I/O類使用
由於在IO操作中，需要使用的數據源有很多，作為一個IO技術的初學者，從讀寫文件開始學習IO技術是一個比較好的選擇。因為文件是一種常見的數據源，而且讀寫文件也是程序員進行IO編程的一個基本能力。本章IO類的使用就從讀寫文件開始。
1 文件操作
文件(File)是 最常見的數據源之一，在程序中經常需要將數據存儲到文件中，例如圖片文件、聲音文件等數據文件，也經常需要根據需要從指定的文件中進行數據的讀取。當然， 在實際使用時，文件都包含一個的格式，這個格式需要程序員根據需要進行設計，讀取已有的文件時也需要熟悉對應的文件格式，才能把數據從文件中正確的讀取出 來。
文件的存儲介質有很多，例如硬盤、光盤和U盤等，由於IO類設計時，從數據源轉換為流對象的操作由API實現了，所以存儲介質的不同對於程序員來說是透明的，和實際編寫代碼無關。
1.1 文件的概念
文件是計算機中一種基本的數據存儲形式，在實際存儲數據時，如果對於數據的讀寫速度要求不是很高，存儲的數據量不是很大時，使用文件作為一種持久數據存儲的方式是比較好的選擇。
存儲在文件內部的數據和內存中的數據不同，存儲在文件中的數據是一種“持久存儲”，也就是當程序退出或計算機關機以後，數據還是存在的，而內存內部的數據在程序退出或計算機關機以後，數據就丟失了。
在不同的存儲介質中，文件中的數據都是以一定的順序依次存儲起來，在實際讀取時由硬件以及操作系統完成對於數據的控制，保證程序讀取到的數據和存儲的順序保持一致。
每個文件以一個文件路徑和文件名稱進行表示，在需要訪問該文件的時，只需要知道該文件的路徑以及文件的全名即可。在不同的操作系統環境下，文件路徑的表示形式是不一樣的，例如在Windows操作系統中一般的表示形式為C:\windows\system，而Unix上的表示形式為/user/my。所以如果需要讓Java程序能夠在不同的操作系統下運行，書寫文件路徑時還需要比較注意。
1.1.1 絕對路徑和相對路徑
絕對路徑是指書寫文件的完整路徑，例如d:\java\Hello.java，該路徑中包含文件的完整路徑d:\java以及文件的全名Hello.java。使用該路徑可以唯一的找到一個文件，不會產生歧義。但是使用絕對路徑在表示文件時，受到的限制很大，且不能在不同的操作系統下運行，因為不同操作系統下絕對路徑的表達形式存在不同。
相對路徑是指書寫文件的部分路徑，例如\test\Hello.java，該路徑中只包含文件的部分路徑\test和文件的全名Hello.java，部分路徑是指當前路徑下的子路徑，例如當前程序在d:\abc下運行，則該文件的完整路徑就是d:\abc\test。使用這種形式，可以更加通用的代表文件的位置，使得文件路徑產生一定的靈活性。
在Eclipse項目中運行程序時，當前路徑是項目的根目錄，例如工作空間存儲在d:\javaproject，當前項目名稱是Test，則當前路徑是：d:\javaproject\Test。在控制台下面運行程序時，當前路徑是class文件所在的目錄，如果class文件包含包名，則以該class文件最頂層的包名作為當前路徑。
另外在Java語言的代碼內部書寫文件路徑時，需要注意大小寫，大小寫需要保持一致，路徑中的文件夾名稱區分大小寫。由於’\’是Java語言中的特殊字符，所以在代碼內部書寫文件路徑時，例如代表“c:\test\java\Hello.java”時，需要書寫成“c:\\test\\java\\Hello.java”或“c:/test/java/Hello.java”，這些都需要在代碼中注意。
1.1.2 文件名稱
文件名稱一般采用“文件名.後綴名”的形式進行命名，其中“文件名”用來表示文件的作用，而使用後綴名來表示文件的類型，這是當前操作系統中常見的一種形式，例如“readme.txt”文件，其中readme代表該文件時說明文件，而txt後綴名代表文件時文本文件類型，在操作系統中，還會自動將特定格式的後綴名和對應的程序關聯，在雙擊該文件時使用特定的程序打開。
其實在文件名稱只是一個標示，和實際存儲的文件內容沒有必然的聯系，只是使用這種方式方便文件的使用。在程序中需要存儲數據時，如果自己設計了特定的文件格式，則可以自定義文件的後綴名，來標示自己的文件類型。和文件路徑一樣，在Java代碼內部書寫文件名稱時也區分大小寫，文件名稱的大小寫必須和操作系統中的大小寫保持一致。
另外，在書寫文件名稱時不要忘記書寫文件的後綴名。
1.2 File類
為了很方便的代表文件的概念，以及存儲一些對於文件的基本操作，在java.io包中設計了一個專門的類——File類。
