【JavaSE】十六、文件IO File类 字节流 字符流

Java IO分为两个主要家族：

1. 传统IO（java.io包）：基于流（Stream），数据一个字节(字符)一个字节(字符)地流动。适合较小数据量、阻塞式处理。
2. NIO（New IO，java.nio包）：基于缓冲区（Buffer） 和 通道（Channel），更高效、支持非阻塞 IO（可用于高性能服务器），适合大规模并发处理。

这里主要介绍传统IO，对于文件操作来说也主要用到的是传统IO，而网络通信会用到NIO，并且现在主流的框架已经集成了NIO，所以不需要我们去调用NIO的原生API，所以这里不重点展开学，等到后面学框架的时候再学习时候使用即可！

Ⅰ. 文件IO的常用核心类（来自java.io包）

类名	类型	功能
File	表示文件或目录，不进行读写	——
FileInputStream / FileOutputStream	字节流	用于读写文件（低级）
BufferedInputStream / BufferedOutputStream	字节缓冲流	加快读写速度，包装在流外层
FileReader / FileWriter	字符流	用于读写文本文件，单字符读取（低效）
BufferedReader / BufferedWriter	字符缓冲流	高效读写文本文件，提供按行读取等功能
InputStreamReader / OutputStreamWriter	转换流	字节流与字符流之间的桥梁
ObjectInputStream / ObjectOutputStream	对象流	支持对象的序列化与反序列化

💥注意事项：

1. 其实因为FileReader和FileWriter的局限性，比如不能指定编码、功能较弱、封装层少等，所以一般处理字符流的时候，用的是FileInputStream和FileOutputStream分别搭配上Scanner和PrintWriter即可！
2. Java IO使用装饰者模式（Decorator），允许你用更强功能 “包裹” 基础流，如下所示：

// 字节流包裹BufferedInputStreamin=newBufferedInputStream(newFileInputStream("file.txt"));// 字符流包裹BufferedReaderbr=newBufferedReader(newFileReader("test.txt"))

Ⅱ.File类

File是java.io包中的一个核心类，用于表示文件或目录的抽象路径名，但它本身不进行文件内容读写，而是用于检查、创建、删除、重命名文件和目录等 “元数据” 操作。

方法 / 构造器	返回类型	说明
File(String pathname)	构造器	通过路径字符串构造文件或目录
File(String parent, String child)	构造器	使用父路径 + 子路径构造
File(File parent, String child)	构造器	使用父 File + 子路径构造
exists()	boolean	路径是否存在
isFile()	boolean	是否是普通文件
isDirectory()	boolean	是否是目录
createNewFile()	boolean	创建文件（已存在时不创建）
mkdir()	boolean	创建目录（单层）
mkdirs()	boolean	创建目录（多层）
delete()	boolean	删除文件或空目录
getName()	String	获取文件/目录名
getPath()	String	返回构造File对象时传入的路径（原样返回，可能是相对路径）
getAbsolutePath()	String	获取绝对路径，但不解析符号链接或目录符号
getCanonicalPath()	String	获取绝对路径，解析符号链接、.和..等，等价于真实路径
getParent()	String	获取父路径（字符串）
length()	long	获取文件大小（字节）
lastModified()	long	最后修改时间戳（毫秒）
renameTo(File dest)	boolean	重命名或移动文件
list()	String[]	返回目录下的文件名数组
listFiles()	File[]	返回目录下的 File 对象数组
canRead() / canWrite()	boolean	是否可读 / 可写
setReadOnly()	boolean	设置为只读
isHidden()	boolean	是否是隐藏文件

举个例子，假如当前路径是/home/user，然后代码如下所示：

File file=newFile("../test.txt");System.out.println("getPath(): "+file.getPath());System.out.println("getAbsolutePath(): "+file.getAbsolutePath());System.out.println("getCanonicalPath(): "+file.getCanonicalPath());// 结果：getPath():../test.txtgetAbsolutePath():/home/user/../test.txtgetCanonicalPath():/home/test.txt

题外话：try-with-resources⭐

try-with-resources是Java 7引入的一种简洁语法结构，用于自动关闭实现了AutoCloseable或Closeable接口的资源，主要是确保资源在使用完毕后被自动关闭，即使中间发生异常，也不会泄露资源。

