本章IO類的使用就從讀寫文件開始。

 

1 文件操作

 

文件(File)是 最常見的數據源之一,在程式中經常需要將數據存儲到文件中,例如圖片文件、聲音文件等數據文件,也經常需要根據需要從指定的文件中進行數據的讀取。當然, 在實際使用時,文件都包含一個的格式,這個格式需要程式員根據需要進行設計,讀取已有的文件時也需要熟悉對應的文件格式,才能把數據從文件中正確的讀取出 來。

文件的存儲介質有很多,例如硬碟、光碟和U盤等,由於IO類設計時,從數據源轉換為流對象的操作由API實現了,所以存儲介質的不同對於程式員來說是透明的,和實際編寫代碼無關。

 

1.1 文件的概念

 

文件是電腦中一種基本的數據存儲形式,在實際存儲數據時,如果對於數據的讀寫速度要求不是很高,存儲的數據量不是很大時,使用文件作為一種持久數據存儲的方式是比較好的選擇。

存儲在文件內部的數據和記憶體中的數據不同,存儲在文件中的數據是一種“持久存儲”,也就是當程式退出或電腦關機以後,數據還是存在的,而記憶體內部的數據在程式退出或電腦關機以後,數據就丟失了。

在不同的存儲介質中,文件中的數據都是以一定的順序依次存儲起來,在實際讀取時由硬體以及操作系統完成對於數據的控制,保證程式讀取到的數據和存儲的順序保持一致。

每個文件以一個文件路徑和文件名稱進行表示,在需要訪問該文件的時,只需要知道該文件的路徑以及文件的全名即可。在不同的操作系統環境下,文件路徑的表示形式是不一樣的,例如在Windows操作系統中一般的表示形式為C:\windows\system,而Unix上的表示形式為/user/my。所以如果需要讓Java程式能夠在不同的操作系統下運行,書寫文件路徑時還需要比較註意。

 

1.1.1 絕對路徑和相對路徑

 

絕對路徑是指書寫文件的完整路徑,例如d:\java\Hello.java,該路徑中包含文件的完整路徑d:\java以及文件的全名Hello.java。使用該路徑可以唯一的找到一個文件,不會產生歧義。但是使用絕對路徑在表示文件時,受到的限制很大,且不能在不同的操作系統下運行,因為不同操作系統下絕對路徑的表達形式存在不同。

相對路徑是指書寫文件的部分路徑,例如\test\Hello.java,該路徑中只包含文件的部分路徑\test和文件的全名Hello.java,部分路徑是指當前路徑下的子路徑,例如當前程式在d:\abc下運行,則該文件的完整路徑就是d:\abc\test。使用這種形式,可以更加通用的代表文件的位置,使得文件路徑產生一定的靈活性。

在Eclipse項目中運行程式時,當前路徑是項目的根目錄,例如工作空間存儲在d:\javaproject,當前項目名稱是Test,則當前路徑是:d:\javaproject\Test。在控制臺下面運行程式時,當前路徑是class文件所在的目錄,如果class文件包含包名,則以該class文件最頂層的包名作為當前路徑。

另外在Java語言的代碼內部書寫文件路徑時,需要註意大小寫,大小寫需要保持一致,路徑中的文件夾名稱區分大小寫。由於’\’是Java語言中的特殊字元,所以在代碼內部書寫文件路徑時,例如代表“c:\test\java\Hello.java”時,需要書寫成“c:\\test\\java\\Hello.java”或“c:/test/java/Hello.java”,這些都需要在代碼中註意。

 

1.1.2 文件名稱

 

文件名稱一般採用“文件名.尾碼名”的形式進行命名,其中“文件名”用來表示文件的作用,而使用尾碼名來表示文件的類型,這是當前操作系統中常見的一種形式,例如“readme.txt”文件,其中readme代表該文件時說明文件,而txt尾碼名代表文件時文本文件類型,在操作系統中,還會自動將特定格式的尾碼名和對應的程式關聯,在雙擊該文件時使用特定的程式打開。