在File類中包含了大部分和文件操作的功能方法，該類的對象可以代表一個具體的文件或文件夾，所以以前曾有人建議將該類的類名修改成FilePath，因為該類也可以代表一個文件夾，更准確的說是可以代表一個文件路徑。
下面介紹一下File類的基本使用。
1、File對象代表文件路徑
File類的對象可以代表一個具體的文件路徑，在實際代表時，可以使用絕對路徑也可以使用相對路徑。
下面是創建的文件對象示例。
public File(String pathname)
該示例中使用一個文件路徑表示一個File類的對象，例如：
File f1 = new File(“d:\\test\\1.txt”);
File f2 = new File(“1.txt”);
File f3 = new File(“e:\\abc”);
這裡的f1和f2對象分別代表一個文件，f1是絕對路徑，而f2是相對路徑，f3則代表一個文件夾，文件夾也是文件路徑的一種。
public File(String parent, String child)
也可以使用父路徑和子路徑結合，實現代表文件路徑，例如：
File f4 = new File(“d:\\test\\”,”1.txt”);
這樣代表的文件路徑是：d:\test\1.txt。
2、File類常用方法
File類中包含了很多獲得文件或文件夾屬性的方法，使用起來比較方便，下面將常見的方法介紹如下：
a、createNewFile方法
public boolean createNewFile() throws IOException
該方法的作用是創建指定的文件。該方法只能用於創建文件，不能用於創建文件夾，且文件路徑中包含的文件夾必須存在。
b、delect方法
public boolean delete()
該方法的作用是刪除當前文件或文件夾。如果刪除的是文件夾，則該文件夾必須為空。如果需要刪除一個非空的文件夾，則需要首先刪除該文件夾內部的每個文件和文件夾，然後在可以刪除，這個需要書寫一定的邏輯代碼實現。
c、exists方法
public boolean exists()
該方法的作用是判斷當前文件或文件夾是否存在。
d、getAbsolutePath方法
public String getAbsolutePath()
該方法的作用是獲得當前文件或文件夾的絕對路徑。例如c:\test\1.t則返回c:\test\1.t。
e、getName方法
public String getName()
該方法的作用是獲得當前文件或文件夾的名稱。例如c:\test\1.t，則返回1.t。
f、getParent方法
public String getParent()
該方法的作用是獲得當前路徑中的父路徑。例如c:\test\1.t則返回c:\test。
g、isDirectory方法
public boolean isDirectory()
該方法的作用是判斷當前File對象是否是目錄。
h、isFile方法
public boolean isFile()
該方法的作用是判斷當前File對象是否是文件。
i、length方法
public long length()
該方法的作用是返回文件存儲時占用的字節數。該數值獲得的是文件的實際大小，而不是文件在存儲時占用的空間數。
j、list方法
public String[] list()
該方法的作用是返回當前文件夾下所有的文件名和文件夾名稱。說明，該名稱不是絕對路徑。
k、listFiles方法
public File[] listFiles()
該方法的作用是返回當前文件夾下所有的文件對象。
l、mkdir方法
public boolean mkdir()
該方法的作用是創建當前文件文件夾，而不創建該路徑中的其它文件夾。假設d盤下只有一個test文件夾，則創建d:\test\abc文件夾則成功，如果創建d:\a\b文件夾則創建失敗，因為該路徑中d:\a文件夾不存在。如果創建成功則返回true，否則返回false。
m、mkdirs方法
public boolean mkdirs()
該方法的作用是創建文件夾，如果當前路徑中包含的父目錄不存在時，也會自動根據需要創建。
n、renameTo方法
public boolean renameTo(File dest)
該方法的作用是修改文件名。在修改文件名時不能改變文件路徑，如果該路徑下已有該文件，則會修改失敗。
o、setReadOnly方法
