Java.io package

通過數據流，序列化和文件系統(tǒng)提供系統(tǒng)輸入和輸出超营。

File

概述

一種文件或目錄的路徑名抽象表示鸳玩。

用戶界面和操作系統(tǒng)使用以來系統(tǒng)的路徑字符串來命名文件和目錄。

File類表達一種與系統(tǒng)無關的分層路徑名視圖抽象演闭，這種抽象主要作用是以不依賴操作系統(tǒng)的方式處理很多文件和路徑名依賴操作系統(tǒng)的復雜問題不跟。這種抽象路徑由兩部分組件：

1. 一個可選的依賴系統(tǒng)的首字符串，例如磁盤驅動說明符米碰，"/"Unix根目錄窝革，"\\"表示Windows UNC路徑名；
2. 一個空的或者多個"name"的序列吕座。

在抽象路徑中name可以表示以下幾種含義：第一個name可能是目錄名虐译，或者是hostname(Windows UNC的一部分)；后續(xù)的每一個name(除了最后一個)都表示目錄名吴趴；最后一個name表示目錄名或者文件名漆诽。

路徑分類

無論是字符串形式，還是File的抽象表示，路徑總是分為絕對路徑和相對路徑拴泌。

絕對路徑名是完整的魏身，包含文件名和它的完整路徑以及磁盤驅動說明符，是依賴操作系統(tǒng)的蚪腐。不需要其他信息來定位它所表示的文件箭昵。

而相對路徑必須根據從其他路徑獲取的信息來解釋。默認情況java.io包下的類都是一句當前用戶目錄來解決相對路徑回季。這個目錄時根據系統(tǒng)屬性user.dir來命名家制，而且通常是JVM被調用的目錄(執(zhí)行java className命令的目錄就是當前目錄)。

使用絕對路徑不利于代碼平臺移植泡一，所以盡量使用相對路徑颤殴。相對路徑目錄分隔符是斜杠(/)。

路徑中的首字符串

這個prefix概念是依賴系統(tǒng)的鼻忠，例如表示Unix根目錄涵但，Windows的磁盤驅動器說明符和根目錄...

在Unix系統(tǒng)中，"/"表示跟目錄帖蔓；在Windows中矮瘟，磁盤字母+:形式，如果是絕對路徑塑娇，后面還會跟"\"澈侠。

路徑字符串中的符號

分隔符

依賴系統(tǒng)的路徑字符串和File路徑抽象表示之間的轉換都涉及到分隔符。其作用是將路徑中各name分隔埋酬，形成分層哨啃。不同操作系統(tǒng)的分隔符都是不一樣的。

依賴系統(tǒng)特定的分隔符可以通過給System.getProperty()傳入關鍵詞file.separator獲取(更多關鍵詞可以去查看文檔)写妥。

除了目錄分隔符還有路徑分隔符和行分隔符拳球，它們都是依賴系統(tǒng)的(關鍵詞分別是：path.separator和line.separator)。

其他符號

注意表格中使用的分隔符(/)可以替換成任一系統(tǒng)特定的分隔符耳标。

參考CSDN問題貼醇坝、絕對路徑和相對路徑邑跪、當前路徑和上級目錄的表示方法

FileSystem Hierarchy

FileSystem Hierarchy的主要作用是規(guī)定了操作系統(tǒng)各層次目錄的作用次坡。

好處在于軟件可以預測已安裝文件和文件夾的位置；用戶可以預測已安裝文件和文件夾的位置画畅。這就好比MacOS目錄有/Library,/Application,/Users...一個Android項目也有相應的路徑分別存放Java代碼和資源文件砸琅。

詳細規(guī)定可以看文件系統(tǒng)層次結構。

empty abstract name

文檔中介紹File的一種抽象形式empty abstract name轴踱，它不包含任何prefix和name sequence症脂。那么表示哪個文件或目錄呢？

public class TestPathCharacter {
    public static void main(String[] args) {
        File file = new File("");
        if(!file.exists()) {
            System.out.println("no such file or directory");
            //打印了，說明無法定位到指定文件或目錄
        }
        //猜想表示當前用戶目錄
        //File f = new File(file, "/TestPathString.java"); //執(zhí)行后打印異常诱篷，無法找到相應文件
        File f = new File("./", "TestPathString.java");//執(zhí)行后正常打印壶唤，證明不需要使用絕對路徑
        if(!f.exists()) {
            System.out.println("no such file or directory");
        }
        Scanner input = null;
        try {
            input = new Scanner(f);
            String line = null;
            while(input.hasNextLine()) {
                line = input.nextLine();
                System.out.println(line);
            }
        }catch(IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally{
            input.close();
        }
    }
}