其實在文件名稱只是一個標示,和實際存儲的文件內容沒有必然的聯繫,只是使用這種方式方便文件的使用。在程式中需要存儲數據時,如果自己設計了特定的文件格式,則可以自定義文件的尾碼名,來標示自己的文件類型。和文件路徑一樣,在Java代碼內部書寫文件名稱時也區分大小寫,文件名稱的大小寫必須和操作系統中的大小寫保持一致。

另外,在書寫文件名稱時不要忘記書寫文件的尾碼名。

 

1.2 File類

 

為了很方便的代表文件的概念,以及存儲一些對於文件的基本操作,在java.io包中設計了一個專門的類——File類。

在File類中包含了大部分和文件操作的功能方法,該類的對象可以代表一個具體的文件或文件夾,所以以前曾有人建議將該類的類名修改成FilePath,因為該類也可以代表一個文件夾,更準確的說是可以代表一個文件路徑。

 

下麵介紹一下File類的基本使用。

 

1、File對象代表文件路徑

 

File類的對象可以代表一個具體的文件路徑,在實際代表時,可以使用絕對路徑也可以使用相對路徑。

下麵是創建的文件對象示例。

 

public File(String pathname)

該示例中使用一個文件路徑表示一個File類的對象,例如:

 

File f1 = new File(“d:\\test\\1.txt”);

File f2 = new File(“1.txt”);

File f3 = new File(“e:\\abc”);

 這裡的f1和f2對象分別代表一個文件,f1是絕對路徑,而f2是相對路徑,f3則代表一個文件夾,文件夾也是文件路徑的一種。

 

public File(String parent, String child)

也可以使用父路徑和子路徑結合,實現代表文件路徑,例如:

 

File f4 = new File(“d:\\test\\”,”1.txt”);

這樣代表的文件路徑是:d:\test\1.txt。

 

 

2、File類常用方法

File類中包含了很多獲得文件或文件夾屬性的方法,使用起來比較方便,下麵將常見的方法介紹如下:

 

a、createNewFile方法

public boolean createNewFile() throws IOException

該方法的作用是創建指定的文件。該方法只能用於創建文件,不能用於創建文件夾,且文件路徑中包含的文件夾必須存在。

 

b、delect方法

public boolean delete()

該方法的作用是刪除當前文件或文件夾。如果刪除的是文件夾,則該文件夾必須為空。如果需要刪除一個非空的文件夾,則需要首先刪除該文件夾內部的每個文件和文件夾,然後在可以刪除,這個需要書寫一定的邏輯代碼實現。

 

c、exists方法

public boolean exists()

該方法的作用是判斷當前文件或文件夾是否存在。

 

d、getAbsolutePath方法

public String getAbsolutePath()

該方法的作用是獲得當前文件或文件夾的絕對路徑。例如c:\test\1.t則返回c:\test\1.t。

 

e、getName方法

public String getName()

該方法的作用是獲得當前文件或文件夾的名稱。例如c:\test\1.t,則返回1.t。

 

f、getParent方法

public String getParent()

該方法的作用是獲得當前路徑中的父路徑。例如c:\test\1.t則返回c:\test。

 

g、isDirectory方法

public boolean isDirectory()

該方法的作用是判斷當前File對象是否是目錄。

 

h、isFile方法

public boolean isFile()

該方法的作用是判斷當前File對象是否是文件。

 

i、length方法

public long length()

該方法的作用是返迴文件存儲時占用的位元組數。該數值獲得的是文件的實際大小,而不是文件在存儲時占用的空間數。

 

j、list方法

public String[] list()

該方法的作用是返回當前文件夾下所有的文件名和文件夾名稱。說明,該名稱不是絕對路徑。

 

k、listFiles方法

public File[] listFiles()

該方法的作用是返回當前文件夾下所有的文件對象。

 

l、mkdir方法

public boolean mkdir()