public boolean setReadOnly()
該方法的作用是設置當前文件或文件夾為只讀。
3、File類基本示例
以上各方法實現的測試代碼如下：
import java.io.File;
/**
* File類使用示例
*/
public class FileDemo {
public static void main(String[] args) {
//創建File對象
File f1 = new File("d:\\test");
File f2 = new File("1.txt");
File f3 = new File("e:\\file.txt");
File f4 = new File("d:\\","1.txt");
//創建文件
try{
boolean b = f3.createNewFile();
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
//判斷文件是否存在
System.out.println(f4.exists());
//獲得文件的絕對路徑
System.out.println(f3.getAbsolutePath());
//獲得文件名
System.out.println(f3.getName());
//獲得父路徑
System.out.println(f3.getParent());
//判斷是否是目錄
System.out.println(f1.isDirectory());
//判斷是否是文件
System.out.println(f3.isFile());
//獲得文件長度
System.out.println(f3.length());
//獲得當前文件夾下所有文件和文件夾名稱
String[] s = f1.list();
for(int i = 0;i < s.length;i++){
System.out.println(s[i]);
}
//獲得文件對象
File[] f5 = f1.listFiles();
for(int i = 0;i < f5.length;i++){
System.out.println(f5[i]);
}
//創建文件夾
File f6 = new File("e:\\test\\abc");
boolean b1 = f6.mkdir();
System.out.println(b1);
b1 = f6.mkdirs();
System.out.println(b1);
//修改文件名
File f7 = new File("e:\\a.txt");
boolean b2 = f3.renameTo(f7);
System.out.println(b2);
//設置文件為只讀
f7.setReadOnly();
}
}
4、File類綜合示例
下面以兩個示例演示File類的綜合使用。
第一個示例是顯示某個文件夾下的所有文件和文件夾，原理是輸出當前名稱，然後判斷當前File對 象是文件還是文件夾，如果則獲得該文件夾下的所有子文件和子文件夾，並遞歸調用該方法實現。
第二個示例是刪除某個文件夾下的所有文件和文件夾，原理是判斷 是否是文件，如果是文件則直接刪除，如果是文件夾，則獲得該文件夾下所有的子文件和子文件夾，然後遞歸調用該方法處理所有子文件和子文件夾，然後將空文件 夾刪除。則測試時謹慎使用第二個方法，以免刪除自己有用的數據文件。示例代碼如下：
import java.io.File;
/**
* 文件綜合使用示例
*/
public class AdvanceFileDemo {
public static void main(String[] args) {
File f = new File("e:\\Book");
printAllFile(f);
File f1 = new File("e:\\test");
deleteAll(f1);
}
/**
* 打印f路徑下所有的文件和文件夾
* @param f 文件對象
*/
public static void printAllFile(File f){
//打印當前文件名
System.out.println(f.getName());
//是否是文件夾
if(f.isDirectory()){
//獲得該文件夾下所有子文件和子文件夾
File[] f1 = f.listFiles();
//循環處理每個對象
int len = f1.length;
for(int i = 0;i < len;i++){
