java之IO流和集合框架的笔记

1 File类的使用

1.1 概述

• File类及本章下的各种流，都定义在java.io包下。

• 一个File对象代表硬盘或网络中可能存在的一个文件或者文件目录（俗称文件夹），与平台无关。（体会万事万物皆对象）

• File 能新建、删除、重命名文件和目录，但 File 不能访问文件内容本身。如果需要访问文件内容本身，则需要使用输入/输出流。

  • File对象可以作为参数传递给流的构造器。

• 想要在Java程序中表示一个真实存在的文件或目录，那么必须有一个File对象，但是Java程序中的一个File对象，可能没有一个真实存在的文件或目录。

1.2 构造器

• public File(String pathname) ：以pathname为路径创建File对象，可以是绝对路径或者相对路径，如果pathname是相对路径，则默认的当前路径在系统属性user.dir中存储。

• public File(String parent, String child) ：以parent为父路径，child为子路径创建File对象。

• public File(File parent, String child) ：根据一个父File对象和子文件路径创建File对象

关于路径：

• 绝对路径：从盘符开始的路径，这是一个完整的路径。

• 相对路径：相对于项目目录的路径，这是一个便捷的路径，开发中经常使用。

  • IDEA中，main中的文件的相对路径，是相对于"当前工程"

  • IDEA中，单元测试方法中的文件的相对路径，是相对于"当前module"

举例：

import java.io.File;
​
public class FileObjectTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 文件路径名
        String pathname = "D:\\aaa.txt";
        File file1 = new File(pathname);
​
        // 文件路径名
        String pathname2 = "D:\\aaa\\bbb.txt";
        File file2 = new File(pathname2);
​
        // 通过父路径和子路径字符串
        String parent = "d:\\aaa";
        String child = "bbb.txt";
        File file3 = new File(parent, child);
​
        // 通过父级File对象和子路径字符串
        File parentDir = new File("d:\\aaa");
        String childFile = "bbb.txt";
        File file4 = new File(parentDir, childFile);
    }
    
    @Test
    public void test01() throws IOException{
        File f1 = new File("d:\\atguigu\\javase\\HelloIO.java"); //绝对路径
        System.out.println("文件/目录的名称：" + f1.getName());
        System.out.println("文件/目录的构造路径名：" + f1.getPath());
        System.out.println("文件/目录的绝对路径名：" + f1.getAbsolutePath());
        System.out.println("文件/目录的父目录名：" + f1.getParent());
    }
    @Test
    public void test02()throws IOException{
        File f2 = new File("/HelloIO.java");//绝对路径，从根路径开始
        System.out.println("文件/目录的名称：" + f2.getName());
        System.out.println("文件/目录的构造路径名：" + f2.getPath());
        System.out.println("文件/目录的绝对路径名：" + f2.getAbsolutePath());
        System.out.println("文件/目录的父目录名：" + f2.getParent());
    }
​
    @Test
    public void test03() throws IOException {
        File f3 = new File("HelloIO.java");//相对路径
        System.out.println("user.dir =" + System.getProperty("user.dir"));
        System.out.println("文件/目录的名称：" + f3.getName());
        System.out.println("文件/目录的构造路径名：" + f3.getPath());
        System.out.println("文件/目录的绝对路径名：" + f3.getAbsolutePath());
        System.out.println("文件/目录的父目录名：" + f3.getParent());
    }
    @Test
    public void test04() throws IOException{
        File f5 = new File("HelloIO.java");//相对路径
        System.out.println("user.dir =" + System.getProperty("user.dir"));
        System.out.println("文件/目录的名称：" + f5.getName());
        System.out.println("文件/目录的构造路径名：" + f5.getPath());
        System.out.println("文件/目录的绝对路径名：" + f5.getAbsolutePath());
        System.out.println("文件/目录的父目录名：" + f5.getParent());
    }
}

注意：

1. 无论该路径下是否存在文件或者目录，都不影响File对象的创建。

2. window的路径分隔符使用“\”，而Java程序中的“\”表示转义字符，所以在Windows中表示路径，需要用“\”。或者直接使用“/”也可以，Java程序支持将“/”当成平台无关的路径分隔符。或者直接使用File.separator常量值表示。比如：

   File file2 = new File("d:" + File.separator + "atguigu" + File.separator + "info.txt");

