Java File：IO 流的起点与终点

在 IO 操作中，文件的操作相对来说是比较复杂的，但也是使用频率最高的部分，我们几乎所有的项目中几乎都躺着一个叫做 FileUtil 或者 FileUtils 的工具类。

java.io.File 类是专门对文件进行操作的类，注意只能对文件本身进行操作，不能对文件内容进行操作，想要操作内容，必须借助输入输出流。

File 类是文件和目录的抽象表示，主要用于文件和目录的创建、查找和删除等操作。

怎么理解上面两句话？其实很简单！

第一句是说 File 跟流无关，File 类不能对文件进行读和写，也就是输入和输出！

第二句是说 File 可以表示D:\\文件目录1与D:\\文件目录1\\文件.txt，前者是文件夹（Directory，或者叫目录）后者是文件(file)，File 类就是用来操作它俩的。

File 构造方法

在 Java 中，一切皆是对象，File 类也不例外，不论是哪个对象都应该从该对象的构造说起，所以我们来分析分析File类的构造方法。

比较常用的构造方法有三个：

1、 File(String pathname) ：通过给定的路径来创建新的 File 实例。

2、 File(String parent, String child) ：从父路径（字符串）和子路径创建新的 File 实例。

3、 File(File parent, String child) ：从父路径（File）和子路径名字符串创建新的 File 实例。

看文字描述不够生动、不够形象、不得劲？没事，通过举例马上就生动形象了，代码如下：

// 文件路径名
String path = "/Users/username/123.txt";
File file1 = new File(path);
// 文件路径名
String path2 = "/Users/username/1/2.txt";
File file2 = new File(path2); -------------相当于/Users/username/1/2.txt
// 通过父路径和子路径字符串
String parent = "/Users/username/aaa";
String child = "bbb.txt";
File file3 = new File(parent, child); --------相当于/Users/username/aaa/bbb.txt
// 通过父级File对象和子路径字符串
File parentDir = new File("/Users/username/aaa");
String child = "bbb.txt";
File file4 = new File(parentDir, child); --------相当于/Users/username/aaa/bbb.txt

注意，macOS 路径使用正斜杠（/）作为路径分隔符，而 Windows 路径使用反斜杠（\）作为路径分隔符。所以在遇到路径分隔符的时候，不要直接去写/或者\。

Java 中提供了一个跨平台的方法来获取路径分隔符，即使用 File.separator，这个属性会根据操作系统自动返回正确的路径分隔符。

File 类的注意点：

1. 一个 File 对象代表硬盘中实际存在的一个文件或者目录。
2. File 类的构造方法不会检验这个文件或目录是否真实存在，因此无论该路径下是否存在文件或者目录，都不影响 File 对象的创建。

File 常用方法

File 的常用方法主要分为获取功能、获取绝对路径和相对路径、判断功能、创建删除功能的方法。

1）获取功能的方法

1、getAbsolutePath() ：返回此 File 的绝对路径。

2、getPath() ：结果和 getAbsolutePath 一致。

3、getName() ：返回文件名或目录名。

4、length() ：返回文件长度，以字节为单位。

测试代码如下【注意测试以你自己的电脑文件夹为准】：

File f = new File("/Users/username/aaa/bbb.java");
System.out.println("文件绝对路径:"+f.getAbsolutePath());
System.out.println("文件构造路径:"+f.getPath());
System.out.println("文件名称:"+f.getName());
System.out.println("文件长度:"+f.length()+"字节");

File f2 = new File("/Users/username/aaa");
System.out.println("目录绝对路径:"+f2.getAbsolutePath());
System.out.println("目录构造路径:"+f2.getPath());
System.out.println("目录名称:"+f2.getName());
System.out.println("目录长度:"+f2.length());

注意：length() 表示文件的长度，File 对象表示目录的时候，返回值并无意义。

2）绝对路径和相对路径

绝对路径是从文件系统的根目录开始的完整路径，它描述了一个文件或目录在文件系统中的确切位置。在 Windows 系统中，绝对路径通常以盘符（如 C:）开始，例如 "C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\bin\java.exe"。在 macOS 和 Linux 系统中，绝对路径通常以斜杠（/）开始，例如 "/usr/local/bin/python3"。

相对路径是相对于当前工作目录的路径，它描述了一个文件或目录与当前工作目录之间的位置关系。在 Java 中，相对路径通常是相对于当前 Java 程序所在的目录，例如 "config/config.properties"。如果当前工作目录是 "/Users/username/project"，那么相对路径 "config/config.properties" 就表示 "/Users/username/project/config/config.properties"。

