Chapter12 IO流

12.1 `File`类的使用

1. 概述

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)
File类声明在java.io包下
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。
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”.

2.如何创建`File`类的实例

File类构造器：

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

3. File类常用方法

常用文件方法——获取

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

文件目录方法

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

文件方法——判断

public boolean renameTo(File dest):把文件重命名为指定的文件路径

要想保证返回true,需要当前文件在硬盘中是存在的，且dest不能在硬盘中存在。

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

文件方法——创建与删除

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，则不创建，返回false
public boolean mkdirs() ：递归创建文件目录。如果此文件目录存在，则不创建，返回false
public boolean delete()：删除文件或者文件夹，目录下不能有子目录或文件

12.2 IO流原理及流的分类

1.流的分类：

操作数据单位：字节流、字符流
数据的流向：输入流、输出流

流的角色：节点流、处理流

(抽象基类)	字节流	字符流
输入流	InputStream	Reader
输出流	OutputStream	Writer

2. 流的体系结构

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))
OutputStream	FileOutputStream (write(byte[] buffer,0,len)	BufferedOutputStream (write(byte[] buffer,0,len) / flush()
Reader	FileReader (read(char[] cbuf))	BufferedReader (read(char[] cbuf) / readLine())
Writer	FileWriter (write(char[] cbuf,0,len)	BufferedWriter (write(char[] cbuf,0,len) / flush()

12.3节点流

1. `FileReader`、`FileWriter` 基本操作

FileReader基本操作

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
   int data;
   while((data = fr.read()) != -1){
       System.out.print((char)data);
   }
} catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
} finally {
   //4.流的关闭操作
   if(fr != null){
       try {
           fr.close();
       } catch (IOException e) {
           e.printStackTrace();
       }
   }
}

FileReader 中使用 read(char[] cbuf)读入数据
对read()操作升级：使用read的重载方法

//3.读入的操作
//read(char[] cbuf):返回每次读入cbuf数组中的字符的个数。如果达到文件末尾，返回-1
char[] cbuf = new char[5];
int len;
while((len = fr.read(cbuf)) != -1){
    //方式一：
    //错误的写法, cbuf.length恒等于5
//                for(int i = 0;i < cbuf.length;i++){
//                    System.out.print(cbuf[i]);
//                }
    //正确的写法
   for(int i = 0;i < len;i++){
       System.out.print(cbuf[i]);
   }
    //方式二：
    //错误的写法,对应着方式一的错误的写法
//                String str = new String(cbuf);
//                System.out.print(str);
    //正确的写法
    String str = new String(cbuf,0,len);
    System.out.print(str);

FileWriter 写出数据的操作

FileWriter fw = null;
try {
   //1.提供File类的对象，指明写出到的文件
   File file = new File("hello1.txt");

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

   //3.写出的操作
   fw.write("I have a dream!\n");
   fw.write("you need to have a dream!");
} catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
} finally {
   //4.流资源的关闭
   if(fw != null){
       try {
           fw.close();
       } catch (IOException e) {
           e.printStackTrace();
       }
   }
}

使用 FileReader 和 FileWriter 实现文本文件的复制

FileReader fr = null;
FileWriter fw = 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.创建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数组中的字符的个数
   while((len = fr.read(cbuf)) != -1){
       //每次写出len个字符
       fw.write(cbuf,0,len);
   }
} catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
} 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();
   }
}

2. `FileInputStream` 和 `FileOutputStream` 读写非文本文件

FileInputStream读取文件

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 {
   if(fis != null){
       //4.关闭资源
       try {
           fis.close();
       } catch (IOException e) {
           e.printStackTrace();
       }

   }
}

使用字节流实现对图片的复制操作

FileInputStream fis = null;
FileOutputStream fos = null;
try {
   //
   File srcFile = new File("pic.jpg");
   File destFile = new File("pic2.jpg");

   //
   fis = new FileInputStream(srcFile);
   fos = new FileOutputStream(destFile);

   //复制的过程
   byte[] buffer = new byte[1024];
   int len;
   while((len = fis.read(buffer)) != -1){
       fos.write(buffer,0,len);
   }

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

   }
}

3. 结论：

使用字节流FileInputStream处理文本文件，可能出现乱码。
对于文本文件(.txt,.java,.c,.cpp)，使用字符流处理
对于非文本文件(.jpg,.mp3,.mp4,.avi,.doc,.ppt,…)，使用字节流处理