該方法的作用是創建當前文件文件夾,而不創建該路徑中的其它文件夾。假設d盤下只有一個test文件夾,則創建d:\test\abc文件夾則成功,如果創建d:\a\b文件夾則創建失敗,因為該路徑中d:\a文件夾不存在。如果創建成功則返回true,否則返回false。

 

m、mkdirs方法

public boolean mkdirs()

該方法的作用是創建文件夾,如果當前路徑中包含的父目錄不存在時,也會自動根據需要創建。

 

n、renameTo方法

public boolean renameTo(File dest)

該方法的作用是修改文件名。在修改文件名時不能改變文件路徑,如果該路徑下已有該文件,則會修改失敗。

 

o、setReadOnly方法

public boolean setReadOnly()

該方法的作用是設置當前文件或文件夾為只讀。

 

 

3、File類基本示例

以上各方法實現的測試代碼如下:

 

import java.io.File;

/**

* File類使用示例

*/

public class FileDemo {

public static void main(String[] args) {

//創建File對象

File f1 = new File("d:\\test");

File f2 = new File("1.txt");

File f3 = new File("e:\\file.txt");

File f4 = new File("d:\\","1.txt");

//創建文件

try{

boolean b = f3.createNewFile();

}catch(Exception e){

e.printStackTrace();

}

//判斷文件是否存在

System.out.println(f4.exists());

//獲得文件的絕對路徑

System.out.println(f3.getAbsolutePath());

//獲得文件名

System.out.println(f3.getName());

//獲得父路徑

System.out.println(f3.getParent());

//判斷是否是目錄

System.out.println(f1.isDirectory());

//判斷是否是文件

System.out.println(f3.isFile());

//獲得文件長度

System.out.println(f3.length());

//獲得當前文件夾下所有文件和文件夾名稱

String[] s = f1.list();

for(int i = 0;i < s.length;i++){

System.out.println(s[i]);

}

//獲得文件對象

File[] f5 = f1.listFiles();

for(int i = 0;i < f5.length;i++){

System.out.println(f5[i]);

}

//創建文件夾

File f6 = new File("e:\\test\\abc");

boolean b1 = f6.mkdir();

System.out.println(b1);

b1 = f6.mkdirs();

System.out.println(b1);

//修改文件名

File f7 = new File("e:\\a.txt");

boolean b2 = f3.renameTo(f7);

System.out.println(b2);

//設置文件為只讀

f7.setReadOnly();

}

}

 

 

4、File類綜合示例

 

下麵以兩個示例演示File類的綜合使用。

第一個示例是顯示某個文件夾下的所有文件和文件夾,原理是輸出當前名稱,然後判斷當前File對 象是文件還是文件夾,如果則獲得該文件夾下的所有子文件和子文件夾,並遞歸調用該方法實現。

第二個示例是刪除某個文件夾下的所有文件和文件夾,原理是判斷 是否是文件,如果是文件則直接刪除,如果是文件夾,則獲得該文件夾下所有的子文件和子文件夾,然後遞歸調用該方法處理所有子文件和子文件夾,然後將空文件 夾刪除。則測試時謹慎使用第二個方法,以免刪除自己有用的數據文件。示例代碼如下:

 

 

import java.io.File;

/**

* 文件綜合使用示例

*/

public class AdvanceFileDemo {

public static void main(String[] args) {

File f = new File("e:\\Book");

printAllFile(f);

File f1 = new File("e:\\test");

deleteAll(f1);

}

 

/**

* 列印f路徑下所有的文件和文件夾

* @param f 文件對象

*/

public static void printAllFile(File f){

//列印當前文件名

System.out.println(f.getName());

//是否是文件夾

if(f.isDirectory()){

//獲得該文件夾下所有子文件和子文件夾

File[] f1 = f.listFiles();

//迴圈處理每個對象

int len = f1.length;

for(int i = 0;i < len;i++){

//遞歸調用,處理每個文件對象

printAllFile(f1[i]);

}

}

}

 

/**

* 刪除對象f下的所有文件和文件夾

* @param f 文件路徑

*/

public static void deleteAll(File f){

//文件

if(f.isFile()){

f.delete();

