Java高级之File类、节点流、缓冲流、转换流、标准I/O流、打印流、数据流

第13章 IO流

一、File类的使用

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”

1.1、如何创建File类的实例

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

2. 相对路径：相较于某个路径下，指明的路径。

3. 绝对路径：包含盘符在内的文件或文件目录的路径

4. 路径分隔符：

   windows: \\

   unix: /

说明：

IDEA中：如果开发使用JUnit中的单元测试方式测试，相对路径即为当前Module下。如果使用main()测试，相对路径即为当前的Project下。

Eclipse中：不管使用单元测试方法还是使用main()测试，相对路径即为当前的Project下。

1.2、常用方法

1.2.1、File类的获取功能

public String getAbsolutePath()：获取绝对路径
public String getPath() ：获取路径
public String getName() ：获取名称
public String getParent()：获取上层文件目录路径。若无，返回null
public long length() ：获取文件长度（即：字节数）。不能获取目录的长度。
public long lastModified() ：获取最后一次的修改时间，毫秒值
public String[] list() ：获取指定目录下的所有文件或者文件目录的名称数组
public File[] listFiles() ：获取指定目录下的所有文件或者文件目录的File数组

@Test
public void test2(){
    
    
    File file1 = new File("hello.txt");
    File file2 = new File("D:\\JAVA NOTES\\核心基础笔记\\Java高级编程\\hi.txt");
    System.out.println(file1.getAbsoluteFile());
    System.out.println(file1.getPath());
    System.out.println(file1.getName());
    System.out.println(file1.getParent());
    System.out.println(file1.length());
    System.out.println(new Date(file1.lastModified()));


    System.out.println("----------------------");
    System.out.println(file2.getAbsoluteFile());
    System.out.println(file2.getPath());
    System.out.println(file2.getName());
    System.out.println(file2.getParent());
    System.out.println(file2.length());
    System.out.println(file2.lastModified());
}

@Test
public void test3(){
    
    
    File file = new File("F:\\ProjectsLocation\\IdeaProjects\\Indomitable\\src");
    String[] list = file.list();
    for (String s:list){
    
    
        System.out.println(s);
    }

    File[] listFiles = file.listFiles();
    for (File f:listFiles){
    
    
        System.out.println(f);
    }
}

1.2.2、File类的重命名功能

/**
 * public boolean renameTo(File dest):把文件重命名为指定的文件路径
 * 比如： file1.renameTo(file2)为例：
 *      要想保证返回true，需要file1在硬盘中是存在的，且file2不能在硬盘中存在。
 */
@Test
public void test4(){
    
    
    File file1 = new File("hello.txt");
    File file2 = new File("he.txt");

    boolean rename = file1.renameTo(file2);
    System.out.println(rename);
}

1.2.3、File类的判断功能

public boolean isDirectory()：判断是否是文件目录 

public boolean isFile() ：判断是否是文件 

public boolean exists() ：判断是否存在 

public boolean canRead() ：判断是否可读 

public boolean canWrite() ：判断是否可写 

public boolean isHidden() ：判断是否隐藏

@Test
public void test5(){
    
    
    File file1 = new File("F:\\ProjectsLocation\\IdeaProjects\\Indomitable\\src");

    System.out.println(file1.isDirectory());
    System.out.println(file1.isFile());
    System.out.println(file1.exists());
    System.out.println(file1.canRead());
    System.out.println(file1.canWrite());
    System.out.println(file1.isHidden());

    System.out.println("***************");

    File file2 = new File("hello.txt");

    System.out.println(file2.isDirectory());
    System.out.println(file2.isFile());
    System.out.println(file2.exists());
    System.out.println(file2.canRead());
    System.out.println(file2.canWrite());
    System.out.println(file2.isHidden());
}

1.2.4、File类的创建功能

public boolean createNewFile() ：创建文件。若文件存在，则不创建，返回false

public boolean mkdir() ：创建文件目录。如果此文件目录存在，就不创建了。
如果此文件目录的上层目录不存在，也不创建。

public boolean mkdirs() ：创建文件目录。如果上层文件目录不存在，一并创建
注意事项：如果你创建文件或者文件目录没有写盘符路径，那么，默认在项目
路径下。

