关于java:别大意你可能还没掌握好Java-IO

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本文次要介绍 Java 中的 I / O 零碎

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前言：

对程序语言的设计者来说，创立一个好的输出 / 输入 (I/O) 零碎是一项艰巨的工作

Java IO：即 Java 输出 / 输入零碎。大部分程序都须要解决一些输出，并由输出产生一些输入，因而 Java 为咱们提供了 java.io 包

作为一个合格的程序开发者，说到 IO 咱们并不会生疏，JAVA IO 零碎的常识体系如下：

看完以上的图，才会恍然，原来 Java.io 包中为咱们提供了这么多反对。而咱们恍然的同时也不用感到惊恐，俗话说 万变不离其宗 ，咱们只须要依据源头进行扩大，置信就能够很好的把握IO 常识体系。

File 类

读写操作少不了与文件（File）打交道，因而咱们想要把握好 IO 流，无妨先从文件动手。

文件（File）这个词即非 复数 也非 复数，它既能代表一个非凡的文件，又能示意一个目录下的文件集。

列表

File 如果示意的是一个目录下的文件集的时候，咱们想要失去一个目录能够怎么做？

File曾经为咱们筹备好了 API，依据返回值类型，咱们不难猜到每个 API 办法的用途。

已知咱们 D 盘目录下有个 TestFile 文件夹，该文件夹下有以下文件：

名称列表

如果咱们想要获取指定目录下的名称列表，咱们能够应用这两个 API：

• list()
• list(FilenameFilter filter)

不带参数的 list() 办法默认是列出指定目录下的所有文件名称。如果咱们想要指定名称的目录名称列表咱们便能够应用另一个办法：

咱们冀望获取带有 test 关键字的文件名称，而后果也如咱们所愿。

文件列表

有时候咱们的很多操作不单单针对于某个文件，而是在整个文件集上做操作。要产生这个文件集，那咱们就须要借助 File 的另外 API 办法了：

• listFiles()
• listFiles(FilenameFilter filter)
• listFiles(FileFilter filter)

有了以上教训，咱们不难猜到 listFiles() 的作用便是列出所有的文件列表：

图中咱们曾经获取到了文件集，该办法会返回的同样是一个数组，不过是一个 File类型的数组。

聪慧的你必定也曾经晓得了如果获取带指定关键字的文件集

与上述列出文件名称一模一样，真是个小机灵鬼~

然而listFiles(FileFilter filter) 这个办法传递的参数与上有何异？咱们不妨一试：

同样是一个接口，同样须要重写 accept() 办法，然而这个办法只有一个 File 的参数。因而这两个参数都是用于文件过滤的，性能大同小异~

目录工具

创立目录

File 类的好用之处不仅能让你对于已有目录文件的操作，还能让你无中生有！

文件的个性无外乎：名称，大小，最初批改日期，可读 / 写，类型等

那么咱们通过 API 也理当可能取得：

以上什么类型都获取到了，唯独少了个类型，尽管说 File 没有提供间接获取类型的办法，然而咱们能够通过获取文件的全名，而后通过裁剪获取到文件的后缀，便可获取到文件的类型：

转手一操作，自力更生也能获取文件类型，真是个小机灵鬼~

以上咱们都是基于文件目录存在的状况下操作的，那么如果咱们想要操作的文件目录不存在。或者因为咱们的大意将文件目录名称输出错了，那么将会产生什么状况，操作过程是否可能失常进行？

后果便是抛出异样了，确实抛出异样才是失常的景象，针对一个不存在的文件目录进行操作岂不是瞎胡闹

因而在咱们不确定文件目录是否存在的状况下咱们能够这样操作：

在图中咱们能够看到两个咱们没见过的 API 办法，别离是 exists() 和 mkdirs().

• exists()：用于验证文件目录是否存在
• mkdirs()：用于创立目录

通过以上先验证后操作，咱们胜利防止了异样。这里须要理解的是，除了 mkdirs() 能够创立目录之外，还有一个 mkdir() 也是能够创立目录的，这两个办法除了少了一个 s 之外，还有其余区别呢？

• mkdir(): 只能创立一层目录
• mkdirs(): 能够创立多层目录

咱们目前的场景是 Test 目录不存在，dir01 这个目录天然也不存在，那么这个时候就得创立两层目录。然而咱们应用 mkdir() 这个办法是行不通的，它无奈创立。因而遇到这种状况咱们该当应用 mkdirs()这个办法。

File 类型

File 能够是一个文件也能够是一个文件集，文件集中可蕴含一个 文件 或者是一个文件夹，如果咱们想要针对一个文件做肚读写操作，却无心对一个文件夹进行了操作，那就难堪了，因而咱们能够借助 isDirectory 来判断是否是文件夹：