3. 当构造路径是绝对路径时，那么getPath和getAbsolutePath结果一样

   当构造路径是相对路径时，那么getAbsolutePath的路径 = user.dir的路径 + 构造路径

1.3 常用方法

1.3.1 获取文件和目录基本信息

• public String getName() ：获取名称

• public String getPath() ：获取路径

• public String getAbsolutePath()：获取绝对路径

• public File getAbsoluteFile()：获取绝对路径表示的文件

• 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

如果File对象代表的文件或目录存在，则File对象实例初始化时，就会用硬盘中对应文件或目录的属性信息（例如，时间、类型等）为File对象的属性赋值，否则除了路径和名称，File对象的其他属性将会保留默认值。

举例：

import java.io.File;
import java.time.Instant;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.ZoneId;
​
public class FileInfoMethod {
    public static void main(String[] args) {
        File f = new File("d:/aaa/bbb.txt");
        System.out.println("文件构造路径:"+f.getPath());
        System.out.println("文件名称:"+f.getName());
        System.out.println("文件长度:"+f.length()+"字节");
        System.out.println("文件最后修改时间：" + LocalDateTime.ofInstant(Instant.ofEpochMilli(f.lastModified()),ZoneId.of("Asia/Shanghai")));
​
        File f2 = new File("d:/aaa");
        System.out.println("目录构造路径:"+f2.getPath());
        System.out.println("目录名称:"+f2.getName());
        System.out.println("目录长度:"+f2.length()+"字节");
        System.out.println("文件最后修改时间：" + LocalDateTime.ofInstant(Instant.ofEpochMilli(f.lastModified()),ZoneId.of("Asia/Shanghai")));
    }
}

输出结果：
文件构造路径:d:\aaa\bbb.java
文件名称:bbb.java
文件长度:636字节
文件最后修改时间：2022-07-23T22:01:32.065
​
目录构造路径:d:\aaa
目录名称:aaa
目录长度:4096字节
文件最后修改时间：2022-07-23T22:01:32.065

1.3.2 列出目录的下一级

• public String[] list() ：返回一个String数组，表示该File目录中的所有子文件或目录。

• public File[] listFiles() ：返回一个File数组，表示该File目录中的所有的子文件或目录。

import org.junit.Test;
​
import java.io.File;
import java.io.FileFilter;
import java.io.FilenameFilter;
​
public class DirListFiles {
    @Test
    public void test01() {
        File dir = new File("d:/atguigu");
        String[] subs = dir.list();
        for (String sub : subs) {
            System.out.println(sub);
        }
    }
​
}

1.3.3 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。

1.3.4 判断功能的方法

• public boolean exists() ：此File表示的文件或目录是否实际存在。

• public boolean isDirectory() ：此File表示的是否为目录。

• public boolean isFile() ：此File表示的是否为文件。

• 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

举例：

package com.atguigu.file;
​
import java.io.File;
​
public class FileIs {
    public static void main(String[] args) {
        File f = new File("d:\\aaa\\bbb.java");
        File f2 = new File("d:\\aaa");
        // 判断是否存在
        System.out.println("d:\\aaa\\bbb.java 是否存在:"+f.exists());
        System.out.println("d:\\aaa 是否存在:"+f2.exists());
        // 判断是文件还是目录
        System.out.println("d:\\aaa 文件?:"+f2.isFile());
        System.out.println("d:\\aaa 目录?:"+f2.isDirectory());
    }
}

输出结果：
d:\aaa\bbb.java 是否存在:true
d:\aaa 是否存在:true
d:\aaa 文件?:false
d:\aaa 目录?:true

如果文件或目录不存在，那么exists()、isFile()和isDirectory()都是返回true

1.3.5 创建、删除功能

• 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。

• public boolean delete() ：删除文件或者文件夹 删除注意事项：① Java中的删除不走回收站。② 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。