@Test
public void test7(){
    
    
    //文件目录的创建
    File file1 = new File("D:\\Java\\1.尚硅谷全套JAVA教程--基础阶段（73.36GB）\\尚硅谷宋红康Java核心基础_好评如潮\\Java基础全套视频教程\\day25_泛型与File\\20230527");

    boolean mkdir = file1.mkdir();
    if (mkdir){
    
    
        System.out.println("创建成功1");
    }

    File file2 = new File("D:\\Java\\1.尚硅谷全套JAVA教程--基础阶段（73.36GB）\\尚硅谷宋红康Java核心基础_好评如潮\\Java基础全套视频教程\\day25_泛型与File\\20230528");
    boolean mkdirs = file2.mkdirs();//级联创建
    if (mkdirs){
    
    
        System.out.println("创建成功2");
    }
}

1.2.5、File类的删除功能

public boolean delete()：删除文件或者文件夹
删除注意事项：
Java中的删除不走回收站。
要删除一个文件目录，请注意该文件目录内不能包含文件或者文件目录

二、IO流原理及流的分类

2.1、Java IO原理

1. I/O是Input/Output的缩写， I/O技术是非常实用的技术，用于 处理设备之间的数据传输。如读/写文件，网络通讯等。
2. Java程序中，对于数据的输入/输出操作以“流(stream)” 的 方式进行。
3. java.io包下提供了各种“流”类和接口，用以获取不同种类的 数据，并通过标准的方法输入或输出数据。

输入input：读取外部数据（磁 盘、光盘等存储设备的数据）到 程序（内存）中。

输出output：将程序（内存） 数据输出到磁盘、光盘等存储设备中。

2.2、流的分类/体系结构

• 按操作数据单位不同分为：字节流(8 bit)，字符流(16 bit)
• 按数据流的流向不同分为：输入流，输出流
• 按流的角色的不同分为：节点流，处理流

流的分类理解示意图：

三、节点流（或文件流）

* 抽象基类             节点流(或文件流)           缓冲流(处理流的一种)
InputStream          FileInputStream (read(byte[] buffer))       BufferedInputStream (read(byte[] buffer,0,len))
 * OutputStream         FileOutPutStream (write(byte[] buffer,0,len))     BufferedOutputStream (write(byte[] buffer))
 * Reader               FileReader (read(char[] cbuf))              BufferedReader (read(char[] cbuf))
 * Writer               FileWriter (write(char[] cbuf,0,len))             BufferedWriter (write(char[] cbuf,0,len))

本章步骤：

1.实例化File类的对象，指明要操作的文件
2.提供具体的流
3.数据的读入
4.流的关闭操作

3.1、读入数据 FileReader

    @Test
    public void test1(){
    
    
        FileReader fr = null;
        try {
    
    
            //1.实例化File类的对象，指明要操作的文件
            File file = new File("hello.txt ");//相较于当前Module
            //2.提供具体的流
            fr = new FileReader(file);
            //3.数据的读入
            //read()：返回读入的一个字符。如果达到文件末尾，返回 -1
            //方式一
//        int data = fr.read();
//        while (data != -1){
    
    
//            System.out.print((char)data);
//            data = fr.read();
//        }

            //方式二：语法上针对方式一的修改
            int data;
            while ((data = fr.read()) != -1){
    
    
                System.out.print((char)data);
            }
        }catch (Exception e){
    
    
            e.printStackTrace();
        }finally {
    
    
            //4.流的关闭操作
            try {
    
    
                //可能会有空指针异常
                if (fr != null){
    
    
                    fr.close();
                }
            }catch (Exception e){
    
    
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

对 read()操作升级：使用read 的重载方法

@Test
    public void test2() throws IOException {
    
    
        FileReader fr = null;
        try {
    
    
            //1.File类的实例化
            File file = new File("hello.txt ");//相较于当前Module
            //2.FileReader流的实例化
            fr = new FileReader(file);
            //3.读入的操作
            char[] cbuf = new char[5];
            int len;
            while ((len = fr.read(cbuf)) != -1){
    
    
//                //方式一
//                for (int i=0;i<len; i++){
    
    
//                    System.out.print(cbuf[i]);
//                }

                //方式二
                String s = new String(cbuf, 0, len);
                System.out.print(s);
            }
        } catch (Exception e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        } finally {
    
    
            try {
    
    
                //4.资源的关闭
                if (fr != null){
    
    
                    fr.close();
                }
            } catch (Exception e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