注意：

• 在 Windows 操作系统中，文件系统默认是不区分大小写的，即在文件系统中，文件名和路径的大小写可以混合使用。例如，"C:\Users\username\Documents\example.txt" 和 "C:\Users\Username\Documents\Example.txt" 表示的是同一个文件。但是，Windows 操作系统提供了一个区分大小写的选项，可以在格式化磁盘时选择启用，这样文件系统就会区分大小写。
• 在 macOS 和 Linux 等 Unix 系统中，文件系统默认是区分大小写的。例如，在 macOS 系统中，"/Users/username/Documents/example.txt" 和 "/Users/username/Documents/Example.txt" 表示的是两个不同的文件。

// 绝对路径示例
File absoluteFile = new File("/Users/username/example/test.txt");
System.out.println("绝对路径：" + absoluteFile.getAbsolutePath());

// 相对路径示例
File relativeFile = new File("example/test.txt");
System.out.println("相对路径：" + relativeFile.getPath());

3）判断功能的方法

1、 exists() ：判断文件或目录是否存在。

2、 isDirectory() ：判断是否为目录。

3、isFile() ：判断是否为文件。

方法演示，代码如下：

File file = new File("/Users/username/example");

// 判断文件或目录是否存在
if (file.exists()) {
    System.out.println("文件或目录存在");
} else {
    System.out.println("文件或目录不存在");
}

// 判断是否是目录
if (file.isDirectory()) {
    System.out.println("是目录");
} else {
    System.out.println("不是目录");
}

// 判断是否是文件
if (file.isFile()) {
    System.out.println("是文件");
} else {
    System.out.println("不是文件");
}

4）创建、删除功能的方法

• createNewFile() ：文件不存在，创建一个新的空文件并返回true，文件存在，不创建文件并返回false。
• delete() ：删除文件或目录。如果是目录，只有目录为空才能删除。
• mkdir() ：只能创建一级目录，如果父目录不存在，则创建失败。返回 true 表示创建成功，返回 false 表示创建失败。
• mkdirs() ：可以创建多级目录，如果父目录不存在，则会一并创建。返回 true 表示创建成功，返回 false 表示创建失败或目录已经存在。

开发中一般用mkdirs();

方法测试，代码如下：

// 创建文件
File file = new File("/Users/username/example/test.txt");
if (file.createNewFile()) {
    System.out.println("创建文件成功：" + file.getAbsolutePath());
} else {
    System.out.println("创建文件失败：" + file.getAbsolutePath());
}

// 删除文件
if (file.delete()) {
    System.out.println("删除文件成功：" + file.getAbsolutePath());
} else {
    System.out.println("删除文件失败：" + file.getAbsolutePath());
}

// 创建多级目录
File directory = new File("/Users/username/example/subdir1/subdir2");
if (directory.mkdirs()) {
    System.out.println("创建目录成功：" + directory.getAbsolutePath());
} else {
    System.out.println("创建目录失败：" + directory.getAbsolutePath());
}

5）目录的遍历

• String[] list() ：返回一个 String 数组，表示该 File 目录中的所有子文件或目录。
• File[] listFiles() ：返回一个 File 数组，表示该 File 目录中的所有的子文件或目录。

File directory = new File("/Users/itwanger/Documents/Github/paicoding");

// 列出目录下的文件名
String[] files = directory.list();
System.out.println("目录下的文件名：");
for (String file : files) {
    System.out.println(file);
}

// 列出目录下的文件和子目录
File[] filesAndDirs = directory.listFiles();
System.out.println("目录下的文件和子目录：");
for (File fileOrDir : filesAndDirs) {
    if (fileOrDir.isFile()) {
        System.out.println("文件：" + fileOrDir.getName());
    } else if (fileOrDir.isDirectory()) {
        System.out.println("目录：" + fileOrDir.getName());
    }
}

listFiles在获取指定目录下的文件或者子目录时必须满足下面两个条件：

• 1. 指定的目录必须存在
• 2. 指定的必须是目录。否则容易引发 NullPointerException 异常

6）递归遍历

不说啥了，直接上代码：

public static void main(String[] args) {
    File directory = new File("/Users/itwanger/Documents/Github/paicoding");

    // 递归遍历目录下的文件和子目录
    traverseDirectory(directory);
}

public static void traverseDirectory(File directory) {
    // 列出目录下的所有文件和子目录
    File[] filesAndDirs = directory.listFiles();

    // 遍历每个文件和子目录
    for (File fileOrDir : filesAndDirs) {
        if (fileOrDir.isFile()) {
            // 如果是文件，输出文件名
            System.out.println("文件：" + fileOrDir.getName());
        } else if (fileOrDir.isDirectory()) {
            // 如果是目录，递归遍历子目录
            System.out.println("目录：" + fileOrDir.getName());
            traverseDirectory(fileOrDir);
        }
    }
}

