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Java I/O 详解

2015-08-11 19:48 483 查看
今天总结一下Java I/O文件读写基本类相关知识和概念,对于程序设计者来说,创建一个好的输入/输出系统是一项艰难的任务,其中挑战来源于所有的可能性,不仅存在各种源端与接收端(文件,控制台,网络链接等),而且还需要以各种不同的方式与它们通信(顺序,随机存取,缓冲,二进制,按字符,按行,按字等)。



Java I/O主要包括如下几个层次:

1. File(文件特征与管理):用于文件或者目录的描述信息,例如生成新目录,修改文件名,删除文件,判断文件所在路径等。

2. InputStream(二进制格式操作):抽象类,基于字节的输入操作,是所有输入流的父类。定义了所有输入流都具有的共同特征。

3. OutputStream(二进制格式操作):抽象类。基于字节的输出操作。是所有输出流的父类。定义了所有输出流都具有的共同特征。



Java中字符是采用Unicode标准,一个字符是16位,即一个字符使用两个字节来表示。为此,J***A中引入了处理字符的流。

4. Reader(文件格式操作):抽象类,基于字符的输入操作。

5. Writer(文件格式操作):抽象类,基于字符的输出操作。

6. RandomAccessFile(随机文件操作):它的功能丰富,可以从文件的任意位置进行存取(输入输出)操作



1. File

它是独立于系统平台的,利用其构造函数创建出相应的File 对象;再调用其中的方法实现对文件的各个属性方面的操作。

构造函数:

File( String path)

File(String path, String FileName)

File(File dir, String name)



用途:File类提供了一种与机器无关的方式来描述一个文件对象的属性,通过类File所提供的方法,可以得到文件或目录的描述信息,这主要包括名称、所在路经、可读性、可写性、文件的长度等,还可以生成新的目录、改变文件名、删除文件、列出一个目录中所有的文件等。

Java代码





public static void main(String[] args) throws IOException {

File f = new File("dir");



f.createNewFile();// 创建一个.txt这个文件



f.mkdir();// 创建一个名为.txt的目录



/*

* 使用绝对路径

*

* File f=new File("D:\\dir\\src\\A.java");

*

* f.createNewFile();

*/



/*

* 跨平台使用

*

* 根据不同操作系统获得对应的分隔符 File fDir=new File(File.separator);

*

* String strFile="dir"+File.separator+"src"+File.separator +"A.java";

*

* File f=new File(fDir,strFile);

*

* f.createNewFile();

*

* f.delete();//删除文件或目录

*

* //f.deleteOnExit();

*/



/*

* 在缺省的临时文件目录下创建临时文件

*

* for(int i=0;i<5;i++)

*

* {

*

* File f=File.createTempFile("winTemp",".tmp");

*

* f.deleteOnExit();//退出时删除

*

*

*

* }

*/



/*

* 列出指定目录下所有子目录及文件的名称

*/

File fDir = new File(File.separator);

String strFile = "dir" + File.separator + "src";

File f = new File(fDir, strFile);

String[] names = f.list();

for (int i = 0; i < names.length; i++) {

System.out.println(names[i]);

}



// 有过滤器的情况FilenameFilter是个接口

File dir = new File(File.separator);



String filepath = "dir" + File.separator + "src";



/**

* dir

* 上级抽象路径,如果dir为null,那么程序将自动调用单个参数的File构造方法,同时将filepath路径应用到File但构造参数

* 如果dir为//,则此路径为本文件所在磁盘根目录

*/

File f = new File(dir, filepath);

if (f.exists()) {

} else {

f.mkdirs();

}



String[] names = f.list(new FilenameFilter() { // 实现了FilenameFilter接口的匿名类,实现accept方法过滤文件



@Override

public boolean accept(File dir, String name) {

System.out.println(name.indexOf(".java"));

return name.indexOf(".java") != -1;

}

});



for (int i = 0; i < names.length; i++) {

System.out.println(names[i]);

}

}

[java] view
plaincopyprint?

public static void main(String[] args) throws IOException {

File f = new File("dir");



f.createNewFile();// 创建一个.txt这个文件



f.mkdir();// 创建一个名为.txt的目录



/*

* 使用绝对路径

*

* File f=new File("D:\\dir\\src\\A.java");

*

* f.createNewFile();

*/



/*

* 跨平台使用

*

* 根据不同操作系统获得对应的分隔符 File fDir=new File(File.separator);

*

* String strFile="dir"+File.separator+"src"+File.separator +"A.java";

*

* File f=new File(fDir,strFile);

*

* f.createNewFile();

