Java IO 文件读写操作详解
一、摘要
在之前的文章中，我们了解到在 Java I/O 体系中，File 类是唯一代表磁盘文件本身的对象。
File 类定义了一些与平台无关的方法来操作文件，包括检查一个文件是否存在、创建、删除文件、重命名文件、判断文件的读写权限是否存在、设置和查询文件的最近修改时间等等操作。
值得注意的地方是，Java 中通常的 File 并不代表一个真实存在的文件对象，当你通过指定一个路径描时，它就会返回一个代表这个路径相关联的一个虚拟对象，这个可能是一个真实存在的文件或者是一个包含多个文件的目录。
下面我们一起来看看 File 类有哪些操作方法，以及实际使用过程中如何避坑。
二、File 类介绍
大家 JDK 中源代码，你会发现 File 类没有无参构造方法，最常用的是使用下面的构造方法来生成 File 对象。
以 windows 操作系统为例，操作文件的方式如下！
// 指定一个完整路径，获取文件对象
File file = new File("D:\\Files\\test.txt");
System.out.println(file1.getName());
// 指定一个父文件路径和子文件名称，获取文件对象
File file = new File("D:\\Files", "test.txt");
System.out.println(file2.getName());File 类中定义了很多关于 File 对象的一些操作方法，我们通过一段代码一起来看看。
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 指定一个文件完整路径，获取文件对象
File file = new File("D:\\Files\\test.txt");
// 获取文件父节点目录对象
File parentFile = file.getParentFile();
// 判断指定路径的文件目录是否存在
if(parentFile.exists()){
System.out.println("文件目录存在");
} else {
// 创建文件夹，可以自动创建多级文件夹
parentFile.mkdirs();
System.out.println("文件目录不存在，创建一个文件目录");
}
// 判断指定父节点路径的是否是一个目录
if(parentFile.isDirectory()){
System.out.println("父节点路径是一个目录");
}
// 判断指定路径的文件是否存在
if(file.exists()){
System.out.println("文件存在");
} else {
// 创建文件
file.createNewFile();
System.out.println("文件不存在，创建一个文件");
}
// 获取目录下的所有文件/文件夹（仅该层路径下）
File[] files = parentFile.listFiles();
System.out.print("路径下有文件：");
for (File f : files) {
System.out.print(f + "；");
}
System.out.println();
// 获取文件名、文件夹名
System.out.println("files[0]的文件名：" + files[0].getName());
// 获取文件、文件夹路径
System.out.println("files[0]的文件路径：" + files[0].getPath());
// 获取文件、文件夹绝对路径
System.out.println("files[0]的绝对路径：" + files[0].getAbsolutePath());
// 获取文件父目录路径
System.out.println("files[0]的父文件夹名：" + files[0].getParent());
// 判断文件、文件夹是否存在
System.out.println(files[0].exists() ? "files[0]的存在" : "files[0]的不存在");
// 判断文件是否可写
System.out.println(files[0].canWrite() ? "files[0]的可写" : "files[0]的不可写");
// 判断文件是否可读
System.out.println(files[0].canRead() ? "files[0]的可读" : "files[0]的不可读");
// 判断文件是否可执行
System.out.println(files[0].canExecute() ? "file[0]可执行" : "file[0]不可执行");
// 判断文件、文件夹是不是目录
System.out.println(files[0].isDirectory() ? "files[0]的是目录" : "files[0]的不是目录");
// 判断拿文件、文件夹是不是标准文件
System.out.println(files[0].isFile() ? "files[0]的是文件" : "files[0]的不是文件");
// 判断路径名是不是绝对路径
System.out.println(files[0].isAbsolute() ? "files[0]的路径名是绝对路径" : "files[0]的路径名不是绝对路径");
// 获取文件、文件夹上一次修改时间
System.out.println("files[0]的最后修改时间：" + files[0].lastModified());
// 获取文件的字节数，如果是一个文件夹则这个值为0
System.out.println("files[0]的大小：" + files[0].length() + " Bytes");
// 获取文件路径URI后的路径名
System.out.println("files[0]的路径转换为URI：" + files[0].toURI());
// 下面的代码逻辑，假设目录下有3个以上文件
// 对文件重命名
File newfile = new File(file.getParentFile(), "22.txt"); //新的文件名称
files[0].renameTo(newfile);
// 删除指定的文件、文件夹
files[1].delete();
// 当虚拟机终止时删除指定的文件、文件夹
files[2].deleteOnExit();
}输出结果如下：
文件目录存在
父节点路径是一个目录
文件存在
路径下有文件：D:\Files\1.txt；D:\Files\2.txt；D:\Files\3.txt；
files[0]1.txt
files[0]的文件路径：D:\Files\1.txt