執(zhí)行結果可以看注釋，證明不表示任何文件或目錄棕所。

Path文檔中empty path定位到的是file system默認的目錄闸盔。

與java.nio.file互通性

java.nio.file包定義了讓JVM訪問文件，文件屬性和文件系統(tǒng)的接口和類琳省。這些API克服了File類的限制迎吵。調用一個File對象的toPath()可以得到一個Path去定位相應文件。返回得到的Path配合Files使用针贬，提供了更高效和更廣泛的額外文件操作击费，文件屬性和有利于診斷文件操作時錯誤的I/O異常的訪問。

Path是一個可以用于在file system中定位文件得到類桦他。它一般代表依賴系統(tǒng)的文件路徑蔫巩。一個Path對象表示一個分層的，由被系統(tǒng)特定的分隔符分隔的目錄和文件名元素的序列組成快压。也有可能會包含一個標示著系統(tǒng)層次的根組件批幌。

FileSystem是一個提供file system的接口，同時是對象訪問file system中的文件和其他對象的工廠嗓节。通過FileSystems.getFileSystem()文檔介紹荧缘，自己對file system初步理解：

This method iterates over the installed providers to locate the provider that is identified by the URI scheme of the given URI.

給一個對象提供外部訪問接口，也就是提供程序拦宣〗卮郑可以比作Android系統(tǒng)中為了安全考慮程序之間數據共享使用ContentProvider，根據特定的uri去定位文件鸵隧。而這個ContentProvider就是該程序的file system绸罗。

java.nio.file包中還提供了幾個名稱類似的類，它們的對應關系：

FileSystems.getDefault()返回的file system是指JVM可用的育灸。而工作目錄就是當前用戶目錄，被系統(tǒng)屬性命名(System.getProperty(user.dir))昵宇，這就允許了和java.io.File的互通性磅崭。

API理解

大部分File的方法直接看文檔就可以，一下幾個自己理解有誤瓦哎，實驗了一下砸喻。

• mkdir()&mkdirs()柔逼，兩者都是創(chuàng)建目錄，注意不會創(chuàng)建文件割岛。但是使用mkdir()時愉适，File對象指示的路徑中有不存在的目錄，導致創(chuàng)建失敗癣漆。此時可以用mkdirs()儡毕。
• getParent()，返回File對象的父目錄字符串扑媚。
• list()&listFiles()&listRoots()腰湾，list()和listFiles()都是返回當前目錄下所有文件和目錄，前者返回字符串數組疆股，后者返回File數組费坊；listRoots()返回系統(tǒng)可用的系統(tǒng)盤。
• getPath()&getAbsolutePath()&getCanonicalPath()旬痹，getPath()返回構建File對象時路徑的字符串形式(完全不改動)附井；getAbsolutePath()返回File對象指示的絕對路徑；getCanonicalPath()返回File對象的絕對路徑两残，但是不包括路徑中的符號(除了分隔符)永毅。

FilenameFilter，用于過濾文件人弓。

RandomAccessFile

文檔概述

RandomAccessFile實例支持隨機訪問文件沼死。隨機訪問文件的行為類似存儲在file system中大字節(jié)數組。該隱含的數組中有一種光標或索引崔赌，稱為文件指針意蛀。讀取操作是在指針處讀取開始讀取字節(jié)，并且推進指針至下一個字節(jié)健芭。如果使用"rw"模式構建的對象县钥，寫操作一樣可用。寫入操作過程和讀取類似慈迈。一旦寫入數據超過隱含的數組長度后若贮，數組被擴展。文件指針可以被getFilePointer()獲取當前位置痒留，通過seek()修改位置谴麦。

作用

java.io包下的其它流都是只讀或只寫。而且它們的外部文件都是順序的狭瞎，意思是讀操作時從文首到文末细移、寫操作時覆蓋或者從文末追加搏予，無法更新文件(可以刪除重新創(chuàng)建)熊锭。而RandomAccessFile可以做到。