*

* f.delete();//删除文件或目录

*

* //f.deleteOnExit();

*/



/*

* 在缺省的临时文件目录下创建临时文件

*

* for(int i=0;i<5;i++)

*

* {

*

* File f=File.createTempFile("winTemp",".tmp");

*

* f.deleteOnExit();//退出时删除

*

*

*

* }

*/



/*

* 列出指定目录下所有子目录及文件的名称

*/

File fDir = new File(File.separator);

String strFile = "dir" + File.separator + "src";

File f = new File(fDir, strFile);

String[] names = f.list();

for (int i = 0; i < names.length; i++) {

System.out.println(names[i]);

}



// 有过滤器的情况FilenameFilter是个接口

File dir = new File(File.separator);



String filepath = "dir" + File.separator + "src";



/**

* dir

* 上级抽象路径,如果dir为null,那么程序将自动调用单个参数的File构造方法,同时将filepath路径应用到File但构造参数

* 如果dir为//,则此路径为本文件所在磁盘根目录

*/

File f = new File(dir, filepath);

if (f.exists()) {

} else {

f.mkdirs();

}



String[] names = f.list(new FilenameFilter() { // 实现了FilenameFilter接口的匿名类,实现accept方法过滤文件



@Override

public boolean accept(File dir, String name) {

System.out.println(name.indexOf(".java"));

return name.indexOf(".java") != -1;

}

});



for (int i = 0; i < names.length; i++) {

System.out.println(names[i]);

}

}



2. InputStream/OutputStream(抽象基类)

(1) 它们主要提供文件内容操作的基本功能函数read()、 write()、close()等;一般都是创建出其派生类对象(完成指定的特殊功能)来实现文件读写。

(2)文件操作的一般方法:

根据所要操作的类型生成对应输入输出文件类的对象;

调用此类的成员函数实现文件数据的读写;

关闭此文件流对象。

(3)文件操作的应用要点:

异常的捕获:由于包java.io中几乎所有的类都声明有I/O异常,因此程序应该对这些异常加以处理。

流结束的判断:方法read()的返回值为-1时;readLine()的返回值为null时。





上边两个抽象基类实现类有FileInputStream/FileOutputStream(本地文件读写类):它们用于本地文件的二进制格式顺序读写。



java.io.FileInputStream是InputStream的子类。从开头File名称上就可以知道,FileInputStream与从指定的文件中读取数据至目的地有关。而java.io.FileOutputStream是 OutputStream的子类,顾名思义,FileOutputStream主要与从来源地写入数据至指定的文件中有关。



当建立一个FileInputStream或FileOutputStream的实例时,必须指定文件位置及文件名称,实例被建立时文件的流就会开启;而不使用流时,必须关闭文件流,以释放与流相依的系统资源,完成文件读/写的动作。



FileInputStream可以使用read()方法一次读入一个字节,并以int类型返回,或者是使用read()方法时读入至一个byte 数组,byte数组的元素有多少个,就读入多少个字节。在将整个文件读取完成或写入完毕的过程中,这么一个byte数组通常被当作缓冲区,因为这么一个 byte数组通常扮演承接数据的中间角色。

Java代码





public class FileStreamDemo {



public static void main(String[] args) {



try {



byte[] buffer = new byte[1024];



// 来源文件

FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(new File(args[0]));



// 目的文件

FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File(args[1]));



// available()可取得未读取的数据长度

System.out.println("复制文件:" + fileInputStream.available() + "字节");



while (true) {

if (fileInputStream.available() < 1024) {

// 剩余的数据比1024字节少

// 一位一位读出再写入目的文件

int remain = -1;

while ((remain = fileInputStream.read()) != -1) {

fileOutputStream.write(remain);

}

break;

} else {

// 从来源文件读取数据至缓冲区

fileInputStream.read(buffer);

// 将数组数据写入目的文件

fileOutputStream.write(buffer);

}

}



// 关闭流

fileInputStream.close();

fileOutputStream.close();



System.out.println("复制完成");

} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {

System.out.println("using: java FileStreamDemo src des");

e.printStackTrace();

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

[java] view
plaincopyprint?

public class FileStreamDemo {



public static void main(String[] args) {



try {



byte[] buffer = new byte[1024];



// 来源文件

FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(new File(args[0]));



// 目的文件

FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File(args[1]));



// available()可取得未读取的数据长度

System.out.println("复制文件:" + fileInputStream.available() + "字节");



while (true) {

if (fileInputStream.available() < 1024) {

// 剩余的数据比1024字节少

// 一位一位读出再写入目的文件

int remain = -1;

while ((remain = fileInputStream.read()) != -1) {

fileOutputStream.write(remain);