12.4 处理流之一：缓冲流的使用

缓冲流：

BufferedInputStream
BufferedOutputStream
BufferedReader
BufferedWriter

BufferedInputStream与BufferedOutputStream实现非文本文件的复制

BufferedInputStream bis = null;
BufferedOutputStream bos = null;

try {
   //1.造文件
   File srcFile = new File("pic.jpg");
   File destFile = new File("pic3.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[10];
   int len;
   while((len = bis.read(buffer)) != -1){
       bos.write(buffer,0,len);

//       bos.flush();//刷新缓冲区

   }
} catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
} finally {
   //4.资源关闭
   //要求：先关闭外层的流，再关闭内层的流
   if(bos != null){
       try {
           bos.close();
       } catch (IOException e) {
           e.printStackTrace();
       }

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

   }
//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，我们可以省略.
//    fos.close();
//    fis.close();
}

BufferedReader、BufferedWriter实现文件复制

BufferedReader br = null;
BufferedWriter bw = null;
try {
   //创建文件和相应的流
   br = new BufferedReader(new FileReader(new File("dbcp.txt")));
   bw = new BufferedWriter(new FileWriter(new File("dbcp1.txt")));

   //读写操作
   //方式一：使用char[]数组
//   char[] cbuf = new char[1024];
//   int len;
//   while((len = br.read(cbuf)) != -1){
//      bw.write(cbuf,0,len);
//            }

   //方式二：使用String
   String data;
   while((data = br.readLine()) != null){
       //方法一：
//       bw.write(data + "\n");//data中不包含换行符
       //方法二：
       bw.write(data);//data中不包含换行符
       bw.newLine();//提供换行的操作

   }


} catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
} finally {
   //关闭资源
   if(bw != null){

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

   }
}

12.5 处理流之二：转换流的使用

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
- OutputStreamWriter：将一个字符的输出流转换为字节的输出流
作用：提供字节流与字符流之间的转换
编码与解码
- 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
字符集
- ASCII：美国标准信息交换码。用一个字节的7位可以表示。
- ISO8859-1：拉丁码表。欧洲码表，用一个字节的8位表示。
- GB2312：中国的中文编码表。最多两个字节编码所有字符
- 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
- 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。
- UTF-8：变长的编码方式，可用1-4个字节来表示一个字符。

综合使用InputStreamReader和OutputStreamWriter

//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.读写过程
char[] cbuf = new char[20];
int len;
while((len = isr.read(cbuf)) != -1){
 //  String str = new String(cbuf,0,len);
 //    System.out.print(str);
   osw.write(cbuf,0,len);
}

//3.关闭资源
isr.close();
osw.close();

12.6 标准输入、输出流

标准的输入、输出流

System.in:标准的输入流，默认从键盘输入
System.out:标准的输出流，默认从控制台输出
System类的setIn(InputStream is)
setOut(PrintStream ps)方式重新指定输入和输出的流。

使用输入流从键盘读取字符串：

BufferedReader br = null;
try {
   InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
   br = new BufferedReader(isr);

   while (true) {
       System.out.println("请输入字符串：");
       String data = br.readLine();
       if ("e".equalsIgnoreCase(data) || "exit".equalsIgnoreCase(data)) {
           System.out.println("程序结束");
           break;
       }
   }
} catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
} finally {
   if (br != null) {
       try {
           br.close();
       } catch (IOException e) {
           e.printStackTrace();
       }

   }
}

12.7 打印流

PrintStream 和 PrintWriter
提供了一系列重载的 print() 和 println()

利用打印流将输出存到文件

PrintStream ps = null;
try {
   FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("D:\\IO\\text.txt"));
   // 创建打印输出流,设置为自动刷新模式(写入换行符或字节 '\n' 时都会刷新输出缓冲区)
   ps = new PrintStream(fos, true);
   if (ps != null) {// 把标准输出流(控制台输出)改成文件
       System.setOut(ps);
   }

   for (int i = 0; i <= 255; i++) { // 输出ASCII字符
       System.out.print((char) i);
       if (i % 50 == 0) { // 每50个数据一行
           System.out.println(); // 换行
       }
   }

} catch (FileNotFoundException e) {
   e.printStackTrace();
} finally {
   if (ps != null) {
       ps.close();
   }
}

12.8 数据流

DataInputStream 和 DataOutputStream
作用：用于读取或写出基本数据类型的变量或字符串

将内存中的字符串、基本数据类型的变量写出到文件中

//1.
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream("data.txt"));
//2.
dos.writeUTF("刘建辰");
dos.flush();//刷新操作，将内存中的数据写入文件
dos.writeInt(23);
dos.flush();
dos.writeBoolean(true);
dos.flush();
//3.
dos.close();