//遞歸調用，處理每個文件對象
printAllFile(f1[i]);
}
}
}
/**
* 刪除對象f下的所有文件和文件夾
* @param f 文件路徑
*/
public static void deleteAll(File f){
//文件
if(f.isFile()){
f.delete();
}else{ //文件夾
//獲得當前文件夾下的所有子文件和子文件夾
File f1[] = f.listFiles();
//循環處理每個對象
int len = f1.length;
for(int i = 0;i < len;i++){
//遞歸調用，處理每個文件對象
deleteAll(f1[i]);
}
//刪除當前文件夾
f.delete();
}
}
}
關於File類的使用就介紹這麼多，其它的方法和使用時需要注意的問題還需要多進行練習和實際使用。
11.3.1.3 讀取文件
雖然前面介紹了流的概念，但是這個概念對於初學者來說，還是比較抽象的，下面以實際的讀取文件為例子，介紹流的概念，以及輸入流的基本使用。
按照前面介紹的知識，將文件中的數據讀入程序，是將程序外部的數據傳入程序中，應該使用輸入流——InputStream或Reader。而由於讀取的是特定的數據源——文件，則可以使用輸入對應的子類FileInputStream或FileReader實現。
在實際書寫代碼時，需要首先熟悉讀取文件在程序中實現的過程。在Java語言的IO編程中，讀取文件是分兩個步驟：1、將文件中的數據轉換為流，2、讀取流內部的數據。其中第一個步驟由系統完成，只需要創建對應的流對象即可，對象創建完成以後步驟1就完成了，第二個步驟使用輸入流對象中的read方法即可實現了。
使用輸入流進行編程時，代碼一般分為3個部分：1、創建流對象，2、讀取流對象內部的數據，3、關閉流對象。
下面以讀取文件的代碼示例：
import java.io.*;
/**
* 使用FileInputStream讀取文件
*/
public class ReadFile1 {
public static void main(String[] args) {
//聲明流對象
FileInputStream fis = null;
try{
//創建流對象
fis = new FileInputStream("e:\\a.txt");
//讀取數據，並將讀取到的數據存儲到數組中
byte[] data = new byte[1024]; //數據存儲的數組
int i = 0; //當前下標
//讀取流中的第一個字節數據
int n = fis.read();
//依次讀取後續的數據
while(n != -1){ //未到達流的末尾
//將有效數據存儲到數組中
data[i] = (byte)n;
//下標增加
i++;
//讀取下一個字節的數據
n = fis.read();
}
//解析數據
String s = new String(data,0,i);
//輸出字符串
System.out.println(s);
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}finally{
try{
//關閉流，釋放資源
fis.close();
}catch(Exception e){}
}
}
}
在該示例代碼中，首先創建一個FileInputStream類型的對象fis：
fis = new FileInputStream("e:\\a.txt");
這樣建立了一個連接到數據源e:\a.txt的流，並將該數據源中的數據轉換為流對象fis，以後程序讀取數據源中的數據，只需要從流對象fis中讀取即可。
讀取流fis中的數據，需要使用read方法，該方法是從InputStream類中繼承過來的方法，該方法的作用是每次讀取流中的一個字節，如果需要讀取流中的所有數據，需要使用循環讀取，當到達流的末尾時，read方法的返回值是-1。
在該示例中，首先讀取流中的第一個字節：
int n = fis.read();
並將讀取的值賦值給int值n，如果流fis為空，則n的值是-1，否則n中的最後一個字節包含的時流fis中的第一個字節，該字節被讀取以後，將被從流fis中刪除。
然後循環讀取流中的其它數據，如果讀取到的數據不是-1，則將已經讀取到的數據n強制轉換為byte，即取n中的有效數據——最後一個字節，並存儲到數組data中，然後調用流對象fis中的read方法繼續讀取流中的下一個字節的數據。一直這樣循環下去，直到讀取到的數據是-1，也就是讀取到流的末尾則循環結束。