}

break;

} else {

// 从来源文件读取数据至缓冲区

fileInputStream.read(buffer);

// 将数组数据写入目的文件

fileOutputStream.write(buffer);

}

}



// 关闭流

fileInputStream.close();

fileOutputStream.close();



System.out.println("复制完成");

} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {

System.out.println("using: java FileStreamDemo src des");

e.printStackTrace();

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}



PipedInputStream/PipedOutputStream(管道输入输出)

(1)它用于实现管道的二进制格式的输入输出(将一个线程的输出结果直接连接到另一个线程的输入端口,实现两者数据直接传送)。

(2) PipedReader/PipedWriter类:它用于实现管道的字符格式的输入输出。

(3)要求:操作时需要将两个端口相互连结。

(4)实现原理:




(5) 管道的连接:

方法一:是通过构造函数直接将某一个程序的输出作为另一个程序的输入,在定义对象时指明目标管道对象

方法二:是利用双方类中的任一个成员函数 connect()相连接

(6)实例讲解: Sender.java, Receiver.java, PipedIO.java (使用PipedWriter,PipedReader)

Sender.java

Java代码





import java.io.PipedWriter;

import java.util.Random;



class Sender extends Thread {

private Random rand = new Random();

private PipedWriter out = new PipedWriter();



public PipedWriter getPipedWriter() {

return out;

}



public void run() {

while (true) {

for (char c = 'A'; c <= 'z'; c++) {

try {

out.write(c);

sleep(rand.nextInt(500));

} catch (Exception e) {

throw new RuntimeException(e);

}

}

}

}

}

[java] view
plaincopyprint?

import java.io.PipedWriter;

import java.util.Random;



class Sender extends Thread {

private Random rand = new Random();

private PipedWriter out = new PipedWriter();



public PipedWriter getPipedWriter() {

return out;

}



public void run() {

while (true) {

for (char c = 'A'; c <= 'z'; c++) {

try {

out.write(c);

sleep(rand.nextInt(500));

} catch (Exception e) {

throw new RuntimeException(e);

}

}

}

}

}





Receiver.java

Java代码





import java.io.IOException;

import java.io.PipedReader;



class Receiver extends Thread {

private PipedReader in;



public Receiver(Sender sender) throws IOException {

in = new PipedReader(sender.getPipedWriter());

}



public void run() {

try {

while (true) {

// Blocks until characters are there:

System.out.println("Read: " + (char) in.read());

}

} catch (IOException e) {

throw new RuntimeException(e);

}

}

}

[java] view
plaincopyprint?

import java.io.IOException;

import java.io.PipedReader;



class Receiver extends Thread {

private PipedReader in;



public Receiver(Sender sender) throws IOException {

in = new PipedReader(sender.getPipedWriter());

}



public void run() {

try {

while (true) {

// Blocks until characters are there:

System.out.println("Read: " + (char) in.read());

}

} catch (IOException e) {

throw new RuntimeException(e);

}

}

}



PipedIO.java

Java代码





public class PipedIO {



public static void main(String[] args) throws Exception {

Sender sender = new Sender();

Receiver receiver = new Receiver(sender);

sender.start();

receiver.start();

}

}

[java] view
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public class PipedIO {



public static void main(String[] args) throws Exception {

Sender sender = new Sender();

Receiver receiver = new Receiver(sender);

sender.start();

receiver.start();

}

}



(7)实例讲解: Sender1.java, Receiver1.java, PipedIO1.java (使用

PipedInputStream,PipedOutputStream)



Sender1.java

Java代码





import java.io.File;

import java.io.FileInputStream;

import java.io.IOException;

import java.io.PipedOutputStream;



public class Sender1 extends Thread {



private PipedOutputStream pos;



private File file;



// 构造方法

Sender1(PipedOutputStream pos, String fileName) {

this.pos = pos;

file = new File(fileName);

}



// 线程运行方法

public void run() {

try {

// 读文件内容

FileInputStream fs = new FileInputStream(file);

int data;

while ((data = fs.read()) != -1) {

// 写入管道始端

pos.write(data);

}

pos.close();

} catch (IOException e) {

System.out.println("Sender Error" + e);

}

}

}

[java] view
plaincopyprint?

import java.io.File;

import java.io.FileInputStream;

import java.io.IOException;

import java.io.PipedOutputStream;



public class Sender1 extends Thread {



private PipedOutputStream pos;



private File file;



// 构造方法

Sender1(PipedOutputStream pos, String fileName) {

this.pos = pos;

file = new File(fileName);