二進制IO中的字符與字符串

DataOutput

該接口規(guī)定了從任何Java基本類型數據到一系列字節(jié)的轉換，然后將這些字節(jié)寫入二進制流中碗殷。同時也提供字符串對象轉換成改進版UTF-8格式精绎，并且將這些字節(jié)寫出。

DataInput定義了讀取基本數據類型和字符串的方法锌妻。

• writeChar(int)代乃，將UTF-16字節(jié)寫入輸出流中；
• writeChars(String)仿粹，將字符串中所有字符的UTF-16字節(jié)寫入輸出流中搁吓；
• writeBytes(String)，將字符串中所有字符的UTF-16低字節(jié)寫入輸出流吭历，高字節(jié)拋棄堕仔。該方法適用于純ASCII碼字符組成的字符串。
• writeUTF(String)晌区，將字符串中字符轉換成改進版UTF-8格式摩骨，然后前兩個字節(jié)存儲轉換后的字節(jié)數，后面接上轉換后的字節(jié)系列朗若。

改進版UTF-8編碼規(guī)則

改進版的UTF-8方案采用一個字節(jié)恼五，二個字節(jié)或三個字節(jié)來存儲字符。

1. 字符Unicode編碼小于或等于0x7F哭懈，該字符編碼大小為一個字節(jié)灾馒，且首位為0標示為一個字節(jié)存儲；
2. 字符Unicode編碼大于0x7F且小于或等于0x7FF遣总，該字符編碼大小為二個字節(jié)你虹，且前三位是110標示為兩個字節(jié)中第一位；
3. 字符unicode編碼大于0x7FF彤避，該字符編碼大小為三個字節(jié)傅物，且前四位是1110標示為三個字節(jié)中第一個。

實戰(zhàn)

public class TestDataOutput {
    public static void main(String[] args) {
        String s = "我是\uD835\uDD46";
        String result = null;
        System.out.println(s);
        System.out.println("字符串字符個數: " + s.length());
        System.out.println("字符串code point個數: " + s.codePointCount(0, s.length()));
        RandomAccessFile file = null;
        byte[] b = null;
        try {
            try {
                file = new RandomAccessFile("../file/TestUTF8Stream.txt", "rw");
                file.setLength(0);
                file.writeUTF(s);
                int count = (int)(file.length());
                System.out.println("隨機訪問文件字節(jié)數有:" + count + "個.");
                b = new byte[count];
                file.seek(0);
                file.read(b, 0, count);
                for(byte i : b) {
                    System.out.println(i & 0xff);
                }
                file.seek(0);
                result = file.readUTF();
                System.out.println(result);
            }finally {
                file.close();
            }
        }catch(FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }catch(IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Console打印輸出:

屏幕快照 2017-02-12 下午5.57.24.png

上圖中打印了字符串琉预，字符串代碼單元數量以及代碼點數量董饰，寫入文件后轉換的字節(jié)系列個數，分別打印該系列圆米，最后使用readUTF()讀取寫入文件的字符串卒暂。

這里遇到三個誤區(qū)：

第一，當寫完數據后娄帖，直接從文件中獲取所有字節(jié)系列也祠，是無法獲取到的。這是因為此時文本指針在文本末尾近速。同理诈嘿，使用readUTF()前也需要調用seek(0)堪旧。

第二，當文件關閉后對文件重新寫入數據(程序重啟)奖亚，會覆蓋文本內的內容淳梦。這里需要注意了如果第二次輸入的數據字節(jié)長度小于第一次，只會覆蓋第二次輸入數量的字節(jié)昔字，剩下的會保留爆袍。為了避免誤操作，可以在每一次寫入時調用setLength(0)清空作郭。

第三陨囊，使用RandomAccessFile構造函數實例化對象，如果給定的是文件路徑字符串或者File夹攒，沒有該文件自動創(chuàng)建谆扎。但是給定的是包含未創(chuàng)建的目錄或者目錄路徑字符串或者File，文件/目錄不會自動創(chuàng)建芹助，并且拋出FileNotFounException異常堂湖。

RandomAccessFile中讀寫操作調用需要對應起來。也就是在文本寫入時状土，哪里調用了writeUTF()就在讀取過程中的相應順序調用readUTF()无蜂。

