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第十八章 Java I/O系统

标签： Java编程思想

对程序语言的设计者来说，创建一个好的输入/输出（I/O)系统一项艰难的任务。

I/O系统不仅要与各种终端打交道，比如输入输出终端，网络连接，文件系统等，并且还需要多种方式，比如顺序，缓冲，二进制等。

Java中提供了大量的类来实现文件操作。

如果缺乏历史的眼光，很快我就会对什么时候该使用哪些类，以及什么时候不该使用他们而搞到迷惑。

18.1 File类

File这个名字并非指代文件，它既能代表一个特定的文件，又能代表一个目录下的文件集合。如果指代的是文件集合的话，可以调用list()方法得到一个包含该目录下文件集合的数组。

18.1.1 目录列表器

查看一个目录列表，可以有两种方法使用File对象：
* 调用不带参数的list()方法获取全部文件集合；
* 使用“过滤器”获得特定类型文件的文件集合。

package com.io;

import java.io.File;
import java.io.FilenameFilter;
import java.util.Arrays;
import java.util.regex.Pattern;

/**
 * @author [email protected]
 * @since 13:34 2018/7/18
 */
public class DirList {
    public static void main(String[] args) {
        File path = new File(".");
        String[] list;
        if (args.length == 0) {
            list = path.list();
        } else {
            list = path.list(new DirFilter(args[0]));
        }
        assert list != null;
        Arrays.sort(list, String.CASE_INSENSITIVE_ORDER);
        for (String dir : list) {
            System.out.println(dir);
        }
    }
}

class DirFilter implements FilenameFilter {
    private Pattern pattern;

    public DirFilter(String regex) {
        pattern = Pattern.compile(regex);
    }

    @Override
    public boolean accept(File dir, String name) {
        return pattern.matcher(name).matches();
    }
}

output:

.idea
.vscode
out
ThinkInJavaDemo

Process finished with exit code 0

匿名内部类改写：

package com.io;

import java.io.File;
import java.io.FilenameFilter;
import java.util.regex.Pattern;

/**
 * @author [email protected]
 * @since 13:53 2018/7/18
 */
public class DirListA {
    public static FilenameFilter filenameFilter(final String regex) {
        return new FilenameFilter() {
            private Pattern pattern = Pattern.compile(regex);

            @Override
            public boolean accept(File dir, String name) {
                return pattern.matcher(name).matches();
            }
        };
    }

    public static void main(String[] args) {
        /**
         * do something.
         */
    }
}

为了减少DirList类与FilenameFilter类之间的耦合，可以改写如下：

package com.io;

import java.io.File;
import java.io.FilenameFilter;
import java.util.Arrays;
import java.util.regex.Pattern;

/**
 * @author [email protected]
 * @since 13:58 2018/7/18
 */
public class DirListB {
    public static void main(String[] args) {
        File path = new File(".");
        String[] list;
        if (args.length == 0) {
            list = path.list();
        } else {
            list = path.list((dir, name) -> {
                Pattern pattern = Pattern.compile(args[0]);
                return pattern.matcher(name).matches();
            });
        }
        assert list != null;
        Arrays.sort(list, String.CASE_INSENSITIVE_ORDER);
        for (String dir : list) {
            System.out.println(dir);
        }
    }
}

18.1.2 目录使用工具

文件操作在实际开发中是非常常用的，有一个实用的文件工具类会大大提高开发效率。
下面的方法通过一个特定的正则表达式使用local()方法和walk()方法产生特定目录下的整个目录书中的所有文件构成List。

File.listFiles()产生File数组。

18.1.3 目录的检查及创建

可以使用File对象来表示已经存在的文件或者路径，也可以用来创建新的目录或文件。一些File类的常用方法：

canRead();
canWrite()
length();
getName();
getAbsolutelyPath();
lastModified();
getParent();
renameTo(new File());

18.2 输入和输出

Java中“流”类库让人迷惑的主要原因就在于：创建单一的结果流，却需要创建多个对象。

18.2.1 InputStream类型

InputStream的作用是用来表示那些从不同数据源产生的输入的类。

InputStream类型：

类	功能	构造参数及使用
ByteArrayInputStream	允许将内存的缓冲区当做InputStream使用	缓冲区，字节将从中取出，作为一种数据源，将其与FilterInputStream对象相连以提供有用接口
StringBufferInputStream	将String转换成InputStream	底层实际使用StringBuffer作为数据源，将其与FilterInputStream对象相连以提供有用接口
FileInputStream	用于从文件读取信息	字符串表示文件名，文件或FileDescriptor对象
PipedInputStream	产生用于写入相关PipedOutputStream的数据	PipedOutputStream作为多线程数据源，将其与FilterInputStream对象相连以提供有用接口
FilterInputStream	抽象类，作为“装饰器”的接口，为其他InputStream类提供有用功能	。。