将文件中存储的基本数据类型变量和字符串读取到内存中，保存在变量中。
注意点：读取不同类型的数据的顺序要与当初写入文件时，保存的数据的顺序一致！

//1.
DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream("data.txt"));
//2.
String name = dis.readUTF();
int age = dis.readInt();
boolean isMale = dis.readBoolean();

System.out.println("name = " + name);
System.out.println("age = " + age);
System.out.println("isMale = " + isMale);

//3.
dis.close();

12.9 处理流之六：对象流

1. 对象流概述

ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream
作用：用于存储和读取基本数据类型数据或对象的处理流。它的强大之处就是可以把Java中的对象写入到数据源中，也能把对象从数据源中还原回来。
要想一个java对象是可序列化的，需要满足相应的要求。
- 需要实现接口：Serializable
- 当前类提供一个全局常量：serialVersionUID，用来表明类的不同版本间的兼容性。
- 除了当前Person类需要实现Serializable接口之外，还必须保证其内部所有属性也必须是可序列化的。（默认情况下，基本数据类型可序列化）
ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修饰的成员变量
序列化机制：
对象序列化机制允许把内存中的Java对象转换成平台无关的二进制流，从而允许把这种二进制流持久地保存在磁盘上，或通过网络将这种二进制流传输到另一个网络节点。当其它程序获取了这种二进制流，就可以恢复成原来的Java对象。

2. 代码示例

序列化

将内存中的java对象保存到磁盘中或通过网络传输出去
使用ObjectOutputStream实现

ObjectOutputStream oos = null;

try {
   //1.
   oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.dat"));
   //2.
   oos.writeObject(new String("我爱北京天安门"));
   oos.flush();//刷新操作

   oos.writeObject(new Person("王铭",23));
   oos.flush();

} catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
} finally {
   if(oos != null){
       //3.
       try {
           oos.close();
       } catch (IOException e) {
           e.printStackTrace();
       }

   }
}

反序列化

将磁盘文件中的对象还原为内存中的一个java对象
使用ObjectInputStream来实现

ObjectInputStream ois = null;
try {
   ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.dat"));

   Object obj = ois.readObject();
   String str = (String) obj;

   Person p = (Person) ois.readObject();

   System.out.println(str);
   System.out.println(p);

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

   }
}

12.10 随机存取文件流`RandomAccessFile`的使用`

1. 概述

RandomAccessFile直接继承于java.lang.Object类，实现了DataInput和DataOutput接口
RandomAccessFile既可以作为一个输入流，又可以作为一个输出流
如果RandomAccessFile作为输出流时:
- 写出到的文件如果不存在，则在执行过程中自动创建。
- 如果写出到的文件存在，则会对原有文件内容进行覆盖。（默认情况下，从头覆盖）
可以通过相关的操作，实现RandomAccessFile“插入”数据的效果
2. 使用

构造器

public RandomAccessFile(File file, String mode)
public RandomAccessFile(String name, String mode)

mode 参数
- r: 以只读方式打开
- rw：打开以便读取和写入
- rwd:打开以便读取和写入；同步文件内容的更新
- rws:打开以便读取和写入；同步文件内容和元数据的更新
  如果模式为rw读写。如果文件不存在则会去创建文件，如果存在则不会创建

代码示例：复制图片

RandomAccessFile raf1 = null;
RandomAccessFile raf2 = null;
try {
   //1.
   raf1 = new RandomAccessFile(new File("pic.jpg"),"r");
   raf2 = new RandomAccessFile(new File("pic1.jpg"),"rw");
   //2.
   byte[] buffer = new byte[1024];
   int len;
   while((len = raf1.read(buffer)) != -1){
       raf2.write(buffer,0,len);
   }
} catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
} finally {
   //3.
   if(raf1 != null){
       try {
           raf1.close();
       } catch (IOException e) {
           e.printStackTrace();
       }
   }
   if(raf2 != null){
       try {
           raf2.close();
       } catch (IOException e) {
           e.printStackTrace();
       }
   }