举例：

package com.atguigu.file;
​
import java.io.File;
import java.io.IOException;
​
public class FileCreateDelete {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 文件的创建
        File f = new File("aaa.txt");
        System.out.println("aaa.txt是否存在:"+f.exists()); 
        System.out.println("aaa.txt是否创建:"+f.createNewFile()); 
        System.out.println("aaa.txt是否存在:"+f.exists()); 
​
        // 目录的创建
        File f2= new File("newDir");
        System.out.println("newDir是否存在:"+f2.exists());
        System.out.println("newDir是否创建:"+f2.mkdir());
        System.out.println("newDir是否存在:"+f2.exists());
​
        // 创建一级目录
        File f3= new File("newDira\\newDirb");
        System.out.println("newDira\\newDirb创建：" + f3.mkdir());
        File f4= new File("newDir\\newDirb");
        System.out.println("newDir\\newDirb创建：" + f4.mkdir());
        // 创建多级目录
        File f5= new File("newDira\\newDirb");
        System.out.println("newDira\\newDirb创建：" + f5.mkdirs());
​
        // 文件的删除
        System.out.println("aaa.txt删除：" + f.delete());
​
        // 目录的删除
        System.out.println("newDir删除：" + f2.delete());
        System.out.println("newDir\\newDirb删除：" + f4.delete());
    }
}

运行结果：
aaa.txt是否存在:false
aaa.txt是否创建:true
aaa.txt是否存在:true
newDir是否存在:false
newDir是否创建:true
newDir是否存在:true
newDira\newDirb创建：false
newDir\newDirb创建：true
newDira\newDirb创建：true
aaa.txt删除：true
newDir删除：false
newDir\newDirb删除：true

API中说明：delete方法，如果此File表示目录，则目录必须为空才能删除。

1.4 练习

练习1：利用File构造器，new 一个文件目录file

1) 在其中创建多个文件和目录

2) 编写方法，实现删除file中指定文件的操作

练习2：判断指定目录下是否有后缀名为.jpg的文件。如果有，就输出该文件名称

public class FindJPGFileTest {
    //方法1：
    @Test
    public void test1(){
        File srcFile = new File("d:\\code");
        
        String[] fileNames = srcFile.list();
        for(String fileName : fileNames){
            if(fileName.endsWith(".jpg")){
                System.out.println(fileName);
            }
        }
    }
    //方法2：
    @Test
    public void test2(){
        File srcFile = new File("d:\\code");
        
        File[] listFiles = srcFile.listFiles();
        for(File file : listFiles){
            if(file.getName().endsWith(".jpg")){
                System.out.println(file.getAbsolutePath());
            }
        }
    }
    //方法3：
    /*
     * File类提供了两个文件过滤器方法
     * public String[] list(FilenameFilter filter)
     * public File[] listFiles(FileFilter filter)
​
     */
    @Test
    public void test3(){
        File srcFile = new File("d:\\code");
        
        File[] subFiles = srcFile.listFiles(new FilenameFilter() {
            
            @Override
            public boolean accept(File dir, String name) {
                return name.endsWith(".jpg");
            }
        });
        
        for(File file : subFiles){
            System.out.println(file.getAbsolutePath());
        }
    }
    
}
​

练习3：遍历指定目录所有文件名称，包括子文件目录中的文件。

拓展1：并计算指定目录占用空间的大小

拓展2：删除指定文件目录及其下的所有文件

public class ListFilesTest {
    //练习3：(方式1)
    public static void printSubFile(File dir) {
        // 打印目录的子文件
        File[] subfiles = dir.listFiles();
​
        for (File f : subfiles) {
            if (f.isDirectory()) {// 文件目录
                printSubFile(f);
            } else {// 文件
                System.out.println(f.getAbsolutePath());
            }
​
        }
    }
​
    // //练习3：(方式2)
    public void listAllSubFiles(File file) {
        if (file.isFile()) {
            System.out.println(file);
        } else {
            File[] all = file.listFiles();
            // 如果all[i]是文件，直接打印
            // 如果all[i]是目录，接着再获取它的下一级
            for (File f : all) {
                listAllSubFiles(f);// 递归调用：自己调用自己就叫递归
            }
        }
    }
    @Test
    public void testListAllFiles(){
        // 1.创建目录对象
        File dir = new File("E:\\teach\\01_javaSE\\_尚硅谷Java编程语言\\3_软件");
​
        // 2.打印目录的子文件
        printSubFile(dir);
    }
​
    // 拓展1：求指定目录所在空间的大小
    public long getDirectorySize(File file) {
        // file是文件，那么直接返回file.length()
        // file是目录，把它的下一级的所有file大小加起来就是它的总大小
        long size = 0;
        if (file.isFile()) {
            size = file.length();
        } else {
            File[] all = file.listFiles();// 获取file的下一级
            // 累加all[i]的大小
            for (File f : all) {
                size += getDirectorySize(f);// f的大小;
            }
        }
        return size;
    }
​
    // 拓展2：删除指定的目录
    public void deleteDirectory(File file) {
        // 如果file是文件，直接delete
        // 如果file是目录，先把它的下一级干掉，然后删除自己
        if (file.isDirectory()) {
            File[] all = file.listFiles();
            // 循环删除的是file的下一级
            for (File f : all) {// f代表file的每一个下级
                deleteDirectory(f);
            }
        }
        // 删除自己
        file.delete();
    }
​
}