}else{ //文件夾

//獲得當前文件夾下的所有子文件和子文件夾

File f1[] = f.listFiles();

//迴圈處理每個對象

int len = f1.length;

for(int i = 0;i < len;i++){

//遞歸調用,處理每個文件對象

deleteAll(f1[i]);

}

//刪除當前文件夾

f.delete();

}

}

}

 

關於File類的使用就介紹這麼多,其它的方法和使用時需要註意的問題還需要多進行練習和實際使用。

 

11.3.1.3 讀取文件

 

 

雖然前面介紹了流的概念,但是這個概念對於初學者來說,還是比較抽象的,下麵以實際的讀取文件為例子,介紹流的概念,以及輸入流的基本使用。

按照前面介紹的知識,將文件中的數據讀入程式,是將程式外部的數據傳入程式中,應該使用輸入流——InputStream或Reader。而由於讀取的是特定的數據源——文件,則可以使用輸入對應的子類FileInputStream或FileReader實現。

在實際書寫代碼時,需要首先熟悉讀取文件在程式中實現的過程。在Java語言的IO編程中,讀取文件是分兩個步驟:1、將文件中的數據轉換為流,2、讀取流內部的數據。其中第一個步驟由系統完成,只需要創建對應的流對象即可,對象創建完成以後步驟1就完成了,第二個步驟使用輸入流對象中的read方法即可實現了。

 

 

使用輸入流進行編程時,代碼一般分為3個部分:1、創建流對象,2、讀取流對象內部的數據,3、關閉流對象。

 

下麵以讀取文件的代碼示例:

 

 

import java.io.*;

/**

* 使用FileInputStream讀取文件

*/

public class ReadFile1 {

public static void main(String[] args) {

//聲明流對象

FileInputStream fis = null;

try{

//創建流對象

fis = new FileInputStream("e:\\a.txt");

//讀取數據,並將讀取到的數據存儲到數組中

byte[] data = new byte[1024]; //數據存儲的數組

int i = 0; //當前下標

//讀取流中的第一個位元組數據

int n = fis.read();

//依次讀取後續的數據

while(n != -1){ //未到達流的末尾

//將有效數據存儲到數組中

data[i] = (byte)n;

//下標增加

i++;

//讀取下一個位元組的數據

n = fis.read();

}

 

//解析數據

String s = new String(data,0,i);

//輸出字元串

System.out.println(s);

}catch(Exception e){

e.printStackTrace();

}finally{

try{

//關閉流,釋放資源

fis.close();

}catch(Exception e){}

}

}

}

 

 

在該示例代碼中,首先創建一個FileInputStream類型的對象fis:

 

 

fis = new FileInputStream("e:\\a.txt");

 

 

這樣建立了一個連接到數據源e:\a.txt的流,並將該數據源中的數據轉換為流對象fis,以後程式讀取數據源中的數據,只需要從流對象fis中讀取即可。

讀取流fis中的數據,需要使用read方法,該方法是從InputStream類中繼承過來的方法,該方法的作用是每次讀取流中的一個位元組,如果需要讀取流中的所有數據,需要使用迴圈讀取,當到達流的末尾時,read方法的返回值是-1。

在該示例中,首先讀取流中的第一個位元組:

 

 

int n = fis.read();

 

 

並將讀取的值賦值給int值n,如果流fis為空,則n的值是-1,否則n中的最後一個位元組包含的時流fis中的第一個位元組,該位元組被讀取以後,將被從流fis中刪除。

然後迴圈讀取流中的其它數據,如果讀取到的數據不是-1,則將已經讀取到的數據n強制轉換為byte,即取n中的有效數據——最後一個位元組,並存儲到數組data中,然後調用流對象fis中的read方法繼續讀取流中的下一個位元組的數據。一直這樣迴圈下去,直到讀取到的數據是-1,也就是讀取到流的末尾則迴圈結束。

這裡的數組長度是1024,所以要求流中的數據長度不能超過1024,所以該示例代碼在這裡具有一定的局限性。如果流的數據個數比較多,則可以將1024擴大到合適的個數即可。