這裡的數組長度是1024，所以要求流中的數據長度不能超過1024，所以該示例代碼在這裡具有一定的局限性。如果流的數據個數比較多，則可以將1024擴大到合適的個數即可。
經過上面的循環以後，就可以將流中的數據依次存儲到data數組中，存儲到data數組中有效數據的個數是i個，即循環次數。
其實截至到這裡，IO操作中的讀取數據已經完成，然後再按照數據源中的數據格式，這裡是文件的格式，解析讀取出的byte數組即可。
該示例代碼中的解析，只是將從流對象中讀取到的有效的數據，也就是data數組中的前n個數據，轉換為字符串，然後進行輸出。
在該示例代碼中，只是在catch語句中輸出異常的信息，便於代碼的調試，在實際的程序中，需要根據情況進行一定的邏輯處理，例如給出提示信息等。
最後在finally語句塊中，關閉流對象fis，釋放流對象占用的資源，關閉數據源，實現流操作的結束工作。
上面詳細介紹了讀取文件的過程，其實在實際讀取流數據時，還可以使用其它的read方法，下面的示例代碼是使用另外一個read方法實現讀取的代碼：
import java.io.FileInputStream;
/**
* 使用FileInputStream讀取文件
*/
public class ReadFile2 {
public static void main(String[] args) {
//聲明流對象
FileInputStream fis = null;
try{
//創建流對象
fis = new FileInputStream("e:\\a.txt");
//讀取數據，並將讀取到的數據存儲到數組中
byte[] data = new byte[1024]; //數據存儲的數組
int i = fis.read(data);
//解析數據
String s = new String(data,0,i);
//輸出字符串
System.out.println(s);
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}finally{
try{
//關閉流，釋放資源
fis.close();
}catch(Exception e){}
}
}
}
該示例代碼中，只使用一行代碼：
int i = fis.read(data);
就實現了將流對象fis中的數據讀取到字節數組data中。該行代碼的作用是將fis流中的數據讀取出來，並依次存儲到數組data中，返回值為實際讀取的有效數據的個數。使用該中方式在進行讀取時，可以簡化讀取的代碼。
當然，在讀取文件時，也可以使用Reader類的子類FileReader進行實現，在編寫代碼時，只需要將上面示例代碼中的byte數組替換成char數組即可。使用FileReader讀取文件時，是按照char為單位進行讀取的，所以更適合於文本文件的讀取，而對於二進制文件或自定義格式的文件來說，還是使用FileInputStream進行讀取，方便對於讀取到的數據進行解析和操作。
讀取其它數據源的操作和讀取文件類似，最大的區別在於建立流對象時選擇的類不同，而流對象一旦建立，則基本的讀取方法是一樣，如果只使用最基本的read方法進行讀取，則使用基本上是一致的。這也是IO類設計的初衷，使得對於流對象的操作保持一致，簡化IO類使用的難度。
基本的輸出流包含OutputStream和Writer兩個，區別是OutputStream體系中的類(也就是OutputStream的子類)是按照字節寫入的，而Writer體系中的類(也就是Writer的子類)是按照字符寫入的。
使用輸出流進行編程的步驟是：
1、建立輸出流
建立對應的輸出流對象，也就是完成由流對象到外部數據源之間的轉換。
2、向流中寫入數據
將需要輸出的數據，調用對應的write方法寫入到流對象中。
3、關閉輸出流
在寫入完畢以後，調用流對象的close方法關閉輸出流，釋放資源。
在使用輸出流向外部輸出數據時，程序員只需要將數據寫入流對象即可，底層的API實現將流對象中的內容寫入外部數據源，這個寫入的過程對於程序員來說是透明的，不需要專門書寫代碼實現。
在向文件中輸出數據，也就是寫文件時，使用對應的文件輸出流，包括FileOutputStream和FileWriter兩個類，下面以FileOutputStream為例子說明輸出流的使用。
示例代碼如下：
import java.io.*;
/**