2. IO流原理及流的分类

2.1 Java IO原理

• Java程序中，对于数据的输入/输出操作以“流(stream)” 的方式进行，可以看做是一种数据的流动。

• I/O流中的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。

  • 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

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。

• 按数据的流向不同分为：输入流和输出流。

  • 输入流 ：把数据从其他设备上读取到内存中的流。

    • 以InputStream、Reader结尾

  • 输出流 ：把数据从内存 中写出到其他设备上的流。

    • 以OutputStream、Writer结尾

• 按操作数据单位的不同分为：字节流（8bit）和字符流（16bit）。

  • 字节流 ：以字节为单位，读写数据的流。

    • 以InputStream、OutputStream结尾

  • 字符流 ：以字符为单位，读写数据的流。

    • 以Reader、Writer结尾

• 根据IO流的角色不同分为：节点流和处理流。

  • 节点流：直接从数据源或目的地读写数据

    

  • 处理流：不直接连接到数据源或目的地，而是“连接”在已存在的流（节点流或处理流）之上，通过对数据的处理为程序提供更为强大的读写功能。

    

小结：图解

2.3 流的API

• Java的IO流共涉及40多个类，实际上非常规则，都是从如下4个抽象基类派生的。

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

• 由这四个类派生出来的子类名称都是以其父类名作为子类名后缀。

常用的节点流： 　

• 文件流： FileInputStream、FileOutputStrean、FileReader、FileWriter

• 字节/字符数组流： ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream、CharArrayReader、CharArrayWriter

  • 对数组进行处理的节点流（对应的不再是文件，而是内存中的一个数组）。

常用处理流：

• 缓冲流：BufferedInputStream、BufferedOutputStream、BufferedReader、BufferedWriter

  • 作用：增加缓冲功能，避免频繁读写硬盘，进而提升读写效率。

• 转换流：InputStreamReader、OutputStreamReader

  • 作用：实现字节流和字符流之间的转换。

• 对象流：ObjectInputStream、ObjectOutputStream

  • 作用：提供直接读写Java对象功能

2.4 节点流之一：FileReader\FileWriter

2.4.1 Reader与Writer

Java提供一些字符流类，以字符为单位读写数据，专门用于处理文本文件。不能操作图片，视频等非文本文件。

常见的文本文件有如下的格式：.txt、.java、.c、.cpp、.py等

注意：.doc、.xls、.ppt这些都不是文本文件。

2.4.1.1 字符输入流：Reader

java.io.Reader抽象类是表示用于读取字符流的所有类的父类，可以读取字符信息到内存中。它定义了字符输入流的基本共性功能方法。

• public int read()： 从输入流读取一个字符。 虽然读取了一个字符，但是会自动提升为int类型。返回该字符的Unicode编码值。如果已经到达流末尾了，则返回-1。

• public int read(char[] cbuf)： 从输入流中读取一些字符，并将它们存储到字符数组 cbuf中 。每次最多读取cbuf.length个字符。返回实际读取的字符个数。如果已经到达流末尾，没有数据可读，则返回-1。

• public int read(char[] cbuf,int off,int len)：从输入流中读取一些字符，并将它们存储到字符数组 cbuf中，从cbuf[off]开始的位置存储。每次最多读取len个字符。返回实际读取的字符个数。如果已经到达流末尾，没有数据可读，则返回-1。

• public void close() ：关闭此流并释放与此流相关联的任何系统资源。

注意：当完成流的操作时，必须调用close()方法，释放系统资源，否则会造成内存泄漏。

2.4.1.2 字符输出流：Writer

java.io.Writer抽象类是表示用于写出字符流的所有类的超类，将指定的字符信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