files[0]的绝对路径：D:\Files\1.txt
files[0]的父文件夹名：D:\Files
files[0]的存在
files[0]的可写
files[0]的可读
file[0]不可执行
files[0]的不是目录
files[0]的是文件
files[0]的路径名是绝对路径
files[0]的最后修改时间：1686814709000
files[0]的大小：8 Bytes
files[0]的路径转换为URI：file:/D:/Files/1.txt示例代码中，基本比较全面地演示了 File 的一些基本用法，比如文件或者文件夹的新增、重命名、删除，以及获取文件或者文件夹相关信息等操作。
其中有两点地方，值得注意：
- 第一个就是分隔符的问题。不同的操作系统，路径分隔符是不一样的，这个可以通过
File.separator解决，具体实现看下面 - 第二个就是删除的如果是一个文件夹的话，文件夹下还有文件/文件夹，是无法删除成功的
关于不同操作系统下的路径符号问题解决办法！（windows->“\”;Linux->“/”）
在实际的编程过程中，我们不可能为了区分操作系统，然后又单独写一份文件路径。
可以通过File.separator来实现跨平台的编程逻辑，File.separator会根据不同的操作系统取不同操作系统下的分隔符。
以上面的示范代码为例，我们可以对写法进行如下改造！
// windows 系统下的文件绝对路径定义方式
String path = "d:"+File.separator +"Files"+File.separator+"text.txt";
File file = new File(path);文件的路径结果会与预期一致！
三、文件的读写操作
对文件的读写，可以通过字节流或者字符流接口来完成，但不管哪种方式，大致分以下几个步骤完成。
- 第一步：获取一个文件 file 对象
- 第二步：通过 file 对象，获取一个字节流或者字符流接口的对象，进行读写操作
- 第三步：关闭文件流
具体的代码实践如下！
3.1、通过字节流接口写入
字节流接口的文件写入，可以通过OutputStream下的子类FileOutputStream来实现文件的数据写入操作。
具体实例如下：
// 创建一个 readWriteDemo.txt 文件
File file = new File("readWriteDemo.txt");
if(!file.exists()){
file.createNewFile();
}
// 向文件中写入数据(这种方式会覆盖原始数据)
OutputStream outputStream = new FileOutputStream(file);
String str = "我们一起学习Java";
outputStream.write(str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
outputStream.close();上面的操作方式会覆盖原始数据，如果想在已有的文件里面，进行追加写入数据，可以如下方式实现。
// 追加数据写入(这种方式不会覆盖原始数据)
OutputStream appendOutputStream = new FileOutputStream(file, true);
String str = "-----这是追加的内容------";
appendOutputStream.write(str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
appendOutputStream.close();3.2、通过字节流接口读取
字节流方式的文件读取，可以通过InputStream下的子类FileInputStream来实现文件的数据读取操作。
具体实例如下：
// 获取 readWriteDemo.txt 文件
File file = new File("readWriteDemo.txt");
if(file.exists()){
// 获取文件流
InputStream input = new FileInputStream(file);
// 临时区
byte[] buffer = new byte[1024];
// 分次读取数据，每次最多读取1024个字节，将数据读取到临时区之中，同时返回读取的字节个数，如果遇到文件末尾，会返回-1
int len;
while ((len = input.read(buffer)) > -1) {
// 字节转为字符串
String msg = new String(buffer, 0, len, StandardCharsets.UTF_8);
System.out.println(msg);
}
// 数据读取完毕之后，关闭输入流
input.close();
}3.3、通过字符流接口写入
在之前的文章中，我们了解到为了简化字符的数据传输操作，JDK 提供了 Writer 与 Reader 字符流接口。
字符流方式的文件写入，可以通过Writer下的子类FileWriter来实现文件的数据写入操作。
具体实例如下：
// 创建一个 newReadWriteDemo.txt 文件
File file = new File("newReadWriteDemo.txt");
if(!file.exists()){
file.createNewFile();
}
// 实例化Writer类对象
Writer out = new FileWriter(file) ;
// 输出字符串
out.write("Hello");
// 输出换行
out.write("\n");
// 追加信息，append 方法底层本质调用的是 write 方法
out.append("我们一起来学习Java");
// 关闭输出流
out.close();3.4、通过字符流接口读取
字符流方式的文件读取，可以通过Reader下的子类FileReader来实现文件的数据读取操作。
具体实例如下：
// 创建一个 newReadWriteDemo.txt 文件
File file = new File("newReadWriteDemo.txt");
if(file.exists()){
// 实例化输入流
Reader reader = new FileReader(file);
// 临时区
char[] buffer = new char[1024];
// 分次读取数据，每次最多读取1024个字符，将数据读取到临时区之中，同时返回读取的字节个数，如果遇到文件末尾，会返回-1
int len;
while ((len = reader.read(buffer)) > -1) {
// 字符转为字符串
String msg = new String(buffer, 0, len);
