day08【File 类、递归】

主要内容

• File 类
• 递归

教学目标

• [] 能够说出 File 对象的创建方式
• [] 能够说出 File 类获取名称的方法名称
• [] 能够说出 File 类获取绝对路径的方法名称
• [] 能够说出 File 类获取文件大小的方法名称
• [] 能够说出 File 类判断是否是文件的方法名称
• [] 能够说出 File 类判断是否是文件夹的方法名称
• [] 能够辨别相对路径和绝对路径
• [] 能够遍历文件夹
• [] 能够解释递归的含义
• [] 能够使用递归的方式计算 5 的阶乘
• [] 能够说出使用递归会内存溢出隐患的原因

第一章 File 类

1.1 概述

java.io.File 类是文件和目录路径名的抽象表示，主要用于文件和目录的创建、查找和删除等操作。

1.2 构造方法

• public File(String pathname) ：通过将给定的 路径名字符串 转换为抽象路径名来创建新的 File 实例。
• public File(String parent, String child) ：从 父路径名字符串和子路径名字符串 创建新的 File 实例。
• public File(File parent, String child)：从 父抽象路径名和子路径名字符串 创建新的 File 实例。
• 构造举例，代码如下：

// 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 child = "bbb.txt";
File file4 = new File(parentDir, child);

小贴士：

1. 一个 File 对象代表硬盘中实际存在的一个文件或者目录。
2. 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。

1.3 常用方法

获取功能的方法

• public String getAbsolutePath() ：返回此 File 的绝对路径名字符串。
• public String getPath() ：将此 File 转换为路径名字符串。
• public String getName()：返回由此 File 表示的文件或目录的名称。

• public long length()：返回由此 File 表示的文件的长度。

  方法演示，代码如下：

  public class FileGet {public static void main(String[] args) {File f = new File("d:/aaa/bbb.java");     
          System.out.println("文件绝对路径:"+f.getAbsolutePath());
          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");
   
          File f2 = new File("d:/aaa");     
          System.out.println("目录绝对路径:"+f2.getAbsolutePath());
          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());
      }
  }
  输出结果：文件绝对路径:d:\aaa\bbb.java
  文件构造路径:d:\aaa\bbb.java
  文件名称:bbb.java
  文件长度:636 字节
   
  目录绝对路径:d:\aaa
  目录构造路径:d:\aaa
  目录名称:aaa
  目录长度:4096

API 中说明：length()，表示文件的长度。但是 File 对象表示目录，则返回值未指定。

绝对路径和相对路径

• 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。

public class FilePath {public static void main(String[] args) {
          // D 盘下的 bbb.java 文件
        File f = new File("D:\\bbb.java");
        System.out.println(f.getAbsolutePath());
          
        // 项目下的 bbb.java 文件
        File f2 = new File("bbb.java");
        System.out.println(f2.getAbsolutePath());
    }
}
输出结果：D:\bbb.java
D:\idea_project_test4\bbb.java

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。

方法演示，代码如下：

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

创建删除功能的方法

• public boolean createNewFile()：当且仅当具有该名称的文件尚不存在时，创建一个新的空文件。
• public boolean delete()：删除由此 File 表示的文件或目录。
• public boolean mkdir()：创建由此 File 表示的目录。
• public boolean mkdirs()：创建由此 File 表示的目录，包括任何必需但不存在的父目录。

方法演示，代码如下：

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("是否存在:"+f.exists()); // false
        System.out.println("是否创建:"+f.createNewFile()); // true
        System.out.println("是否存在:"+f.exists()); // true
        
         // 目录的创建
          File f2= new File("newDir");    
        System.out.println("是否存在:"+f2.exists());// false
        System.out.println("是否创建:"+f2.mkdir());    // true
        System.out.println("是否存在:"+f2.exists());// true
 
        // 创建多级目录
          File f3= new File("newDira\\newDirb");
        System.out.println(f3.mkdir());// false
        File f4= new File("newDira\\newDirb");
        System.out.println(f4.mkdirs());// true
      
          // 文件的删除
           System.out.println(f.delete());// true
      
          // 目录的删除
        System.out.println(f2.delete());// true
        System.out.println(f4.delete());// false
    }
}