經過上面的迴圈以後,就可以將流中的數據依次存儲到data數組中,存儲到data數組中有效數據的個數是i個,即迴圈次數。

其實截至到這裡,IO操作中的讀取數據已經完成,然後再按照數據源中的數據格式,這裡是文件的格式,解析讀取出的byte數組即可。

該示例代碼中的解析,只是將從流對象中讀取到的有效的數據,也就是data數組中的前n個數據,轉換為字元串,然後進行輸出。

在該示例代碼中,只是在catch語句中輸出異常的信息,便於代碼的調試,在實際的程式中,需要根據情況進行一定的邏輯處理,例如給出提示信息等。

最後在finally語句塊中,關閉流對象fis,釋放流對象占用的資源,關閉數據源,實現流操作的結束工作。

 

上面詳細介紹了讀取文件的過程,其實在實際讀取流數據時,還可以使用其它的read方法,下麵的示例代碼是使用另外一個read方法實現讀取的代碼:

 

import java.io.FileInputStream;

/**

* 使用FileInputStream讀取文件

*/

public class ReadFile2 {

public static void main(String[] args) {

//聲明流對象

FileInputStream fis = null;

try{

//創建流對象

fis = new FileInputStream("e:\\a.txt");

//讀取數據,並將讀取到的數據存儲到數組中

byte[] data = new byte[1024]; //數據存儲的數組

int i = fis.read(data);

 

//解析數據

String s = new String(data,0,i);

//輸出字元串

System.out.println(s);

}catch(Exception e){

e.printStackTrace();

}finally{

try{

//關閉流,釋放資源

fis.close();

}catch(Exception e){}

}

}

}

 

 

該示例代碼中,只使用一行代碼:

 

int i = fis.read(data);

 

就實現了將流對象fis中的數據讀取到位元組數組data中。該行代碼的作用是將fis流中的數據讀取出來,並依次存儲到數組data中,返回值為實際讀取的有效數據的個數。使用該中方式在進行讀取時,可以簡化讀取的代碼。

當然,在讀取文件時,也可以使用Reader類的子類FileReader進行實現,在編寫代碼時,只需要將上面示例代碼中的byte數組替換成char數組即可。使用FileReader讀取文件時,是按照char為單位進行讀取的,所以更適合於文本文件的讀取,而對於二進位文件或自定義格式的文件來說,還是使用FileInputStream進行讀取,方便對於讀取到的數據進行解析和操作。

讀取其它數據源的操作和讀取文件類似,最大的區別在於建立流對象時選擇的類不同,而流對象一旦建立,則基本的讀取方法是一樣,如果只使用最基本的read方法進行讀取,則使用基本上是一致的。這也是IO類設計的初衷,使得對於流對象的操作保持一致,簡化IO類使用的難度。

基本的輸出流包含OutputStream和Writer兩個,區別是OutputStream體系中的類(也就是OutputStream的子類)是按照位元組寫入的,而Writer體系中的類(也就是Writer的子類)是按照字元寫入的。

 

 

使用輸出流進行編程的步驟是:

1、建立輸出流

建立對應的輸出流對象,也就是完成由流對象到外部數據源之間的轉換。

2、向流中寫入數據

將需要輸出的數據,調用對應的write方法寫入到流對象中。

3、關閉輸出流

在寫入完畢以後,調用流對象的close方法關閉輸出流,釋放資源。

在使用輸出流向外部輸出數據時,程式員只需要將數據寫入流對象即可,底層的API實現將流對象中的內容寫入外部數據源,這個寫入的過程對於程式員來說是透明的,不需要專門書寫代碼實現。

在向文件中輸出數據,也就是寫文件時,使用對應的文件輸出流,包括FileOutputStream和FileWriter兩個類,下麵以FileOutputStream為例子說明輸出流的使用。

 

示例代碼如下:

 

import java.io.*;

/**

* 使用FileOutputStream寫文件示例

*/

public class WriteFile1 {

public static void main(String[] args) {

String s = "Java語言";

int n = 100;