输出与输入

下面咱们谈到 File 类的基本操作，接下来咱们便进入了 I / O 模块。

输出和输入咱们常常应用 流 这个概念，如输出流和输入流。这是个形象的概念，代表任何与能力产出数据的数据源对象或是有能力承受数据的接收端对象。 流 屏蔽了理论 I/O 设施找那个解决数据的细节！

I/O 能够分为 输出 和 输入 两局部。

输出流中又分为 字节输出流（InputStream） 和 字符输出流（Reader），任何由 InputStream 或 Reader 派生而来的类都实现了 read() 这个办法，用来读取单个字节或字节数组。

输入流中又分为 字节输入流（OutputStream） 和 字符输入流（Writer），任何由 OutputStream 或 Writer 派生而来的类都实现了 write() 这个办法，用来写入单个字节或字节数组。

因而咱们能够看出 Java 中的规定：与输出无关的所有类都应该从 InputStream 继承，与输入无关的所有类都应该从 OutputStream 继承

InputStream

用来示意那些从不同数据源产生输出的类

那些不同数据源具体又是哪些？常见的有：1. 字节数组 2. String 对象 3. 文件 4.“管道”（一端输出，一端输入）

其中每一种数据源都有对应的 InputStream 子类能够操作：

OutPutStream

该类别的类决定了输入所要去往的指标：1. 字节数组 2. 文件 3. 管道

常见的 OutPutStream 子类有：

装璜器

咱们通过以上的意识，都看到了不论是输出流还是输入流，其中都有一个抽象类FilterInputStream 和 FilterOutputStream，这些类相当于是一个装璜器。在 Java 中 I /O 操作须要多种不同的性能组合，而这个便是应用装璜器模式的理由所在。

何为装璜器？装璜器必须具备和它所装璜对象的雷同接口，但它也能够扩大接口，它能够给咱们提供了相当多的灵活性，但它也会减少代码的复杂性。

FilterInputStream 和FilterOutputStream 是用来提供装璜器类接口以管制特定输出流（InputStream）和输入流（OutputStream）的两个类。

FilterInputStream

InputStream 作为字节输出流，那么读取的数据理利用字节数组接管，如下：

咱们得借助一个 byte 数组来接管读取到值，而后转为字符串类型。

既然咱们有了装璜器 FilterInputStream，那是否能够借助装璜器的子类来帮咱们实现读操作呢？咱们先来看下罕用的FilterInputStream 子类有哪些：

其中 DataInputStream 容许咱们读取不同的根本数据类型数据以及 String 对象，搭配相应的 DataOutputStream，咱们就能够通过数据 ” 流” 将根本类型的数据从一个中央迁徙到另一个中央。

而后说到BufferedInputStream 之前咱们先看一组测试代码：

现有三个文本文件，其中 test01.txt 大小约为 610M，test02/test03 均为空文本文件

那咱们当初别离用一般的 InputStream + OutputStream 和装璜后的BufferedInputStream + BufferedOutputStream 写入文本

一般组合：

缓冲区组合：

能够看出两种形式的别离耗时，4864 ms 和 1275 ms。应用一般组合相当于是缓冲区的 4 倍之久，如果文件更大的话，这个差别可是惊人的！诧异的同时必定也有所惊讶，这是为什么呢？

如果用 read() 办法读取一个文件，每读取一个字节就要拜访一次硬盘，这种读取的形式效率是很低的。即使应用 read(byte b[]) 办法一次读取多个字节，当读取的文件较大时，也会频繁的对磁盘操作。

而 BufferedInputStream 的 API 文档解释为：在创立 BufferedInputStream 时，会创立一个外部缓冲区数组。在读取流中的字节时，可依据须要从蕴含的输出流再次填充该外部缓冲区，一次填充多个字节。也就是说，Buffered 类初始化时会创立一个较大的 byte 数组，一次性从底层输出流中读取多个字节来填充 byte 数组，当程序读取一个或多个字节时，可间接从 byte 数组中获取，当内存中的 byte 读取完后，会再次用底层输出流填充缓冲区数组。因而这种从间接内存中读取数据的形式要比每次都拜访磁盘的效率高很多。