• public void write(int c) ：写出单个字符。

• public void write(char[] cbuf)：写出字符数组。

• public void write(char[] cbuf, int off, int len)：写出字符数组的某一部分。off：数组的开始索引；len：写出的字符个数。

• public void write(String str)：写出字符串。

• public void write(String str, int off, int len) ：写出字符串的某一部分。off：字符串的开始索引；len：写出的字符个数。

• public void flush()：刷新该流的缓冲。

• public void close() ：关闭此流。

注意：当完成流的操作时，必须调用close()方法，释放系统资源，否则会造成内存泄漏。

2.4.2 FileReader 与 FileWriter

2.4.2.1 FileReader

java.io.FileReader类用于读取字符文件，构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

• FileReader(File file)： 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的File对象。

• FileReader(String fileName)： 创建一个新的 FileReader ，给定要读取的文件的名称。

举例：读取hello.txt文件中的字符数据，并显示在控制台上

​
public class FileReaderWriterTest {
    
    //实现方式1
    @Test
    public void test1() throws IOException {
        //1. 创建File类的对象，对应着物理磁盘上的某个文件
        File file = new File("hello.txt");
        //2. 创建FileReader流对象，将File类的对象作为参数传递到FileReader的构造器中
        FileReader fr = new FileReader(file);
        //3. 通过相关流的方法，读取文件中的数据
//        int data = fr.read(); //每调用一次读取一个字符
//        while (data != -1) {
//            System.out.print((char) data);
//            data = fr.read();
//        }
        int data;
        while ((data = fr.read()) != -1) {
            System.out.print((char) data);
        }
​
        //4. 关闭相关的流资源，避免出现内存泄漏
        fr.close();
​
    }
​
    //实现方式2：在方式1的基础上改进，使用try-catch-finally处理异常。保证流是可以关闭的
    @Test
    public void test2() {
        FileReader fr = null;
        try {
            //1. 创建File类的对象，对应着物理磁盘上的某个文件
            File file = new File("hello.txt");
            //2. 创建FileReader流对象，将File类的对象作为参数传递到FileReader的构造器中
            fr = new FileReader(file);
            //3. 通过相关流的方法，读取文件中的数据
            /*
             * read():每次从对接的文件中读取一个字符。并将此字符返回。
             * 如果返回值为-1,则表示文件到了末尾，可以不再读取。
             * */
//            int data = fr.read();
//            while(data != -1){
//                System.out.print((char)data);
//                data = fr.read();
//            }
​
            int data;
            while ((data = fr.read()) != -1) {
                System.out.println((char) data);
            }
​
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4. 关闭相关的流资源，避免出现内存泄漏
            try {
                if (fr != null)
                    fr.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
​
    //实现方式3：调用read(char[] cbuf),每次从文件中读取多个字符
    @Test
    public void test3() {
        FileReader fr = null;
        try {
            //1. 创建File类的对象，对应着物理磁盘上的某个文件
            File file = new File("hello.txt");
            //2. 创建FileReader流对象，将File类的对象作为参数传递到FileReader的构造器中
            fr = new FileReader(file);
            //3. 通过相关流的方法，读取文件中的数据
            char[] cbuf = new char[5];
            /*
             * read(char[] cbuf) : 每次将文件中的数据读入到cbuf数组中，并返回读入到数组中的
             * 字符的个数。
             * */
            int len; //记录每次读入的字符的个数
            while ((len = fr.read(cbuf)) != -1) {
                //处理char[]数组即可
                //错误：
//                for(int i = 0;i < cbuf.length;i++){
//                    System.out.print(cbuf[i]);
//                }
                //错误：
//                String str = new String(cbuf);
//                System.out.print(str);
                //正确：
//                for(int i = 0;i < len;i++){
//                    System.out.print(cbuf[i]);
//                }
                //正确：
                String str = new String(cbuf, 0, len);
                System.out.print(str);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4. 关闭相关的流资源，避免出现内存泄漏
            try {
                if (fr != null)
                    fr.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

2.4.2.2 FileWriter

java.io.FileWriter类用于写出字符到文件，构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

• FileWriter(File file)： 创建一个新的 FileWriter，给定要读取的File对象。

• FileWriter(String fileName)： 创建一个新的 FileWriter，给定要读取的文件的名称。

• FileWriter(File file,boolean append)： 创建一个新的 FileWriter，指明是否在现有文件末尾追加内容。

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