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 目录的遍历

• 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。

public class FileFor {public static void main(String[] args) {File dir = new File("d:\\java_code");
      
          // 获取当前目录下的文件以及文件夹的名称。String[] names = dir.list();
        for(String name : names){System.out.println(name);
        }
        // 获取当前目录下的文件以及文件夹对象，只要拿到了文件对象，那么就可以获取更多信息
        File[] files = dir.listFiles();
        for (File file : files) {System.out.println(file);
        }
    }
}

小贴士：

调用 listFiles 方法的 File 对象，表示的必须是实际存在的目录，否则返回 null，无法进行遍历。

第二章 递归

2.1 概述

• 递归：指在当前方法内调用自己的这种现象。

• 递归的分类:

  • 递归分为两种，直接递归和间接递归。
  • 直接递归称为方法自身调用自己。
  • 间接递归可以 A 方法调用 B 方法，B 方法调用 C 方法，C 方法调用 A 方法。

• 注意事项：

  • 递归一定要有条件限定，保证递归能够停止下来，否则会发生栈内存溢出。
  • 在递归中虽然有限定条件，但是递归次数不能太多。否则也会发生栈内存溢出。
  • 构造方法, 禁止递归

public class Demo01DiGui {public static void main(String[] args) {// a();
        b(1);
    }
    
    /*
     * 3. 构造方法, 禁止递归
     * 编译报错: 构造方法是创建对象使用的, 不能让对象一直创建下去
     */
    public Demo01DiGui() {//Demo01DiGui();
    }
 
 
    /*
     * 2. 在递归中虽然有限定条件，但是递归次数不能太多。否则也会发生栈内存溢出。* 4993
     *     Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
     */
    private static void b(int i) {System.out.println(i);
        // 添加一个递归结束的条件,i==5000 的时候结束
        if(i==5000){return;// 结束方法}
        b(++i);
    }
 
    /*
     * 1. 递归一定要有条件限定，保证递归能够停止下来，否则会发生栈内存溢出。Exception in thread "main"
     * java.lang.StackOverflowError
     */
    private static void a() {System.out.println("a 方法");
        a();}
}

2.2 递归累加求和

计算 1 ~ n 的和

分析 ：num 的累和 = num + (num-1) 的累和，所以可以把累和的操作定义成一个方法，递归调用。

实现代码：

public class DiGuiDemo {public static void main(String[] args) {
        // 计算 1~num 的和，使用递归完成
        int num = 5;
          // 调用求和的方法
        int sum = getSum(num);
          // 输出结果
        System.out.println(sum);
        
    }
      /*
        通过递归算法实现.
        参数列表:int 
        返回值类型: int 
      */
    public static int getSum(int num) {
          /* 
             num 为 1 时, 方法返回 1,
             相当于是方法的出口,num 总有是 1 的情况
          */
        if(num == 1){return 1;}
          /*
          num 不为 1 时, 方法返回 num +(num-1)的累和
          递归调用 getSum 方法
        */
        return num + getSum(num-1);
    }
}

代码执行图解

小贴士：递归一定要有条件限定，保证递归能够停止下来，次数不要太多，否则会发生栈内存溢出。

2.3 递归求阶乘

• 阶乘：所有小于及等于该数的正整数的积。

 n 的阶乘：n! = n * (n-1) *...* 3 * 2 * 1 

分析：这与累和类似, 只不过换成了乘法运算，学员可以自己练习，需要注意阶乘值符合 int 类型的范围。

推理得出：n! = n * (n-1)!