使用 RandomAccessFile 实现数据的插入效果

RandomAccessFile raf1 = new RandomAccessFile("hello.txt","rw");

raf1.seek(3);//将指针调到角标为3的位置
//保存指针3后面的所有数据到StringBuilder中
StringBuilder builder = new StringBuilder((int) new File("hello.txt").length());
byte[] buffer = new byte[20];
int len;
while((len = raf1.read(buffer)) != -1){
   builder.append(new String(buffer,0,len)) ;
}
//调回指针，写入“xyz”
raf1.seek(3);
raf1.write("xyz".getBytes());

//将StringBuilder中的数据写入到文件中
raf1.write(builder.toString().getBytes());

raf1.close();

12.11 NIO.2中`Path`、`Paths`、`Files`类的使用

1. NIO概述

Java NIO (New IO， Non-Blocking IO)是从Java 1.4版本开始引入的一套新的IO API，可以替代标准的Java IO API。 NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同， NIO支持面向缓冲区的(IO是面向流的)、基于通道的IO操作。
jdk7后，Java对NIO进行了极大的扩展，增强了文件处理和文件系统特性的支持，以至于我们称他们为 NIO.2
2. 常用方法

Path 常用方法：

String toString() ： 返回调用 Path 对象的字符串表示形式
boolean startsWith(String path) : 判断是否以 path 路径开始
boolean endsWith(String path) : 判断是否以 path 路径结束
boolean isAbsolute() : 判断是否是绝对路径
Path getParent() ：返回Path对象包含整个路径，不包含 Path 对象指定的文件路径
Path getRoot() ：返回调用 Path 对象的根路径
Path getFileName() : 返回与调用 Path 对象关联的文件名
int getNameCount() : 返回Path 根目录后面元素的数量
Path getName(int idx) : 返回指定索引位置 idx 的路径名称
Path toAbsolutePath() : 作为绝对路径返回调用 Path 对象
Path resolve(Path p) :合并两个路径，返回合并后的路径对应的Path对象
File toFile(): 将Path转化为File类的对象

java.nio.file.Files常用方法：

Path copy(Path src, Path dest, CopyOption … how) : 文件的复制
Path createDirectory(Path path, FileAttribute<?> … attr) : 创建一个目录
Path createFile(Path path, FileAttribute<?> … arr) : 创建一个文件
void delete(Path path) : 删除一个文件/目录，如果不存在，执行报错
void deleteIfExists(Path path) : Path对应的文件/目录如果存在，执行删除
Path move(Path src, Path dest, CopyOption…how) : 将 src 移动到 dest 位置
long size(Path path) : 返回 path 指定文件的大小

//Files常用方法：用于判断
boolean exists(Path path, LinkOption … opts) : 判断文件是否存在
boolean isDirectory(Path path, LinkOption … opts) : 判断是否是目录
boolean isRegularFile(Path path, LinkOption … opts) : 判断是否是文件
boolean isHidden(Path path) : 判断是否是隐藏文件
boolean isReadable(Path path) : 判断文件是否可读
boolean isWritable(Path path) : 判断文件是否可写
boolean notExists(Path path, LinkOption … opts) : 判断文件是否不存在

//Files常用方法：用于操作内容
SeekableByteChannel newByteChannel(Path path, OpenOption…how) : 获取与指定文件的连接， how 指定打开方式。
DirectoryStream<Path> newDirectoryStream(Path path) : 打开 path 指定的目录
InputStream newInputStream(Path path, OpenOption…how):获取 InputStream 对象
OutputStream newOutputStream(Path path, OpenOption…how) : 获取 OutputStream 对象

12.1 File类的使用

1. 概述

2.如何创建File类的实例

3. File类常用方法

12.2 IO流原理及流的分类

1.流的分类：

2. 流的体系结构

12.3节点流

1. FileReader、FileWriter 基本操作

2. FileInputStream 和 FileOutputStream 读写非文本文件

3. 结论：

12.4 处理流之一：缓冲流的使用

12.5 处理流之二：转换流的使用

12.6 标准输入、输出流

12.7 打印流

12.8 数据流

12.9 处理流之六：对象流

1. 对象流概述

2. 代码示例

12.10 随机存取文件流RandomAccessFile的使用`

1. 概述

2. 使用

12.11 NIO.2中Path、Paths、Files类的使用

1. NIO概述

2. 常用方法

12.1 `File`类的使用

2.如何创建`File`类的实例

1. `FileReader`、`FileWriter` 基本操作

2. `FileInputStream` 和 `FileOutputStream` 读写非文本文件

12.10 随机存取文件流`RandomAccessFile`的使用`

12.11 NIO.2中`Path`、`Paths`、`Files`类的使用