* 使用FileOutputStream寫文件示例
*/
public class WriteFile1 {
public static void main(String[] args) {
String s = "Java語言";
int n = 100;
//聲明流對象
FileOutputStream fos = null;
try{
//創建流對象
fos = new FileOutputStream("e:\\out.txt");
//轉換為byte數組
byte[] b1 = s.getBytes();
//換行符
byte[] b2 = "\r\n".getBytes();
byte[] b3 = String.valueOf(n).getBytes();
//依次寫入文件
fos.write(b1);
fos.write(b2);
fos.write(b3);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally{
try{
fos.close();
}catch(Exception e){}
}
}
}
該示例代碼寫入的文件使用記事本打開以後，內容為：
Java語言
100
在該示例代碼中，演示了將一個字符串和一個int類型的值依次寫入到同一個文件中。在寫入文件時，首先創建了一個文件輸出流對象fos：
fos = new FileOutputStream("e:\\out.txt");
該對象創建以後，就實現了從流到外部數據源e:\out.txt的連接。說明：當外部文件不存在時，系統會自動創建該文件，但是如果文件路徑中包含未創建的目錄時將出現異常。這裡書寫的文件路徑可以是絕對路徑也可以是相對路徑。
在 實際寫入文件時，有兩種寫入文件的方式：覆蓋和追加。其中“覆蓋”是指清除原文件的內容，寫入新的內容，默認采用該種形式寫文件，“追加”是指在已有文件 的末尾寫入內容，保留原來的文件內容，例如寫日志文件時，一般采用追加。在實際使用時可以根據需要采用適合的形式，可以使用：
public FileOutputStream(String name, boolean append) throws FileNotFoundException
只需要使用該構造方法在構造FileOutputStream對象時，將第二個參數append的值設置為true即可。
流對象創建完成以後，就可以使用OutputStream中提供的wirte方法向流中依次寫入數據了。最基本的寫入方法只支持byte數組格式的數據，所以如果需要將內容寫入文件，則需要把對應的內容首先轉換為byte數組。
這裡以如下格式寫入數據：首先寫入字符串s，使用String類的getBytes方法將該字符串轉換為byte數組，然後寫入字符串“\r\n”，轉換方式同上，該字符串的作用是實現文本文件的換行顯示，最後寫入int數據n，首先將n轉換為字符串，再轉換為byte數組。這種寫入數據的順序以及轉換為byte數組的方式就是流的數據格式，也就是該文件的格式。因為這裡寫的都是文本文件，所以寫入的內容以明文的形式顯示出來，也可以根據自己需要存儲的數據設定特定的文件格式。
其實，所有的數據文件，包括圖片文件、聲音文件等等，都是以一定的數據格式存儲數據的，在保存該文件時，將需要保存的數據按照該文件的數據格式依次寫入即可，而在打開該文件時，將讀取到的數據按照該文件的格式解析成對應的邏輯即可。
最後，在數據寫入到流內部以後，如果需要立即將寫入流內部的數據強制輸出到外部的數據源，則可以使用流對象的flush方法實現。如果不需要強制輸出，則只需要在寫入結束以後，關閉流對象即可。在關閉流對象時，系統首先將流中未輸出到數據源中的數據強制輸出，然後再釋放該流對象占用的內存空間。
使用FileWriter寫入文件時，步驟和創建流對象的操作都和該示例代碼一致，只是在轉換數據時，需要將寫入的數據轉換為char數組，對於字符串來說，可以使用String中的toCharArray方法實現轉換，然後按照文件格式寫入數據即可。
對於其它類型的字節輸出流/字符輸出流來說，只是在邏輯上連接不同的數據源，在創建對象的代碼上會存在一定的不同，但是一旦流對象創建完成以後，基本的寫入方法都是write方法，也需要首先將需要寫入的數據按照一定的格式轉換為對應的byte數組/char數組，然後依次寫入即可。
所以IO類的這種設計形式，只需要熟悉該體系中的某一個類的使用以後，就可以觸類旁通的學會其它相同類型的類的使用，從而簡化程序員的學習，使得使用時保持統一。