3.2、写出数据 FileWriter

从内存中写出数据的到硬盘文件的操作

说明：

1. 输出操作，对应的File可以不存在，并不会报异常

2. File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：

   ​ ① 如果流使用的构造器是 FileWriter(file, false) / FileWriter(file)：对原有文件的覆盖

   ​ ② 如果流使用的构造器是 FileWriter(file, true)：不会对原有文件覆盖，而是在原有文件基础上追加内容

/**
     * 从内存中写出数据的到硬盘文件的操作
     * 说明：
     * 1.输出操作，对应的File可以不存在，并不会报异常
     * 2.File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)：对原有文件的覆盖
     *      如果流使用的构造器是 FileWriter(file, true)：不会对原有文件覆盖，而是在原有文件基础上追加内容
     */
@Test
public void  testFileWriter() throws IOException {
    
    
    //1.提供File类的对象，指明写出搭配的文件
    File file = new File("hello1.txt");

    //2.提供FileWriter的对象，用于数据的写出
    FileWriter fw = new FileWriter(file, true);

    //3.写出的操作
    fw.write("I hava a little dream!\n");
    fw.write("You need to hava a dream!\n");

    //4.流资源的关闭
    fw.close();
}

3.3、使用FileReader 和 FileWriter 实现文本文件的复制

步骤：

1.创建File类的对象，指明读入和写出的文件
2.提供输入流和输出流的对象
3.数据的读入和写出操作
4.关闭流资源

@Test
public void testFileReaderFileWriter(){
    
    
    FileWriter fw = null;
    FileReader fr = 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");

        //2.提供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数组中的字符个数
        while ((len = fr.read(cbuf)) != -1){
    
    
            //每次写出 len个字符
            fw.write(cbuf, 0, len);
        }

    } catch (IOException e) {
    
    
        throw new RuntimeException(e);
    } finally {
    
    
        //4.关闭流资源
        try {
    
    

            if (fw != null) {
    
    
                fw.close();
            }
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }

        try {
    
    
            if (fr != null){
    
    
                fr.close();
            }
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

3.4、FileInputStream

总结：

• 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

/**
 * 使用字节流 FileInputStream 处理文本文件，可能出现乱码
 */
@Test
public void test1() throws IOException {
    
    
    FileInputStream fis = null;
    try {
    
    
        //1.造文件
        File file = new File("hello.txt");
        //2.造流
        fis = new FileInputStream(file);

        //3.读数据
        byte[] buffer = new byte[5];
        int len;//记录每次读取的字节的个数
        while ((len = fis.read(buffer)) != -1){
    
    
            String str = new String(buffer, 0, len);
            System.out.print(str);
        }
    } catch (IOException e) {
    
    
        e.printStackTrace();
    } finally {
    
    
        //4.关闭流
        try {
    
    
            if (fis != null){
    
    
                fis.close();
            }
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

3.5、使用FileInputStream和FileOutputStream实现对图片的复制操作

/**
 * 使用FileInputStream和FileOutputStream实现对图片的复制操作
 */
@Test
public void testFileInputOutputStream(){
    
    
    FileInputStream fis = null;
    FileOutputStream fos = null;
    try {
    
    
        //1.造文件
        File srcFile = new File("头像.jpg");
        File destFile = new File("头像2.jpg");
        //2.造流
        fis = new FileInputStream(srcFile);
        fos = new FileOutputStream(destFile);

        //3.复制
        byte[] buffer = new byte[5];
        int len;//记录每次读入的长度
        while ((len = fis.read(buffer)) != -1){
    
    
            fos.write(buffer, 0, len);
        }
        System.out.println("复制成功！");
    } catch (IOException e) {
    
    
        e.printStackTrace();
    } finally {
    
    
        //4.关闭流
        try {
    
    
            if (fis != null){
    
    
                fis.close();
            }
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }

        try {
    
    
            if (fos != null){
    
    
                fos.close();
            }
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

四、处理流之一—缓冲流

BufferedInputStream
BufferedOutputStream
BufferedReader
BufferedWriter

作用：提供流的读取、写入的速度

​ 提高读写速度的原因：内部提供了一个缓冲区

4.1、使用BufferedInputStream和BufferedOutputStream实现对图片的复制操作

/**
     * 实现非文本文件的复制
     */
    @Test
    public void BufferedStreamTest(){
    
    
        BufferedInputStream bis = null;
        BufferedOutputStream bos = null;
        try {
    