System.out.println(msg);
}
// 关闭输入流
reader.close();
}3.5、文件拷贝
在实际的软件开发过程中，避免不了文件拷贝。通过以上的接口方法，我们可以很容易的写出一个文件复制的方法。
比如以字节流操作为例，具体实例如下：
// 1. 创建一个字节数组作为数据读取的临时区
byte[] buffer = new byte[1024];
// 2. 创建一个 FileInputStream 对象用于读取文件
InputStream input = new FileInputStream(new File("input.txt"));
// 3. 创建一个 FileOutputStream 对象用于写入文件
OutputStream output = new FileOutputStream(new File("output.txt"));
// 4. 循环读取文件内容到临时区，并将临时区中的数据写入到输出文件中
int length;
while ((length = input.read(buffer)) != -1) {
output.write(buffer, 0, length);
}
// 5. 关闭输入流
input.close();
// 6. 关闭输出流
output.close();除此之外，JDK 也支持采用缓存流读写技术来实现数据的高效读写。
之所为高效，是因为字节缓冲流内部维护了一个缓冲区，读写时先将数据存入缓冲区中，当缓冲区满时再将数据一次性读取出来或者写入进去，这样可以减少与磁盘实际的 I/O 操作次数，可以显著提升读写操作的效率。
比如以字节流缓冲流为例，包装类分别是：BufferedInputStream（字节缓存输入流） 和 BufferedOutputStream（字符缓存输入流）。
采用缓冲流拷贝文件，具体实例如下：
// 1. 创建一个字节数组作为数据读取的临时区
byte[] buffer = new byte[1024];
// 2. 创建一个 BufferedInputStream 缓存输入流对象用于读取文件
InputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(new File("input.txt")));
// 3. 创建一个 BufferedOutputStream 缓存输出流对象用于写入文件
OutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(new File("output.txt")));
// 4. 循环读取文件内容到临时区，并将缓冲区中的数据写入到输出文件中
int length;
while ((length = bis.read(buffer)) != -1) {
bos.write(buffer, 0, length);
}
// 5. 关闭输入流
bis.close();
// 6. 关闭输出流
bos.close();在大文件的拷贝中，使用缓存流比不使用缓存流技术至少快 10 倍，耗时是很明显的，大家可以亲自试一下。
四、字节流与字符流的互转
在之前的文章中，我们了解到字节流与字符流，两者其实是可以互转的。
其中 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter 就是转化桥梁。
4.1、字节流转字符流的操作
字节流转字符流的操作，主要体现在数据的读取阶段，转化过程如下图所示：
以上文中的字节流接口读取文件为例，如果我们想要转换字符流接口来读取数据，具体的操作方式如下：
// 获取 readWriteDemo.txt 文件
File file = new File("readWriteDemo.txt");
if(file.exists()){
// 获取字节输入流
InputStream inputStream = new FileInputStream(file);
// 转字符流输入流，指定 UTF_8 编码规则，读取数据
Reader reader = new InputStreamReader(inputStream, StandardCharsets.UTF_8);
// 缓冲区
char[] buffer = new char[1024];
// 分次读取数据，每次最多读取1024个字符，将数据读取到缓冲区之中，同时返回读取的字节个数
int len;
while ((len = reader.read(buffer)) > -1) {
// 字符转为字符串
String msg = new String(buffer, 0, len);
System.out.println(msg);
}
// 关闭输入流
reader.close();
inputStream.close();
}当读取数据的时候，先通过字节流读取，再转成字符流读取。
字节流转字符流，需要指定编码规则，如果没有指定，会取当系统默认的编码规则。
4.2、字符流转字节流的操作
字符流转字节流的操作，主要体现在数据的写入阶段，转化过程如下图所示：
以上文中的字节流接口写入文件为例，如果我们想要转换字符流接口来写入数据，具体的操作方式如下：
// 创建一个 newReadWriteDemo.txt 文件
File file = new File("readWriteDemo.txt");
if(!file.exists()){
file.createNewFile();
}
// 获取字节输出流
OutputStream outputStream = new FileOutputStream(file);
// 转字符流输出流，指定 UTF_8 编码规则,写入数据
Writer out = new OutputStreamWriter(outputStream, StandardCharsets.UTF_8);
// 输出字符串
out.write("Hello");
// 输出换行
out.write("\n");
// 追加信息，append 方法底层本质调用的是 write 方法
out.append("我们一起来学习Java");
// 关闭输出流
out.close();
outputStream.close();同样的，当写入数据的时候，先通过字符流写入，再转成字节流输出。
字符流转字节流，也需要指定编码规则，如果没有指定，会取当系统默认的编码规则。
五、小结
本文主要围绕 Java 对磁盘文件的读取和写入数据的方式做了一次简单的总结。
内容难免有所遗漏，欢迎网友留言指出！
六、参考
作者：潘志的技术笔记
出处：https://pzblog.cn/
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