传统写法有点累赘，不优雅，如下所示：

try{BufferedReaderreader=newBufferedReader(newFileReader("file.txt"));Stringline=reader.readLine();System.out.println(line);}catch(IOExceptione){e.printStackTrace();}finally{if(reader!=null){try{reader.close();}catch(IOExceptionex){ex.printStackTrace();}}}

而try-with-resources写法如下所示：

try(BufferedReaderreader=newBufferedReader(newFileReader("file.txt"))){Stringline=reader.readLine();System.out.println(line);}catch(IOExceptione){e.printStackTrace();}

优势：

1. 更简洁
2. 自动关闭资源（省去了finally块）
   1. 在try中声明的资源，编译器会自动生成finally代码块来调用它们的.close()方法。
3. 避免资源泄漏
   1. 即使try里面发生异常，Java保证所有资源都被依次、倒序地关闭。
   2. 如果close()方法本身也抛出异常，这些异常会被添加为抑制异常（suppressed exceptions），而不会吞掉原来的主异常。
4. try中可以有多个语句，需要用;分割即可！

Ⅲ. 字节流

字节流主要用于处理二进制数据（如图片、音频、视频、文件），分别有输入字节流和输出字节流，但它们都是抽象类，需要通过特定功能的子类来创建实例，我们重点放在文件相关的字节流类上！

抽象类	子类示例
InputStream	FileInputStream、BufferedInputStream、DataInputStream等等
OutputStream	FileOutputStream、BufferedOutputStream、DataOutputStream等等

下面是两者各自的方法以及共同的方法：

方法签名	返回类型	功能说明
🔹 FileInputStream 专属方法
int read()	int	读取单个字节（返回 0–255，返回 -1 表示 EOF）
int read(byte[] b)	int	读取多个字节，存入数组，返回实际读取的字节数
int read(byte[] b, int off, int len)	int	从偏移量 off 开始读取 len 个字节
int available()	int	返回可读取的字节数（非阻塞）
long skip(long n)	long	跳过 n 个字节，返回实际跳过的字节数
🔸FileOutputStream 专属方法
void write(int b)	void	写出一个字节（仅低 8 位有效）
void write(byte[] b)	void	写出整个字节数组
void write(byte[] b, int off, int len)	void	从偏移量off写出len个字节
void flush()	void	强制刷新缓冲区，将数据立即写入文件
🔁两者共有方法
void close()	void	关闭流并释放系统资源
FileDescriptor getFD()	FileDescriptor	获取底层文件描述符，用于底层文件操作（少用）

一、输入样例

publicstaticvoidmain(String[]args){// try-with-resources风格：try(InputStreamin=newFileInputStream("./main.txt")){byte[]buf=newbyte[1024];while(true){intn=in.read(buf);// 磁盘数据读取到buf中if(n==-1){System.out.println("读取完毕");break;}// 处理数据，比如输出数据for(inti=0;i<n;++i){System.out.printf("0x%x\n",buf[i]);// 十六进制输出}}}catch(IOExceptione){e.printStackTrace();}}

二、输出样例

publicstaticvoidmain(String[]args){try(OutputStream out=newFileOutputStream("./main1.txt")){byte[]buf={97,98,99,100};out.write(buf);// 将buf数据写入到文件中去}catch(IOException e){e.printStackTrace();}}

Ⅳ. 字符流

这里主要采用的还是文件字节流加上Scanner、PrintWriter来处理字符，这两者分别有以下优势：

1. Scanner可以轻松地读取int,double,String, 一行一行地处理文本（nextLine()、nextInt()等），还可以设置编码格式！又因为它接受InputStream作为输入源，所以能直接配合FileInputStream使用！
2. PrintWriter支持print(),println(),printf()等方法，并且支持write(String)，即可以传入String参数，这种支持是非常爽的！

一、输入样例

publicstaticvoidmain(String[]args){try(InputStreamin=newFileInputStream("./main.txt");Scanner sc=newScanner(in,"UTF-8")){// 循环读入每一行，然后输出while(sc.hasNext()){String line=sc.nextLine();System.out.println(line);}}catch(IOException e){e.printStackTrace();}}

二、输出样例

publicstaticvoidmain(String[]args){try(OutputStream out=newFileOutputStream("./main2.txt","UTF-8");PrintWriter pw=newPrintWriter(out)){// 将文本输出到文件中，可以直接传String类型pw.write("啊啊~利刃啊liren\n利刃阿斯顿");}catch(IOException e){e.printStackTrace();}}