OutputStream类型：

类	功能	构造参数及使用
ByteOutputStream	在内存中创建缓冲区，数据的暂时存储区域	缓冲区初始化大小，制定数据的目的地，将其与FilterOutputStream对象相连以提供有用接口
FileOutputStream	用于将信息写至文件	字符串表示文件名，文件或者FileDescriptor对象，将其与FilterOutputStream对象相连以提供有用接口
FilterOutputStream	抽象类，作为“装饰器”的接口，为其他OutputStream提供有用功能	。。

18.3 添加属性和有用的接口

18.3.1 通过FilterInputStream从InputStream输入

FilterInputStream类型：

类	功能	构造器和参数
DataInputStream	与DataOutputStream搭配使用	InputStream包含用于读取本类型数据的全部接口
BufferedInputStream	可以防止每次读取时都进行实际写操作，代表使用“缓冲区”	InputStream,可以指定缓冲区大小
LineNumberInputStream	跟踪输入流中的行号，可调用getLineNumber()和setLineNumber(int)	仅增加了行号
PushbackInputStream	具有“能弹出一个字节的缓冲区”因此可以将读到的最后一个字节回退	通常作为编译器的扫描器，存在的原因是因为Java编译器的需要，极不常用

18.3.2 通过FilterOutputStream向OutputStream写入

FilterOutputStream类型：

类型	功能	构造参数及使用
DataOutputStream	与DataInputStream搭配使用	OutputStream包含用于写入基本类型数据的全部接口
PrintStream	用于产生格式化输出，其中DataOutputStream处理数据的存储，PrintStream处理显示	OutputStream，可以用boolean值只是是否在每次换行时都清空缓冲区应该是对OutputStream对象的final封装，可能会经常使用到他
BufferedOutputStream	使用它以避免每次发送数据时都要进行实际的写操作，代表“使用缓冲区”，可以调用flush()清空缓冲区	OutputStream可以指定缓冲区大小，本质上不提供接口，只不过是向进程中添加缓冲区所必须的，与接口对象搭配

18.4 Reader和Writer

18.4.1 数据的来源和去处

来源	去处
InputStream	OutputStream
FileInputStream	FileOutputStream
StringBufferInputStream	StringBufferOutputStream
ByteArrayInputStream	ByteOutputStream
PipedInputStream	PipedOutputStream

18.6 典型的I/O流使用方式

18.6.1 缓冲输入文件

package com.io;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

/**
 * @author [email protected]
 * @since 21:22 2018/7/18
 */
public class BufferedInputFile {
    public static String read(String fileName) throws IOException {
        BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader(fileName));
        String s;
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        while ((s = in.readLine()) != null) {
            stringBuilder.append(s).append("\n");
        }
        in.close();
        return stringBuilder.toString();
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println(read("BufferedInputFile.java"));
    }
}

18.6.2 从内存输入

package com.io;

import java.io.IOException;
import java.io.StringReader;

/**
 * @author [email protected]
 * @since 21:28 2018/7/18
 */
public class FormattedMemoryInput {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        StringReader in = new StringReader(BufferedInputFile.read("demo.java"));
        int c;
        while ((c = in.read()) != -1) {
            System.out.println((char) c);
        }
    }
}

package com.io;

import java.io.*;

/**
 * @author [email protected]
 * @since 21:32 2018/7/18
 */
public class TestEOF {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DataInputStream in = new DataInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream("")));
        while (in.available() != 0) {
            System.out.println((char) in.readByte());
        }
    }
}

18.6.4 基本的文件输出

package com.io;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
import java.io.StringReader;

/**
 * @author [email protected]
 * @since 21:35 2018/7/18
 */
public class BasicFileOutput {
    static String file = "BasicFileOutput.out";

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader in = new BufferedReader(new StringReader(BufferedInputFile.read("")));
        PrintWriter out = new PrintWriter(file);
        int lineCount = 1;
        String s;
        while ((s = in.readLine()) != null) {
            out.println(lineCount++ + ":" + s);
        }
        out.close();
        System.out.println(BufferedInputFile.read(file));
    }
}