Java学习之==>IO文件操作体系

一、概述

在整个 Java.io 中最重要的就是5个类和一个接口。5个类指的是 File、InputStream、OutputStream、Reader、Writer，一个接口指的是Serializable。掌握了这些IO的核心操作那么对于Java中的IO体系也就有了一个初步的认识了。

• File（文件类）：主要用来描述文件或目录的属性，例如：文件大小，修改文件名，删除文件，判断文件所在路径等。
• InputStream（字节输入流）：抽象类，基于字节的输入操作，是所有输入流的父类。定义了所有输入流都具有的共同特征。
• OutputStream（字节输出流）：抽象类。基于字节的输出操作。是所有输出流的父类。定义了所有输出流都具有的共同特征。
• Reader（输入流）：抽象类，基于字符的输入操作。
• Writer（输出流）：抽象类，基于字符的输出操作。
• Serializable（）：

二、File 类

从定义看，File类是Object的直接子类，同时它继承了Comparable接口可以进行数组的排序。File 类的操作包括文件的创建、删除、重命名、得到路径、创建时间等，以下是文件操作常用的函数。

File类是对文件系统中文件以及文件夹进行封装的对象，可以通过对象的思想来操作文件和文件夹。File类保存文件或目录的各种元数据信息，包括文件名、文件长度、最后修改时间、是否可读、获取当前文件的路径名，判断指定文件是否存在、获得当前目录中的文件列表，创建、删除文件和目录等方法。

private static void demo01() {
  File file = new File("/course/test.log");

  boolean canRead = file.canRead();
  System.out.println("canRead = " + canRead);

  boolean canWrite = file.canWrite();
  System.out.println("canWrite = " + canWrite);

  boolean canExecute = file.canExecute();
  System.out.println("canExecute = " + canExecute);

  file.setReadable(true);

  canRead = file.canRead();
  System.out.println("canRead = " + canRead);
}

private static void demo02() {
  File file = new File("/course/test.log");
  String fileName = file.getName();
  System.out.println("fileName = " + fileName);

  File fileAbsoluteFile = file.getAbsoluteFile();
  System.out.println("fileAbsoluteFile = " + fileAbsoluteFile);

  String fileAbsolutePath = file.getAbsolutePath();
  System.out.println("fileAbsolutePath = " + fileAbsolutePath);

  String fileParent = file.getParent();
  System.out.println("fileParent = " + fileParent);

  File fileParentFile = file.getParentFile();
  System.out.println("fileParentFile = " + fileParentFile);

  String filePath = file.getPath();
  System.out.println("filePath = " + filePath);
}

private static void demo03() {
  File file = new File("/course");
  System.out.println("file.isFile() = " + file.isFile());
  System.out.println("file.isDirectory() = " + file.isDirectory());
}

private static void demo04() {
  File file = new File("/course/test.log");

  final boolean exists = file.exists();
  System.out.println("exists = " + exists);

  boolean canRead = file.canRead();
  System.out.println("canRead = " + canRead);

  boolean canWrite = file.canWrite();
  System.out.println("canWrite = " + canWrite);

  boolean canExecute = file.canExecute();
  System.out.println("canExecute = " + canExecute);

  boolean isFile = file.isFile();
  System.out.println("isFile = " + isFile);

  boolean isDir = file.isDirectory();
  System.out.println("isDir = " + isDir);
}

/**
 * 遍历本地一个目录下.找到后缀名是.log的,且占用空间最大的那个文件删除之
 * 目录下还有目录，使用递归实现
 */
public class Case1 {
    public static void main(String[] args) {

        deleteLog("D:\TestDir",".log");
    }

    /**
     * 遍历目下下的文件，删除指定后缀且文件大小最大的文件
     * @param path   遍历目录的路径
     * @param endstr 文件后缀
     */
    public static void deleteLog(String path,String endstr){

        // 定位文件描述
        File dir = new File(path);

        // 列出该目录下所有的文件对象，存入一个文件对象数组当中
        File[] files = dir.listFiles();

        // 初始化最大文件对象和最大文件大小
        long maxFileSize = 0;
        File maxFile = null;