BufferedInputStream/BufferedOutputStream不间接操作数据源，而是对其余字节流进行包装，它们是 解决流。

程序把数据保留到 BufferedOutputStream 缓冲区中，并没有立刻保留到文件里，缓冲区中的数组在以下状况会保留到文件中：

• 缓冲区已满
• flush() 清空缓冲区
• close() 敞开流

FilterOutputStream

OutputStream 的基本操作如下：

通过调用write() 办法便可将值写入文件中，这里有两点须要留神：

• 写入文档默认是笼罩的形式

按咱们了解调用两次该办法，文本文件中的内容应该是两行 公众号：小菜良记，然而实际上只用一行，这是因为前面写入的内容会笼罩后面曾经存在的内容，解决办法便是在构造函数的时候加上append = true

• 写入与读取的区别在于，读取的时候如果文件不存在会报错，然而写入的时候如果文件不存在，会默认帮你创立文件

OutputStream中同样存在装璜器类FilterOutputStream，以下便是装璜器类的罕用子类：

DataOutputStream 和 BufferedOutputStream 在下面曾经讲到，这里就不再赘述。

Reader 与 Writer

在 Java 1.1 的时候，对根本的 I / O 流类库进行了重大的批改，削减了 Reader 和 Writer 两个类。在我之前局限的认知中，会误以为这两个类的呈现是为了代替 InputStream 和 OutputStream，但事实也并非与我局限认知所似。

InputStream 和 OutputStream 是以面向字节的模式为 I/O 提供性能，而 Reader 和 Writer是提供兼容 Unicode于面向字符的模式为 I/O 提供性能

这两者共存，并提供了 适配器 – InputStreamReader 和 OutputStreamWriter

• InputStreamReader 能够把 InputStream 转换为 Reader
• OutputStreamWriter 能够把 OutputStream 转换为 Writer

这两者尽管不能说完全相同，但也是极为类似，对照如下：

甚至装璜者类都简直类似：

应用Reader 和 Writer 的形式也非常简略：

咱们顺便看下装璜器的应用BufferedReader 与 BufferedWriter

RandomAccessFile

RandomAccessFile 实用于由大小已知的记录组成的文件，所以咱们能够应用 seek() 将记录从一处转移到另一处，而后读取或者批改记录。文件中记录的大小不肯定都雷同，只有咱们可能确定哪些记录有多大以及它们在文件中的地位即可。

咱们从图中能够看到 RandomAccessFile 并非继承于 InputStream 和 OutputStream 两个接口，而是继承于有些生疏的DateInput 和 DataOutput。

真是个有点特立独行的类~ 咱们持续来看下它的构造函数：

咱们这边只截取了构造函数的一部分，毕竟只截重点就行~

察看结构器能够发现，这里定义了四种模式：

这有什么用呢？说白了就是 RandomAccessFile 这个类什么都要。既能读，又能写

从实质上来说，RandomAccessFile 的工作形式相似于把 DataInputStream 和 DataOutputStream 组合起来应用，还增加了一些办法，其中办法 getFilePointer() 用于查找以后所处的文件地位，seek() 用于在文件内移至新的地位，length() 用于判断文件的最大尺寸。第二个参数用于表明咱们是 “ 随机读（r）” 还是 “ 既读又写（rw）”，但它不反对独自 写文件。咱们理论来操作一下：

获取只读RandomAccessFile：

获取可读可写RandomAccessFile

咱们首先从向文件中写入了 test 四个单词，而后将头指针挪动 3 位后持续写入File 四个单词，后果就变成了testFile，这是因为挪动指针后是以第四个地位开始写入。

ZIP

看到 zip 这个词，咱们理所应当的就会想到压缩文件，没错压缩文件在 Java I/O中也是极其重要的存在。兴许更应该说对文件的压缩在咱们的开发中也是极其重要的存在。

在 Java 内置类中提供了须要对于 ZIP 压缩的类，能够应用 java.util.zip 包中的ZipOutuputStream 和 ZipInputStream 来实现文件的 压缩 和 解压缩。咱们先来看下如何对文件进行压缩~

ZipOutputStream

ZipOutputStream 的构造方法如下：

public ZipOutputStream(OutputStream out) {/* doSomething */}

咱们须要传入一个 OutputStream 对象。因而咱们也大抵能够认为 压缩文件 相当于是向一个 压缩文件中写入数据 ，听起来可能会有点绕。咱们先看下ZipOutputStream 中有哪些 API：

