Java - 文件和I/O

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java.io 包包含几乎所有在 Java 中执行输入和输出 (I/O) 可能需要的类。所有这些流都代表一个输入源和一个输出目标。java.io 包中的流支持许多数据，例如基本类型、对象、本地化字符等。

流

流可以定义为一系列数据。有两种类型的流：

• InputStream - InputStream 用于从源读取数据。

• OutputStream - OutputStream 用于将数据写入目标。

Java 提供了强大而灵活的支持，用于与文件和网络相关的 I/O，但本教程涵盖了与流和 I/O 相关的非常基本的功能。我们将一一查看最常用的示例：

字节流

Java 字节流用于执行 8 位字节的输入和输出。尽管有很多与字节流相关的类，但最常用的类是FileInputStream 和 FileOutputStream。以下是一个使用这两个类将输入文件复制到输出文件的示例：

示例

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class CopyFile {

   public static void main(String args[]) throws IOException {  
      FileInputStream in = null;
      FileOutputStream out = null;

      try {
         in = new FileInputStream("input.txt");
         out = new FileOutputStream("output.txt");
         
         int c;
         while ((c = in.read()) != -1) {
            out.write(c);
         }
      }finally {
         if (in != null) {
            in.close();
         }
         if (out != null) {
            out.close();
         }
      }
   }
}

现在让我们有一个名为input.txt的文件，其内容如下：

This is test for copy file.

下一步，编译上述程序并执行它，这将导致创建一个 output.txt 文件，其内容与 input.txt 中的内容相同。所以让我们将上述代码放在 CopyFile.java 文件中并执行以下操作：

$javac CopyFile.java
$java CopyFile

字符流

Java 字节流用于执行 8 位字节的输入和输出，而 Java 字符流用于执行 16 位 Unicode 的输入和输出。尽管有很多与字符流相关的类，但最常用的类是FileReader 和 FileWriter。虽然 FileReader 在内部使用 FileInputStream，FileWriter 使用 FileOutputStream，但这里的区别在于 FileReader 一次读取两个字节，FileWriter 一次写入两个字节。

我们可以重写上面的示例，该示例使用这两个类将输入文件（包含 Unicode 字符）复制到输出文件：

示例

import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class CopyFile {

   public static void main(String args[]) throws IOException {
      FileReader in = null;
      FileWriter out = null;

      try {
         in = new FileReader("input.txt");
         out = new FileWriter("output.txt");
         
         int c;
         while ((c = in.read()) != -1) {
            out.write(c);
         }
      }finally {
         if (in != null) {
            in.close();
         }
         if (out != null) {
            out.close();
         }
      }
   }
}

现在让我们有一个名为input.txt的文件，其内容如下：

This is test for copy file.

下一步，编译上述程序并执行它，这将导致创建一个 output.txt 文件，其内容与 input.txt 中的内容相同。所以让我们将上述代码放在 CopyFile.java 文件中并执行以下操作：

$javac CopyFile.java
$java CopyFile

标准流

所有编程语言都提供对标准 I/O 的支持，用户程序可以从键盘接收输入，然后在计算机屏幕上产生输出。如果您了解 C 或 C++ 编程语言，那么您一定了解三个标准设备 STDIN、STDOUT 和 STDERR。类似地，Java 提供以下三个标准流：

• 标准输入 - 用于向用户程序提供数据，通常使用键盘作为标准输入流，表示为System.in。

• 标准输出 - 用于输出用户程序产生的数据，通常使用计算机屏幕作为标准输出流，表示为System.out。

• 标准错误 - 用于输出用户程序产生的错误数据，通常使用计算机屏幕作为标准错误流，表示为System.err。

以下是一个简单的程序，它创建一个InputStreamReader来读取标准输入流，直到用户输入“q”：

示例

import java.io.InputStreamReader;
public class ReadConsole {
   public static void main(String args[]) throws IOException {
      InputStreamReader cin = null;

      try {
         cin = new InputStreamReader(System.in);
         System.out.println("Enter characters, 'q' to quit.");
         char c;
         do {
            c = (char) cin.read();
            System.out.print(c);
         } while(c != 'q');
      }finally {
         if (cin != null) {
            cin.close();
         }
      }
   }
}

让我们将上述代码保存在 ReadConsole.java 文件中，并尝试编译和执行它，如下面的程序所示。此程序会继续读取和输出相同的字符，直到我们按下 'q'：

$javac ReadConsole.java
$java ReadConsole
Enter characters, 'q' to quit.
1
1
e
e
q
q