//聲明流對象

FileOutputStream fos = null;

try{

//創建流對象

fos = new FileOutputStream("e:\\out.txt");

//轉換為byte數組

byte[] b1 = s.getBytes();

//換行符

byte[] b2 = "\r\n".getBytes();

byte[] b3 = String.valueOf(n).getBytes();

//依次寫入文件

fos.write(b1);

fos.write(b2);

fos.write(b3);

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}finally{

try{

fos.close();

}catch(Exception e){}

}

}

}

 

 

該示例代碼寫入的文件使用記事本打開以後,內容為:

Java語言

100

在該示例代碼中,演示了將一個字元串和一個int類型的值依次寫入到同一個文件中。在寫入文件時,首先創建了一個文件輸出流對象fos:

fos = new FileOutputStream("e:\\out.txt");

該對象創建以後,就實現了從流到外部數據源e:\out.txt的連接。說明:當外部文件不存在時,系統會自動創建該文件,但是如果文件路徑中包含未創建的目錄時將出現異常。這裡書寫的文件路徑可以是絕對路徑也可以是相對路徑。

在 實際寫入文件時,有兩種寫入文件的方式:覆蓋和追加。其中“覆蓋”是指清除原文件的內容,寫入新的內容,預設採用該種形式寫文件,“追加”是指在已有文件 的末尾寫入內容,保留原來的文件內容,例如寫日誌文件時,一般採用追加。在實際使用時可以根據需要採用適合的形式,可以使用:

public FileOutputStream(String name, boolean append) throws FileNotFoundException

只需要使用該構造方法在構造FileOutputStream對象時,將第二個參數append的值設置為true即可。

流對象創建完成以後,就可以使用OutputStream中提供的wirte方法向流中依次寫入數據了。最基本的寫入方法只支持byte數組格式的數據,所以如果需要將內容寫入文件,則需要把對應的內容首先轉換為byte數組。

這裡以如下格式寫入數據:首先寫入字元串s,使用String類的getBytes方法將該字元串轉換為byte數組,然後寫入字元串“\r\n”,轉換方式同上,該字元串的作用是實現文本文件的換行顯示,最後寫入int數據n,首先將n轉換為字元串,再轉換為byte數組。這種寫入數據的順序以及轉換為byte數組的方式就是流的數據格式,也就是該文件的格式。因為這裡寫的都是文本文件,所以寫入的內容以明文的形式顯示出來,也可以根據自己需要存儲的數據設定特定的文件格式。

其實,所有的數據文件,包括圖片文件、聲音文件等等,都是以一定的數據格式存儲數據的,在保存該文件時,將需要保存的數據按照該文件的數據格式依次寫入即可,而在打開該文件時,將讀取到的數據按照該文件的格式解析成對應的邏輯即可。

最後,在數據寫入到流內部以後,如果需要立即將寫入流內部的數據強制輸出到外部的數據源,則可以使用流對象的flush方法實現。如果不需要強制輸出,則只需要在寫入結束以後,關閉流對象即可。在關閉流對象時,系統首先將流中未輸出到數據源中的數據強制輸出,然後再釋放該流對象占用的記憶體空間。

使用FileWriter寫入文件時,步驟和創建流對象的操作都和該示例代碼一致,只是在轉換數據時,需要將寫入的數據轉換為char數組,對於字元串來說,可以使用String中的toCharArray方法實現轉換,然後按照文件格式寫入數據即可。

對於其它類型的位元組輸出流/字元輸出流來說,只是在邏輯上連接不同的數據源,在創建對象的代碼上會存在一定的不同,但是一旦流對象創建完成以後,基本的寫入方法都是write方法,也需要首先將需要寫入的數據按照一定的格式轉換為對應的byte數組/char數組,然後依次寫入即可。

所以IO類的這種設計形式,只需要熟悉該體系中的某一個類的使用以後,就可以觸類旁通的學會其它相同類型的類的使用,從而簡化程式員的學習,使得使用時保持統一。


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