Java基础知识之I/O流和File类文件操作方法

1. 概述

在Java编程中，I/O流（输入/输出流）和File类是处理文件和数据流的核心工具。I/O流用于在程序和外部数据源（如文件、网络连接等）之间传输数据，而File类则提供了对文件和目录的操作方法。本文将详细介绍Java中的I/O流和File类的使用方法，帮助读者掌握文件操作的基本技能。

2. I/O流的基本概念

2.1 什么是I/O流

I/O流是Java中用于处理输入和输出的抽象概念。流可以看作是一个连续的数据序列，数据可以从一个源流向一个目的地。在Java中，流分为输入流和输出流：

• 输入流：用于从数据源读取数据。
• 输出流：用于向数据目的地写入数据。

2.2 流的分类

Java中的流可以分为两大类：字节流和字符流。

• 字节流：以字节为单位进行数据的读写，适用于处理二进制数据（如图片、音频、视频等）。

  • InputStream：字节输入流的基类。
  • OutputStream：字节输出流的基类。

• 字符流：以字符为单位进行数据的读写，适用于处理文本数据。

  • Reader：字符输入流的基类。
  • Writer：字符输出流的基类。

2.3 常用的I/O流类

Java提供了丰富的I/O流类，常用的包括：

• FileInputStream / FileOutputStream：用于文件的字节输入/输出。
• FileReader / FileWriter：用于文件的字符输入/输出。
• BufferedInputStream / BufferedOutputStream：带缓冲区的字节输入/输出流。
• BufferedReader / BufferedWriter：带缓冲区的字符输入/输出流。
• DataInputStream / DataOutputStream：用于读写基本数据类型和字符串。
• ObjectInputStream / ObjectOutputStream：用于读写对象。

3. File类的基本操作

3.1 File类的概述

File类是Java中用于表示文件和目录路径名的抽象表示。通过File类，我们可以创建、删除、重命名文件和目录，以及查询文件和目录的属性。

3.2 创建File对象

要使用File类，首先需要创建一个File对象。File对象可以通过文件路径名或父目录和子路径名来创建。

File file1 = new File("example.txt"); // 通过文件路径名创建
File file2 = new File("/path/to/directory", "example.txt"); // 通过父目录和子路径名创建

3.3 文件和目录的创建与删除

• 创建文件：使用createNewFile()方法可以创建一个新文件。

  File file = new File("example.txt");
  if (file.createNewFile()) {
      System.out.println("文件创建成功");
  } else {
      System.out.println("文件已存在");
  }

• 创建目录：使用mkdir()或mkdirs()方法可以创建目录。mkdir()只能创建单级目录，而mkdirs()可以创建多级目录。

  File dir = new File("/path/to/directory");
  if (dir.mkdirs()) {
      System.out.println("目录创建成功");
  } else {
      System.out.println("目录已存在");
  }

• 删除文件或目录：使用delete()方法可以删除文件或空目录。

  File file = new File("example.txt");
  if (file.delete()) {
      System.out.println("文件删除成功");
  } else {
      System.out.println("文件删除失败");
  }

3.4 文件和目录的查询

• 判断文件或目录是否存在：使用exists()方法可以判断文件或目录是否存在。

  File file = new File("example.txt");
  if (file.exists()) {
      System.out.println("文件存在");
  } else {
      System.out.println("文件不存在");
  }

• 判断是否为文件或目录：使用isFile()和isDirectory()方法可以判断是否为文件或目录。

  File file = new File("example.txt");
  if (file.isFile()) {
      System.out.println("这是一个文件");
  } else if (file.isDirectory()) {
      System.out.println("这是一个目录");
  }

• 获取文件或目录的名称和路径：使用getName()、getPath()、getAbsolutePath()等方法可以获取文件或目录的名称和路径。

  File file = new File("example.txt");
  System.out.println("文件名: " + file.getName());
  System.out.println("文件路径: " + file.getPath());
  System.out.println("文件绝对路径: " + file.getAbsolutePath());

• 获取文件大小：使用length()方法可以获取文件的大小（以字节为单位）。

  File file = new File("example.txt");
  System.out.println("文件大小: " + file.length() + " 字节");

• 获取目录中的文件和子目录：使用list()或listFiles()方法可以获取目录中的文件和子目录。

  File dir = new File("/path/to/directory");
  String[] files = dir.list();
  for (String file : files) {
      System.out.println(file);
  }