        // 遍历文件对象数组
        for (File file:files) {
            // 如果是文件，则找出指定后缀且大小最大的文件
            if (file.isFile()){
                long len = file.length();
                String fileName = file.getName();
                if (fileName.endsWith(endstr)){
                    if (len >maxFileSize ){
                        maxFileSize = len;
                        maxFile = file;
                    }
                }
            }
            // 如果是目录，则递归调用deleteLog
            if (file.isDirectory()){
                path =file.getAbsolutePath();
                deleteLog(path,endstr);
            }
        }
        if (maxFile != null){
            System.out.println("删除"+maxFile.getAbsolutePath()+"文件");
            maxFile.delete();
            System.out.println("删除成功");
        }
        else {
            System.out.println("未找到目标文件");
        }
    }
}

/**
 * case1: 实现文件复制,从指定位置复制到目标位置.
 * 思考,若指定文件不存在?
 * 若目标位置文件已存在?
 * 若目标位置目录不存在?
 * 其他请自行发挥
 */
public class Case3 {

    public static void main(String[] args) {

        String initialFile = "D:\TestDir\1.log";
        String targetDir = "D:\TestDir\subdir\1.log";

        BufferedReader br = null;
        BufferedWriter bw = null;
        try {
            // 读文件
            br = new BufferedReader(new FileReader(initialFile));
            String value;
            String data = "";

            while ((value = br.readLine()) != null){
                data += value + "
";
            }

            // 写文件
            bw = new BufferedWriter(new FileWriter(targetDir));
            bw.write(data);
            bw.flush();

        // 捕获异常
        }catch (FileNotFoundException ex){
            ex.printStackTrace();
        }catch (IOException ix) {
            ix.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                if (null != br && null != bw){
                    br.close();
                    bw.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

三、IO流的分类

1、流的概念和作用

• 流代表任何有能力产出数据的数据源对象，或者是有能力接收数据的接收端对象。
• 流的本质是数据传输，根据数据传输特性将流抽象为各种类，方便更直观的进行数据操作。
• 流的作用是为数据源和目的地建立一个输送通道。

　　Java 中将输入输出抽象称为流，就好像水管，将两个容器连接起来。流是一组有顺序的，有起点和终点的字节集合，是对数据传输的总称或抽象。即数据在两设备间的传输称为流。

2、 IO流的分类

根据数据流向不同分为：输入流和输出流。

• 输入流: 从外部介质(磁盘,网络)->内存；
• 输出流: 从内存->外部介质(磁盘,网络)；

根据处理数据类型的不同分为：字符流和字节流。

• 字节流：读取二进制数据,图片,视频,可执行文件等；
• 字符流：一般用于读取文本文件；

四、IO流体系结构

如上图所示，正如我们文章开篇讲到的，Java 的 IO 体系最重要的 5 个类，除了 File 类以外，整个 IO 体系将近 50 个类，都是由其余四个类（InputStream、OutputStream、Reader、Writer）派生出来的。但是这四个类都是抽象类，他们当中的绝大部分方法需要通过他们的子类来实现。

1、文件操作流

这四个类是专门操作文件流的，用法高度相似，区别在于前面两个是操作字节流，后面两个是操作字符流。它们都会直接操作文件流，直接与OS底层交互。因此他们也被称为节点流。注意使用这几个流的对象之后，需要关闭流对象，因为java垃圾回收器不会主动回收。

下面演示这四个流对象的基本用法：

public class App {

  public static void main(String[] args) {
    
    File file = new File("test.log");
    try (InputStream ins = new FileInputStream(file)) {
      byte[] buf = new byte[512];

      int len = 0;

      while ((len = ins.read(buf)) != -1) {
        String val = new String(buf, 0, len);
        System.out.println(val);
      }
    } catch (IOException ex) {
      throw new IllegalStateException(ex);
    }
  }
}

public class App {

  public static void main(String[] args) {
    OutputStream outputStream = null;
    try {
      // 1.定位文件描述
      File file = new File("test.log");

      // 2.实例化要写文件的基本类FileOutputStream
      outputStream = new FileOutputStream(file);