    
            //1.造文件
            File srcFile = new File("头像.jpg");
            File destFile = new File("头像3.jpg");

            //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) {
    
    
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
    
    
            //4.关闭流：要求：先关闭外层的流，再关闭内层的流
            //说明：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，我们可哟自动省略。
            if (bis != null){
    
    
                try {
    
    
                    bis.close();
                } catch (IOException e) {
    
    
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }

            if (bos != null){
    
    
                try {
    
    
                    bos.close();
                } catch (IOException e) {
    
    
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }

//        fis.close();
//        fos.close();
    }

4.2、实现文件的复制

步骤：

1.造文件
2.造流
	2.1 造节点流
	2.2 造缓冲流
3.复制的细节：读取、写入
4.关闭流：要求：先关闭外层的流，再关闭内层的流
    说明：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，我们可哟自动省略。

	/**
     * 实现文件复制的方法
     */
    public void copyFileWithBuffered(String srcPath, String destPath){
    
    
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        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
            fis = new FileInputStream(srcFile);
            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);

                //bos.flush();//刷新缓冲过去
            }
        } catch (IOException e) {
    
    
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
    
    
            //4.关闭流：要求：先关闭外层的流，再关闭内层的流
            //说明：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，我们可哟自动省略。
            if (bis != null){
    
    
                try {
    
    
                    bis.close();
                } catch (IOException e) {
    
    
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }

            if (bos != null){
    
    
                try {
    
    
                    bos.close();
                } catch (IOException e) {
    
    
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }

//        fis.close();
//        fos.close();
    }

五、处理流之二—转换流

1、转换流：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

​ OutputStreamReader: 将一个字符的输入流转换为字节的输出流—>编码

2、作用：提供字节流与字符流之间的转换

3、解码 ：字节、字节数组 —> 字符数组、字符串

​ 编码 ：字符数组、字符串 —> 字节、字节数组

5.1、InputStreamReader的使用

/**
     * 此时处理异常的话,仍应该使用try-catch-finally
     * InputStreamReader的使用,实现字节的输入流到字符的输入流的转换
     */
    @Test
    public void test1() throws IOException {
    
    
        FileInputStream fis = new FileInputStream("dbcp.txt");
        //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");
//        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis);//使用系统默认的字符集:UTF-8

        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();
    }

5.2、综合使用 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter

/**
 * 综合使用 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter
 */
@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.读入和写出的过程
    char[] cbuf = new char[20];
    int len;
    while ((len = isr.read(cbuf)) != -1){
    
    
        osw.write(cbuf, 0, len);
    }

    //3.关闭资源
    fis.close();
    fos.close();
}

5.3、多种字符集编码

编码表的由来

计算机只能识别二进制数据，早期由来是电信号。为了方便应用计算机，让它可以识 别各个国家的文字。就将各个国家的文字用数字来表示，并一一对应，形成一张表。 这就是编码表。

常见的编码表

1. ASCII：美国标准信息交换码。
   • 用一个字节的7位可以表示。
2. ISO8859-1：拉丁码表。欧洲码表。
   • 用一个字节的8位表示。
3. GB2312：中国的中文编码表。最多两个字节编码所有字符
4. 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
5. Unicode：国际标准码，融合了目前人类使用的所有字符。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。
6. UTF-8：变长的编码方式，可用1-4个字节来表示一个字符。

六、标准输入、输出流

6.1、练习题

/**
 * 练习：
 * 从键盘输入字符串，要求将读取到的整行字符串转成大写输出。然后继续
 * 进行输入操作，直至当输入“e”或者“exit”时，退出程序。
 */
public static void main(String[] args) {
    
    
    BufferedReader br = null;
    try {
    
    
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
        br = new BufferedReader(isr);
        String data;
        while (true){
    
    
            System.out.println("请输入字符串: ");
            data = br.readLine();
            if ("e".equalsIgnoreCase(data)|| "exit".equalsIgnoreCase(data)){
    
    
                System.out.println("程序结束");
                break;
            }

            String upperCase = data.toUpperCase();
            System.out.println(upperCase);
        }
    } catch (IOException e) {
    
    
        throw new RuntimeException(e);
    } finally {
    
    
        if (br !=  null){
    
    
            try {
    
    
                br.close();
            } catch (IOException e) {
    
    
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}

七、打印流

八、数据流