Java文件读写分析

本文内容：IO流操作文件的细节分析；分析各种操作文件的方式。

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读写一个文件

从一个示例开始分析，如何操作文件：

/**
 * 向一个文件中写入数据
 * @throws IOException
 */
private static void writeFile() throws IOException {
    File file = new File("D://tmp/a.txt");
    try (OutputStream outputStream = new FileOutputStream(file, false)) {
        outputStream.write("ABC".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    }
}

/**
 * 从一个文件中读取数据
 * @throws IOException
 */
private static void readFile() throws IOException {
    File file = new File("D://tmp/a.txt");
    try (FileInputStream inputStream = new FileInputStream(file)) {
        StringBuilder stringBuffer = new StringBuilder();
        int count;
        while ((count = inputStream.read()) != -1) {
            stringBuffer.append((char) count);
        }
        System.out.println(stringBuffer.toString());
    }
}

文件写入

向一个文件写入数据时，首先新建一个文件，然后定义一个输出流，为什么数输出流？Java里的API都是面向JVM的，输入和输出也是面向jvm的，输入就是向jvm中输入，输出就是从jvm中输出；
outputStream.write() 方法将一个字节数组写入到a.txt中，执行完该方法后文件中就有内容了。程序是如何写进去的？

 /**
 * Opens a file, with the specified name, for overwriting or appending.
 * @param name name of file to be opened
 * @param append whether the file is to be opened in append mode
 */
private native void open0(String name, boolean append)
    throws FileNotFoundException;

/**
 * Writes the specified byte to this file output stream.
 *
 * @param   b   the byte to be written.
 * @param   append   {@code true} if the write operation first
 *     advances the position to the end of file
 */
private native void write(int b, boolean append) throws IOException;

/**
 * Writes a sub array as a sequence of bytes.
 * @param b the data to be written
 * @param off the start offset in the data
 * @param len the number of bytes that are written
 * @param append {@code true} to first advance the position to the
 *     end of file
 * @exception IOException If an I/O error has occurred.
 */
private native void writeBytes(byte b[], int off, int len, boolean append)
    throws IOException;

private native void close0() throws IOException;

从源码上看，文件写入需要三个步骤：1、打开一个文件，也就是获取文件的句柄；2、向文件中输出字节流；3、关闭输出流，释放资源；
open0(String name, boolean append) 这个本地方法就是打开文件的方法，调用了操作系统的API。
write(int b, boolean append)这个本地方法是最终的写入的方法，参数有两个：b[],append; b代表的是一个字节数组，append代表是否添加，false则会覆盖初始文件。

文件读取

与写入文件类似，文件读取同样也是相对与jvm，文件读取是向jvm中输入，所以是InputStream;

private native int read0() throws IOException;

/**
 * Reads a subarray as a sequence of bytes.
 * @param b the data to be written
 * @param off the start offset in the data
 * @param len the number of bytes that are written
 * @exception IOException If an I/O error has occurred.
 */
private native int readBytes(byte b[], int off, int len) throws IOException;

读取文件也是两种方法，一个字节一个字节地读，也能安装字节数组去读。步骤与文件写入类似：1、打开一个文件，也就是获取文件的句柄；2、从文件中读取字节流；3、关闭输入流，释放资源；

细节分析

字节数组读写的问题

按照字节写入，是直接调用native方法获取文件句柄操作文件，并且是直接写入字节数组，但是如果是写入中文，就不一样了，UTF-8编码中汉字是3个字节，英文字母是1个字节；当然不同的编码方式还不一样。这样写入不会有问题，但是读取的时候，问题就来了，汉字是3个字节，不管是按照字节数组还是字节去读，都可能只读取了一个汉字的一半，这样读取出来的字节数组转成可视化的内容就会出现乱码。

如果是从一个输入流到另外一个输出流，比如文件导出，就可以使用输入流读取的字节数组直接放到输出流中去。注意：读取到文件最后会返回-1，可以以此为分界点。

private static void writeFile0() throws IOException {
    File fileA = new File("D://tmp/a.txt");
    File fileB = new File("D://tmp/b.txt");
    try (FileInputStream inputStream = new FileInputStream(fileA);
         OutputStream outputStream = new FileOutputStream(fileB)) {
        int count;
        byte[] bytes = new byte[64];
        while ((count = inputStream.read(bytes)) != -1) {
            outputStream.write(bytes, 0, count);
        }
    }
}

按照字符读取

在Java API中提供了另外一种方式操作文件，那就是按照字符读取，也能按行读取。这种读取方式在文件和jvm中间加了一层缓冲区。

private static void readFile1() throws IOException {
    File file = new File("D://tmp/a.txt");
    try (FileReader fileReader = new FileReader(file)) {
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);
        int count;
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        while ((count = bufferedReader.read()) != -1) {
            // 还可以按行读取bufferedReader.readLine();
            stringBuilder.append((char) count);
        }
        System.out.println(stringBuilder.toString());
    }
}