咱们来演示一下如何压缩文件：

场景：咱们须要将 D 盘目录下的 TestFile文件夹压缩到 D 盘下的 test.zip 中

具体的操作逻辑如下：

通过以上步骤咱们便能够很顺利的将一个文件压缩

ZipInputStream

说完如何将文件压缩，那天然要会如何将文件解压缩！

public ZipInputStream(InputStream in) {/* doSomethings */}

ZipInputStream 与压缩流相似，构造函数同样须要传入一个 InputStream 对象，毋庸置疑，API 必定也是一一对应的：

那上面咱们便入手操作一下如何解压一个文件：

不用被代码长度吓到，认真浏览便会发现解压文件也很简略：

咱们通过 getNextEntry() 办法来获取到一个ZipEntry，这里取到文件形式相似于深度遍历，每次返回的目录大抵如下：

每次都会遍历完一个目录下的所有文件，例如 dir01 文件夹下的所有文件，才会持续遍历 dir02 文件夹，所以咱们不用应用递归的形式去获取所有文件。取到每一个文件后，通过 ZipFile获取输入流，而后写入到解压后的文件中。大抵流程如下：

新 I/O

JDK1.4 的 java.nio.* 包中引入了新的 JavaI/O 类库，其目标也简略，就是 进步速度。实际上，旧的 I / O 包曾经应用 nio 从新实现过，以便充分利用这种速度进步。

只有应用的构造更靠近于操作系统执行 I / O 的形式，那么速度天然也会进步，因而就产生了两个概念：通道 和 缓冲器。

咱们该怎么了解 通道 和 缓冲器 两个概念呢。咱们能够认为缓冲器相当于是一辆煤矿中的小火车，通道相当于火车的轨道，小火车载着满满的煤矿从矿源运往它处。因而咱们并没有间接和通道交互，而是和缓冲器交互，并把缓冲器派送到通道。通道要么从缓冲器取得数据，要么向缓冲器发送数据。

ByteBuffer是惟一间接与通道间接交互的缓冲器，能够存储未加工字节的缓冲器。

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

ByteBuffer 的创立形式通常能够通过 allocate() 办法来指定大小创立。同时 ByteBuffer 中反对 4 中创立 ByteBuffer

为了更好反对 新 I /O，旧 I/O 类库中有三个类被批改了，用以产生 FileChannel。这个被批改的类别离的：FileInputStream，FileOutputStream 以及用于读写兼备的 RandomAccessFile。这里值得注意的是这些都是字节操作流，因为字符流不能用于产生通道，然而 Channels 中提供了实用的办法，用于在通道中产生 Reader 和 Writer

获取通道

咱们在下面曾经理解到了有三个类反对产生通道，具体产生通道的办法如下：

以上便是创立通道的三种形式，并且进行了读写操作的测试。咱们看一下图中的测试代码，而后总结一下：

• getChannel()办法将会产生一个 FileChannel。咱们能够向它传送可用于读写的 ByteBuffer。咱们将字节寄存于 ByteBuffer 的办法之一是：应用 put() 办法间接对它们进行填充，填入一个或多个字节，或根本数据类型的值。不过，也能够应用 wray()办法将已存在的字节数组 “ 包装 ” 到 ByteBuffer 中。这样子就能够不必在复制底层的数组，而是把它作为所产生的 ByteBuffer 的存储器，能够称之为 数组反对的 ByteBuffer
• 咱们还能够看到 FileChannel 应用到的 position() 办法，这个办法能够在文件内随处挪动FileChannel，在这里，咱们把它挪动到最初，而后进行其余的读写操作。
• 对于只读拜访，咱们必须显式地应用动态的allocate() 办法来调配 ByteBuffer。如果咱们想要获取更好的速度咱们也能够应用 allocateDirect()，以产生一个与操作系统有更高耦合性的 “ 间接 ” 缓冲器。然而这种调配的开销会更大，并且具体实现也随操作系统的不同而不同。
• 如果咱们想要的调用 read() 来向 ByteBuffer 存储字节，就必须调用缓冲器上的flip() 办法，这是用来告知 FileChannel，让它筹备好让他人读取字节的筹备，当然， 这也是为了获取最大速度。这里咱们用 ByteBuffer 来接管字节后就没有持续应用缓冲器来进一步操作，如果须要持续read() 的话，咱们就必须得调用 clear() 办法来为每个 read() 办法做筹备。

通道相连

程序员往往都是比拟懈怠的，下面那种读取后再告诉 FileChannel 的形式仿佛有些麻烦。那么有没有更加简略的办法？必定是有的，不然我也不会问是吧~ 那就是让一个通道与另外一个通道间接相连接，这就得借助非凡的办法transferTo() 和 transferFrom()。具体应用如下：

借助 办法 1 或 办法 2 都能够胜利将文件写入到 test03.txt 文件中

END

I/O 操作是咱们日常开发中或不可缺的常识，所以这块咱们也得好好把握！

明天的你多致力一点，今天的你就能少说一句求人的话！

我是小菜，一个和你一起学习的男人。 ????

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