      // 3.写数据
      String str = "hello world！";
      outputStream.write(str.getBytes());
    } catch (FileNotFoundException ffe) {
      ffe.printStackTrace();
    } catch (IOException ioe) {
      ioe.printStackTrace();
    } finally {
      try {
        // 4.关流,千万要记得关闭
        if (null != outputStream) {
          outputStream.close();
        }
      } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }
}

public class App {

  public static void main(String[] args) {
    FileReader reader = null;
    try {
      // 1.文件描述
      File file = new File("test.log");

      // 2.定义文件读取流
      reader = new FileReader(file);

      // 3.文件读取
      char[] buf = new char[4];
      // 标准的写法
      int len = 0;
      while ((len = reader.read(buf)) != -1) {
        System.out.println("len=" + len);
        // 这里要注意,String的构造,要注意边界
        String val = new String(buf, 0, len);
        System.out.println(val);
      }

      // 这里的读取,如果不使用len来进行标识会有问题
      // while (reader.read(buf) != -1) {
      //   String val = new String(buf, 0, buf.length);
      //   System.out.println(val);
      // }

      // 理解的读取过程
      // while (len != -1) {
      //   len = reader.read(buf);
      //   if (len != -1) {
      //     String val = new String(buf, 0, len);
      //     System.out.println(val);
      //   }
      // }
    } catch (FileNotFoundException fnfe) {
      fnfe.printStackTrace();
    } catch (IOException ioe) {
      ioe.printStackTrace();
    } finally {
      // 4.关流
      if (null != reader) {
        try {
          reader.close();
        } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
    }
  }
}

public class App {

  public static void main(String[] args) {
    FileWriter fileWriter = null;
    try {
      // 1.定位文件描述
      File file = new File("test.log");

      // 2.实例化要写文件的基本类FileWriter
      fileWriter = new FileWriter(file);

      // 3.写数据
      String str = "hello world！";
      fileWriter.write(str);
    } catch (FileNotFoundException ffe) {
      ffe.printStackTrace();
    } catch (IOException ioe) {
      ioe.printStackTrace();
    } finally {
      try {
        // 4.关流,千万要记得关闭
        if (null != fileWriter) {
          fileWriter.close();
        }
      } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }
}

2、缓冲操作流

计算机访问外部设备非常耗时。访问的频率越高，造成CPU闲置的概率就越大。为了减少访问外部存储的次数，应该在一次对外部设备的访问中，读写更多的数据。为此，除了程序和流节点间交换数据必需的读写机制外，还应该增加缓冲机制。缓冲流就是每一个数据流分配一个缓冲区，一个缓冲区就是一个临时存储数据的内存。这样可以减少访问硬盘的次数，提高传输效率。 

• BufferedInputStream:当向缓冲流写入数据时候，数据先写到缓冲区，待缓冲区写满后，系统一次性将数据发送给输出设备；
• BufferedOutputStream :当从向缓冲流读取数据时候，系统先从缓冲区读出数据，待缓冲区为空时，系统再从输入设备读取数据到缓冲区；
• BufferedReader/BufferedWriter是将字符流(Reader)包装成缓冲流；
• BufferedReader提供一个readLine()可以方便地读取一行，而FileInputStream和FileReader只能读取一个字节或者一个字符；

同样，我们来演示一下基本用法：

public class BufferedReaderDemo {

  public static void main(String[] args) {

    test01("test.log");
    test02("test.log");

  }

  private static void test02(String fileName) {

    BufferedReader reader = null;
    try {
      // 1.文件描述
      File file = new File(fileName);

      // 2.定义文件读取流
      // 使用BufferedReader时,就这里与FileReader不同
      reader = new BufferedReader(new FileReader(file));

      // 3.文件读取
      String val = null;
      // 一行一行读取文件内容
      while ((val = reader.readLine()) != null) {
        System.out.println(val);
      }
    } catch (IOException ie) {
      ie.printStackTrace();
    } finally {
      // 4.关流
      if (null != reader) {
        try {
          reader.close();
        } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
    }
  }

  private static void test01(String fileName) {
    Reader reader = null;
    try {
      // 1.文件描述
      File file = new File(fileName);

      // 2.定义文件读取流
      // 使用BufferedReader时,就这里与FileReader不同
      reader = new BufferedReader(new FileReader(file));