4. 字节流的使用

4.1 FileInputStream和FileOutputStream

FileInputStream和FileOutputStream是用于文件字节输入和输出的基本类。它们可以读取和写入文件的字节数据。

• 读取文件：使用FileInputStream读取文件内容。

  FileInputStream fis = new FileInputStream("example.txt");
  int data;
  while ((data = fis.read()) != -1) {
      System.out.print((char) data);
  }
  fis.close();

• 写入文件：使用FileOutputStream写入文件内容。

  FileOutputStream fos = new FileOutputStream("example.txt");
  String text = "Hello, World!";
  fos.write(text.getBytes());
  fos.close();

4.2 BufferedInputStream和BufferedOutputStream

BufferedInputStream和BufferedOutputStream是带缓冲区的字节流，可以提高读写效率。

• 读取文件：使用BufferedInputStream读取文件内容。

  FileInputStream fis = new FileInputStream("example.txt");
  BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
  int data;
  while ((data = bis.read()) != -1) {
      System.out.print((char) data);
  }
  bis.close();

• 写入文件：使用BufferedOutputStream写入文件内容。

  FileOutputStream fos = new FileOutputStream("example.txt");
  BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);
  String text = "Hello, World!";
  bos.write(text.getBytes());
  bos.close();

5. 字符流的使用

5.1 FileReader和FileWriter

FileReader和FileWriter是用于文件字符输入和输出的基本类。它们可以读取和写入文件的字符数据。

• 读取文件：使用FileReader读取文件内容。

  FileReader fr = new FileReader("example.txt");
  int data;
  while ((data = fr.read()) != -1) {
      System.out.print((char) data);
  }
  fr.close();

• 写入文件：使用FileWriter写入文件内容。

  FileWriter fw = new FileWriter("example.txt");
  String text = "Hello, World!";
  fw.write(text);
  fw.close();

5.2 BufferedReader和BufferedWriter

BufferedReader和BufferedWriter是带缓冲区的字符流，可以提高读写效率。

• 读取文件：使用BufferedReader读取文件内容。

  FileReader fr = new FileReader("example.txt");
  BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
  String line;
  while ((line = br.readLine()) != null) {
      System.out.println(line);
  }
  br.close();

• 写入文件：使用BufferedWriter写入文件内容。

  FileWriter fw = new FileWriter("example.txt");
  BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);
  String text = "Hello, World!";
  bw.write(text);
  bw.close();

6. 数据流的使用

6.1 DataInputStream和DataOutputStream

DataInputStream和DataOutputStream是用于读写基本数据类型和字符串的流。

• 写入数据：使用DataOutputStream写入基本数据类型和字符串。

  FileOutputStream fos = new FileOutputStream("data.txt");
  DataOutputStream dos = new DataOutputStream(fos);
  dos.writeInt(123);
  dos.writeDouble(123.45);
  dos.writeUTF("Hello, World!");
  dos.close();

• 读取数据：使用DataInputStream读取基本数据类型和字符串。

  FileInputStream fis = new FileInputStream("data.txt");
  DataInputStream dis = new DataInputStream(fis);
  int intValue = dis.readInt();
  double doubleValue = dis.readDouble();
  String stringValue = dis.readUTF();
  System.out.println(intValue);
  System.out.println(doubleValue);
  System.out.println(stringValue);
  dis.close();

7. 对象流的使用

7.1 ObjectInputStream和ObjectOutputStream

ObjectInputStream和ObjectOutputStream是用于读写对象的流。被读写的对象必须实现Serializable接口。

• 写入对象：使用ObjectOutputStream写入对象。

  FileOutputStream fos = new FileOutputStream("object.txt");
  ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
  oos.writeObject(new MyClass());
  oos.close();

• 读取对象：使用ObjectInputStream读取对象。

  FileInputStream fis = new FileInputStream("object.txt");
  ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
  MyClass obj = (MyClass) ois.readObject();
  ois.close();

8. 总结

本文详细介绍了Java中的I/O流和File类的基本使用方法。通过掌握这些知识，读者可以轻松处理文件的读写操作，并能够对文件和目录进行管理。在实际开发中，合理使用I/O流和File类可以大大提高程序的效率和灵活性。希望本文能为读者在Java文件操作方面提供帮助。