}



// 线程运行方法

public void run() {

try {

// 读文件内容

FileInputStream fs = new FileInputStream(file);

int data;

while ((data = fs.read()) != -1) {

// 写入管道始端

pos.write(data);

}

pos.close();

} catch (IOException e) {

System.out.println("Sender Error" + e);

}

}

}



Receiver1.java

Java代码





import java.io.File;

import java.io.FileOutputStream;

import java.io.IOException;

import java.io.PipedInputStream;



public class Receiver1 extends Thread {



private PipedInputStream pis;

private File file;



// 构造方法

Receiver1(PipedInputStream pis, String fileName) {

this.pis = pis;

file = new File(fileName);

}



// 线程运行

public void run() {

try {

// 写文件流对象

FileOutputStream fs = new FileOutputStream(file);

int data;

// 从管道末端读

while ((data = pis.read()) != -1) {

// 写入本地文件

fs.write(data);

}

pis.close();

} catch (IOException e) {

System.out.println("Receiver Error" + e);

}

}

}

[java] view
plaincopyprint?

import java.io.File;

import java.io.FileOutputStream;

import java.io.IOException;

import java.io.PipedInputStream;



public class Receiver1 extends Thread {



private PipedInputStream pis;

private File file;



// 构造方法

Receiver1(PipedInputStream pis, String fileName) {

this.pis = pis;

file = new File(fileName);

}



// 线程运行

public void run() {

try {

// 写文件流对象

FileOutputStream fs = new FileOutputStream(file);

int data;

// 从管道末端读

while ((data = pis.read()) != -1) {

// 写入本地文件

fs.write(data);

}

pis.close();

} catch (IOException e) {

System.out.println("Receiver Error" + e);

}

}

}



PipedIO1.java

Java代码





import java.io.IOException;

import java.io.PipedInputStream;

import java.io.PipedOutputStream;



public class PipedIO1 {



public static void main(String[] args) {

try {

// 构造读写的管道流对象

PipedInputStream pis = new PipedInputStream();

PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream();



// 实现关联

pos.connect(pis);



// 构造两个线程,并且启动。

new Sender1(pos, "c:\\a1.txt").start();

new Receiver1(pis, "c:\\a2.txt").start();

} catch (IOException e) {

System.out.println("Pipe Error" + e);

}

}

}

[java] view
plaincopyprint?

import java.io.IOException;

import java.io.PipedInputStream;

import java.io.PipedOutputStream;



public class PipedIO1 {



public static void main(String[] args) {

try {

// 构造读写的管道流对象

PipedInputStream pis = new PipedInputStream();

PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream();



// 实现关联

pos.connect(pis);



// 构造两个线程,并且启动。

new Sender1(pos, "c:\\a1.txt").start();

new Receiver1(pis, "c:\\a2.txt").start();

} catch (IOException e) {

System.out.println("Pipe Error" + e);

}

}

}





RandomAccessFile(随机文件读写类):

(1)RandomAccessFile类:它直接继承于Object类而非InputStream/OutputStream类,从而可以实现读写文件中任何位置中的数据(只需要改变文件的读写位置的指针)。

(2)由于RandomAccessFile类实现了DataOutput与DataInput接口,因而利用它可以读写Java中的不同类型的基本类型数据(比如采用readLong()方法读取长整数,而利用readInt()方法可以读出整数值等)。



RandomFileRW.java

Java代码





import java.io.IOException;

import java.io.RandomAccessFile;



public class RandomFileRW {



public static void main(String args[]) {

StringBuffer buf = new StringBuffer();

char ch;



try {

while ((ch = (char) System.in.read()) != '\n') {

buf.append(ch);

}



// 读写方式可以为"r" or "rw"



/**

* @param mode 1. r 2. rw 3. rws 4. rwd

* "r" Open for reading only. Invoking any of the write methods of the resulting object will

* cause an IOException to be thrown.

* "rw" Open for reading and writing. If the file does not already exist then an attempt will

* be made to create it.

* "rws" Open for reading and writing, as with "rw", and also require that every update to the

* file's content or metadata be written synchronously to the underlying storage device.

* "rwd" Open for reading and writing, as with "rw", and also require that every update to the

* file's content be written synchronously to the underlying storage device.

*/

RandomAccessFile myFileStream = new RandomAccessFile("c:\\UserInput.txt", "rw");

myFileStream.seek(myFileStream.length());

myFileStream.writeBytes(buf.toString());



// 将用户从键盘输入的内容添加到文件的尾部

myFileStream.close();

} catch (IOException e) {

}

}

}
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