      // 3.文件读取
      char[] buf = new char[4];
      // 标准的写法
      int len = 0;
      while ((len = reader.read(buf)) != -1) {
        System.out.println("len=" + len);
        // 这里要注意,String的构造,要注意边界
        String val = new String(buf, 0, len);
        System.out.println(val);
      }
    } catch (IOException ie) {
      ie.printStackTrace();
    } finally {
      // 4.关流
      if (null != reader) {
        try {
          reader.close();
        } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
    }
  }
}

public class BufferedWriterDemo {

  public static void main(String[] args) {

    File file = new File("test.log");

    Writer writer = null;

    try {
      writer = new BufferedWriter(new FileWriter(file));
      String str = "Hello,world!!";
      writer.write(str);
    }catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    } finally {
      if (null != writer) {
        try {
          writer.close();
        } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
    }
  }
}

public class BufferedInputStreamDemo {

  public static void main(String[] args) {

    InputStream inputStream = null;

    try {
      File file = new File("test.log");
      inputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file));

      byte[] bytes = new byte[128];
      int len = 0;

      while ((len =inputStream.read(bytes)) != -1) {
        String val = new String(bytes,0,len);
        System.out.println("val = " + val);
      }
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }finally {
      if (null != inputStream) {
        try {
          inputStream.close();
        } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
    }
  }
}

public class BufferedOutputStreamDemo {

  public static void main(String[] args) {
    OutputStream outputStream = null;
    try {
      // 1.定位文件描述
      File file = new File("test.log");

      // 2.实例化要写文件的基本类BufferedOutputStream
      // outputStream = new FileOutputStream(file);
      // 唯一的区别就在这里,把FileOutputStream作为构造的参数传递进去了
      outputStream = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file));

      // 3.写数据
      String str = "hello world";
      outputStream.write(str.getBytes());
    } catch (IOException ie) {
      ie.printStackTrace();
    } finally {
      try {
        // 4.关流,千万要记得关闭
        if (null != outputStream) {
          outputStream.close();
        }
      } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }
}

3、总结

流的基本操作过程：

• 给定待操作的对象(File)；
• 建立具体操作流，类(InputStream/OutputStream/Writer/Reader的具体实现类)；
• 文件操作,读/写；
• 关闭流；

结论：

• 操作二进制文件时，如：视频、音频文件，只能用字节流，文本文件使用字符流；
• buffer是缓冲操作，没有特殊要求的情况下都能使用buffer，推荐使用buffer，效率比较高；

五、读取properties文件

Java 中有个比较重要的类 Properties（Java.util.Properties），主要用于读取 Java 的配置文件，各种语言都有自己所支持的配置文件，配置文件中很多变量是经常改变的，这样做也是为了方便用户，让用户能够脱离程序本身去修改相关的变量设置。在Java中，其配置文件常为.properties文件，格式为文本文件，文件的内容的格式是“键=值”的格式，文本注释信息可以用"#"来注释。下面来看一下它的用法：

public class PropDemo {

  @Test
  public void demo1() throws IOException {

    Properties prop = new Properties();

    // 这里是需要是绝对路径，否则会报错
    // File propFile = new File("E:\Java_Project\MyProject\resources\config.properties");
    // prop.load(new FileInputStream(propFile));

    // 使用ClassLoader来读取，文件放在resources目录下，路径就可写相对路径
    prop.load(PropDemo.class.getClassLoader().getResourceAsStream("config.properties"));

    // get：返回的是对象
    // getProperty：返回的是字符串
    Object driver = prop.get("driver");
    String url = prop.getProperty("url");

    System.out.println(url);
    System.out.println(driver);
  }
  
  @Test
  public void demo02() throws IOException {

    Properties prop = new Properties();

    // 使用ClassLoader来读取
    prop.load(PropDemo.class.getClassLoader().getResourceAsStream("config.properties"));

    prop.setProperty("name", "jim");

    String property1 = prop.getProperty("name");

    String property2 = prop.getProperty("YY", "abc");

    System.out.println(property1);
    System.out.println(property2);
  }
}

配置文件内容如下：