代码实现：

public class DiGuiDemo {
      // 计算 n 的阶乘，使用递归完成
    public static void main(String[] args) {
        int n = 3;
          // 调用求阶乘的方法
        int value = getValue(n);
          // 输出结果
        System.out.println("阶乘为:"+ value);
    }
    /*
        通过递归算法实现.
        参数列表:int 
        返回值类型: int 
      */
    public static int getValue(int n) {
          // 1 的阶乘为 1
        if (n == 1) {return 1;}
          /*
            n 不为 1 时, 方法返回 n! = n*(n-1)!
          递归调用 getValue 方法
          */
        return n * getValue(n - 1);
    }
}

2.4 递归打印多级目录

分析：多级目录的打印，就是当目录的嵌套。遍历之前，无从知道到底有多少级目录，所以我们还是要使用递归实现。

代码实现：

public class DiGuiDemo2 {public static void main(String[] args) {
          // 创建 File 对象
        File dir  = new File("D:\\aaa");
          // 调用打印目录方法
        printDir(dir);
    }
 
    public static void  printDir(File dir) {
          // 获取子文件和目录
        File[] files = dir.listFiles();
          // 循环打印
          /*
            判断:
            当是文件时, 打印绝对路径.
            当是目录时, 继续调用打印目录的方法, 形成递归调用.
          */
        for (File file : files) {
            // 判断
            if (file.isFile()) {
                  // 是文件, 输出文件绝对路径
                System.out.println("文件名:"+ file.getAbsolutePath());
            } else {
                  // 是目录, 输出目录绝对路径
                System.out.println("目录:"+file.getAbsolutePath());
                  // 继续遍历, 调用 printDir, 形成递归
                printDir(file);
            }
        }
    }
}

第三章 综合案例

3.1 文件搜索

搜索D:\aaa 目录中的.java 文件。

分析：

1. 目录搜索，无法判断多少级目录，所以使用递归，遍历所有目录。
2. 遍历目录时，获取的子文件，通过文件名称，判断是否符合条件。

代码实现：

public class DiGuiDemo3 {public static void main(String[] args) {
        // 创建 File 对象
        File dir  = new File("D:\\aaa");
          // 调用打印目录方法
        printDir(dir);
    }
 
    public static void printDir(File dir) {
          // 获取子文件和目录
        File[] files = dir.listFiles();
          
          // 循环打印
        for (File file : files) {if (file.isFile()) {
                  // 是文件，判断文件名并输出文件绝对路径
                if (file.getName().endsWith(".java")) {System.out.println("文件名:" + file.getAbsolutePath());
                }
            } else {
                // 是目录，继续遍历, 形成递归
                printDir(file);
            }
        }
    }
}

3.2 文件过滤器优化

java.io.FileFilter是一个接口，是 File 的过滤器。该接口的对象可以传递给 File 类的listFiles(FileFilter) 作为参数，接口中只有一个方法。

boolean accept(File pathname) ：测试 pathname 是否应该包含在当前 File 目录中，符合则返回 true。

分析：

1. 接口作为参数，需要传递子类对象，重写其中方法。我们选择匿名内部类方式，比较简单。

2. accept方法，参数为 File，表示当前 File 下所有的子文件和子目录。保留住则返回 true，过滤掉则返回 false。保留规则：

   1. 要么是.java 文件。
   2. 要么是目录，用于继续遍历。
3. 通过过滤器的作用，listFiles(FileFilter)返回的数组元素中，子文件对象都是符合条件的，可以直接打印。

代码实现：

public class DiGuiDemo4 {public static void main(String[] args) {File dir = new File("D:\\aaa");
        printDir2(dir);
    }
  
    public static void printDir2(File dir) {
          // 匿名内部类方式, 创建过滤器子类对象
        File[] files = dir.listFiles(new FileFilter() {
            @Override
            public boolean accept(File pathname) {return pathname.getName().endsWith(".java")||pathname.isDirectory();}
        });
          // 循环打印
        for (File file : files) {if (file.isFile()) {System.out.println("文件名:" + file.getAbsolutePath());
            } else {printDir2(file);
            }
        }
    }
}      

3.3 Lambda 优化

分析：FileFilter是只有一个方法的接口，因此可以用 lambda 表达式简写。

lambda 格式：

()->{}

代码实现：

public static void printDir3(File dir) {
      // lambda 的改写
    File[] files = dir.listFiles(f ->{return f.getName().endsWith(".java") || f.isDirectory();});
      
    // 循环打印
    for (File file : files) {if (file.isFile()) {System.out.println("文件名:" + file.getAbsolutePath());
          } else {printDir3(file);
          }
    }
}