读取和写入文件

如前所述，流可以定义为一系列数据。InputStream 用于从源读取数据，OutputStream 用于将数据写入目标。

这是一个处理输入和输出流的类层次结构。

两个重要的流是FileInputStream 和 FileOutputStream，本教程将讨论它们。

FileInputStream

此流用于从文件读取数据。可以使用关键字new创建对象，并且有多种类型的构造函数可用。

以下构造函数采用文件名作为字符串，以创建一个输入流对象来读取文件：

InputStream f = new FileInputStream("C:/java/hello");

以下构造函数采用文件对象来创建一个输入流对象以读取文件。首先，我们使用 File() 方法创建一个文件对象，如下所示：

File f = new File("C:/java/hello");
InputStream f = new FileInputStream(f);

一旦您掌握了InputStream 对象，就有一系列辅助方法可用于读取流或对流执行其他操作。

还有其他重要的输入流可用，更多详细信息，您可以参考以下链接：

• ByteArrayInputStream

• DataInputStream

FileOutputStream

FileOutputStream 用于创建文件并将数据写入其中。如果文件尚不存在，则流会在打开文件进行输出之前创建该文件。

以下是可以用来创建 FileOutputStream 对象的两个构造函数。

以下构造函数采用文件名作为字符串，以创建一个输入流对象来写入文件：

OutputStream f = new FileOutputStream("C:/java/hello") 

以下构造函数采用文件对象来创建一个输出流对象以写入文件。首先，我们使用 File() 方法创建一个文件对象，如下所示：

File f = new File("C:/java/hello");
OutputStream f = new FileOutputStream(f);

一旦您掌握了OutputStream 对象，就有一系列辅助方法可用于写入流或对流执行其他操作。

还有其他重要的输出流可用，更多详细信息，您可以参考以下链接：

• ByteArrayOutputStream

• DataOutputStream

示例

以下示例演示了 InputStream 和 OutputStream：

import java.io.OutputStream;

public class fileStreamTest {

   public static void main(String args[]) {
   
      try {
         byte bWrite [] = {11,21,3,40,5};
         OutputStream os = new FileOutputStream("test.txt");
         for(int x = 0; x < bWrite.length ; x++) {
            os.write( bWrite[x] );   // writes the bytes
         }
         os.close();
     
         InputStream is = new FileInputStream("test.txt");
         int size = is.available();

         for(int i = 0; i < size; i++) {
            System.out.print((char)is.read() + "  ");
         }
         is.close();
      } catch (IOException e) {
         System.out.print("Exception");
      }	
   }
}

上述代码将创建文件 test.txt 并以二进制格式写入给定的数字。标准输出屏幕上的输出也将相同。

文件导航和I/O

还有其他几个类我们将学习，以了解文件导航和 I/O 的基础知识。

• File 类

• FileReader 类

• FileWriter 类

Java 中的目录

目录是一个 File，它可以包含其他文件和目录的列表。您可以使用File 对象来创建目录，列出目录中可用的文件。有关完整详细信息，请查看可以在 File 对象上调用的所有方法的列表以及与目录相关的那些方法。

创建目录

有两个有用的File 实用程序方法，可用于创建目录：

• mkdir( ) 方法创建一个目录，成功时返回 true，失败时返回 false。失败表示 File 对象中指定的路径已存在，或者由于整个路径尚不存在而无法创建目录。

• mkdirs() 方法创建目录及其所有父目录。

以下示例创建 "/tmp/user/java/bin" 目录：

示例

import java.io.File;

public class CreateDir {

   public static void main(String args[]) {
      String dirname = "/tmp/user/java/bin";
      File d = new File(dirname);
      
      // Create directory now.
      d.mkdirs();
   }
}

编译并执行上述代码以创建 "/tmp/user/java/bin"。

注意 - Java 会根据约定自动处理 UNIX 和 Windows 上的路径分隔符。如果您在 Windows 版本的 Java 上使用正斜杠 (/)，路径仍然可以正确解析。

列出目录

您可以使用File 对象提供的list( ) 方法列出目录中可用的所有文件和目录，如下所示：

示例

import java.io.File;

public class ReadDir {

   public static void main(String[] args) {
      File file = null;
      String[] paths;
  
      try {      
         // create new file object
         file = new File("/tmp");

         // array of files and directory
         paths = file.list();

         // for each name in the path array
         for(String path:paths) {
            // prints filename and directory name
            System.out.println(path);
         }
      } catch (Exception e) {
         // if any error occurs
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

这将根据/tmp 目录中可用的目录和文件产生以下结果：

输出

test1.txt
test2.txt
ReadDir.java
ReadDir.class