只支持文件，且沒有只寫模式

RandomAccessFile類只能夠為文件創(chuàng)建訪問流蒙谓，目錄等其他類型對象不可以斥季。

RandomAccessFile構造器有兩個：

• RandomAccessFile(File file, String mode)
• RandomAccessFile(String name, String mode)

都會拋出FileNotFoundException異常，原因有以下幾種：

1. 如果模式是"r"累驮，給定的文件不是固定存在酣倾，會拋出。
2. 如果模式是"rw"開頭谤专，給定的文件不是一個存在且可寫的固定文件躁锡，若不存在又無法創(chuàng)建或者創(chuàng)建，打開文件時出現錯誤置侍，會拋出映之。

File類可以抽象的表示文件或者目錄路徑，操作時無需處理系統(tǒng)依賴問題蜡坊。FileSystem是file system接口杠输，且提供了對象訪問file system中文件或其他對象方法(不僅僅只有文件和目錄)。而Path則是FileSystem中定位文件或其他對象的路徑秕衙，與系統(tǒng)相關蠢甲。

模式

RandomAccessFile模式常用的有兩種：

• "r"，只讀模式据忘。如果使用該模式實例去調用任何write重載方法會拋出IOException異常鹦牛。
• "rw"搞糕，讀寫模式。如果文件不存在能岩，會去嘗試創(chuàng)建一個新文件寞宫。

還有兩種模式萧福，看文檔不是很理解：

• "rws"
• "rwd"

同樣是支持讀寫操作拉鹃，還有別的作用，不太理解鲫忍。

注意不支持只寫模式膏燕。

方法

RandomAccessFile的方法主要是向文本記錄數據。每一條數據大小不必相等悟民，但是它們大小和位置必須可知坝辫。這樣做的目的，一方面為了后期讀取時射亏，必須按照寫入時順序調用相應方法近忙；另一方面可以通過seek()方法準確定位到想要的數據。所以智润，她只能操作文件及舍。

RandomAccessFile雖然是二進制流，但是和InputStream和OutputStream沒有繼承關系窟绷。它直接繼承Object锯玛，實現DataOutput和DataInput接口的方法。除了這兩個接口的讀寫方法兼蜈，還實現了特有方法攘残。

• getFilePointer()，返回從文本頭部到指針處(下一個可讀字節(jié))字節(jié)偏移量为狸。
• seek()歼郭，設置文件指針的偏移量，到下一個可讀或寫的字節(jié)辐棒。偏移量從文首開始計算实撒。偏移量可以超出文末，但是不會改變文本長度屬性涉瘾。
• length()知态，返回文本長度，即字節(jié)數立叛。
• setLength()负敏，設置文本長度，一般傳入0可以用于清空文本秘蛇。

效率

RandomAccessFile的讀寫方法都有native關鍵詞其做。說明每調用一次讀或寫方法顶考，都需要與磁盤進行一次I/O操作。如果讀取大文件妖泄，效率非常低驹沿。

在文檔中介紹RandomAccessFile行為好比內存中有一個巨大數組存儲文件字節(jié)，其實并沒有蹈胡。

在java.io包中解決辦法是給流添加一個緩沖區(qū)渊季，減少與磁盤I/O操作次數，從而提高效率罚渐。例如BufferedInputStream却汉。

但是這樣沒有了RandomAccessFile的特性－隨機訪問文件『刹ⅲ可以使用jdk 1.4 nio中的內存映射替換RandomAccessFile合砂，或者擴展RandomAccessFile實現帶有Buffer的RandomAccessFile。

可以參考花1K內存實現高效I/O的RandomAccessFile類源织。

內存映射文件概念：由于文件過大翩伪，無法直接放入內存中進行I/O操作，所以一般都是通過緩沖區(qū)來提高效率谈息。而有了內存映射概念缘屹，可以認為通過一次與磁盤的I/O操作，把文件放入內存黎茎，存儲在一個數組中進行訪問囊颅，大大提高了效率。

問題

boolean類型數據占幾個字節(jié)傅瞻，值是多少踢代？

boolean類型數據占一個字節(jié)，true的字節(jié)值為1嗅骄，false的字節(jié)值為0胳挎。