RandomAccessFile

RandomAccessFile 是 Java 中一个非常特殊的类，它既可以用来读取文件，也可以用来写入文件。与其他 IO 类（如 FileInputStream 和 FileOutputStream）不同，RandomAccessFile 允许您跳转到文件的任何位置，从那里开始读取或写入。这使得它特别适用于需要在文件中随机访问数据的场景，如数据库系统。

下面是一个使用 RandomAccessFile 的示例，包括写入和读取文件：

import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;

public class RandomAccessFileDemo {

    public static void main(String[] args) {
        String filePath = "logs/javabetter/itwanger.txt";

        try {
            // 使用 RandomAccessFile 写入文件
            writeToFile(filePath, "Hello, 沉默王二!");

            // 使用 RandomAccessFile 读取文件
            String content = readFromFile(filePath);
            System.out.println("文件内容: " + content);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private static void writeToFile(String filePath, String content) throws IOException {
        try (RandomAccessFile randomAccessFile = new RandomAccessFile(filePath, "rw")) {
            // 将文件指针移动到文件末尾（在此处追加内容）
            randomAccessFile.seek(randomAccessFile.length());

            // 写入内容
            randomAccessFile.writeUTF(content);
        }
    }

    private static String readFromFile(String filePath) throws IOException {
        StringBuilder content = new StringBuilder();

        try (RandomAccessFile randomAccessFile = new RandomAccessFile(filePath, "r")) {
            // 将文件指针移动到文件开始处（从头开始读取）
            randomAccessFile.seek(0);

            content.append(randomAccessFile.readUTF());
        }

        return content.toString();
    }
}

为了避免中文乱码问题，我们使用 RandomAccessFile 的 writeUTF 和 readUTF 方法，它们将使用 UTF-8 编码处理字符串。大家可以运行一下这段代码，体验一下。

接下来，会详细介绍一下 RandomAccessFile 的构造方法和常用的方法。

构造方法

RandomAccessFile 主要有两个构造方法：

• RandomAccessFile(File file, String mode)：使用给定的文件对象和访问模式创建一个新的 RandomAccessFile 实例。
• RandomAccessFile(String name, String mode)：使用给定的文件名和访问模式创建一个新的 RandomAccessFile 实例。

访问模式 mode 的值可以是：

• "r"：以只读模式打开文件。调用结果对象的任何 write 方法都将导致 IOException。
• "rw"：以读写模式打开文件。如果文件不存在，它将被创建。
• "rws"：以读写模式打开文件，并要求对内容或元数据的每个更新都被立即写入到底层存储设备。这种模式是同步的，可以确保在系统崩溃时不会丢失数据。
• "rwd"：与“rws”类似，以读写模式打开文件，但仅要求对文件内容的更新被立即写入。元数据可能会被延迟写入。

主要方法

• long getFilePointer()：返回文件指针的当前位置。
• long length()：返回此文件的长度。
• int read()：从该文件中读取一个字节数据。
• int read(byte[] b)：从该文件中读取字节数据并将其存储到指定的字节数组中。
• int read(byte[] b, int off, int len)：从该文件中读取字节数据并将其存储到指定的字节数组中，从偏移量 off 开始，最多读取 len 个字节。
• String readLine()：从该文件中读取一行文本。
• readUTF()：从文件读取 UTF-8 编码的字符串。此方法首先读取两个字节的长度信息，然后根据这个长度读取字符串的 UTF-8 字节。最后，这些字节被转换为 Java 字符串。这意味着当你使用 readUTF 方法读取字符串时，需要确保文件中的字符串是使用 writeUTF 方法写入的，这样它们之间的长度信息和编码方式才能保持一致。
• void seek(long pos)：将文件指针设置到文件中的 pos 位置。
• void write(byte[] b)：将指定的字节数组的所有字节写入该文件。
• void write(byte[] b, int off, int len)：将指定字节数组的部分字节写入该文件，从偏移量 off 开始，写入 len 个字节。
• void write(int b)：将指定的字节写入该文件。
• writeUTF(String str)：将一个字符串以 UTF-8 编码写入文件。此方法首先写入两个字节的长度信息，表示字符串的 UTF-8 字节长度，然后写入 UTF-8 字节本身。因此，当你使用 writeUTF 写入字符串时，实际写入的字节数会比字符串的 UTF-8 字节长度多两个字节。这两个字节用于在读取字符串时确定正确的字符串长度。

再来看一个示例，结合前面的讲解，就会彻底掌握 RandomAccessFile。

File file = new File("logs/javabetter/itwanger.txt");

try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rw")) {
    // 写入文件
    raf.writeUTF("Hello, 沉默王二!");

    // 将文件指针移动到文件开头
    raf.seek(0);

    // 读取文件内容
    String content = raf.readUTF();
    System.out.println("内容: " + content);

} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

在这个示例中，我们首先创建了一个名为 itwanger.txt 的文件对象。然后我们使用 RandomAccessFile 以读写模式打开这个文件。

接下来，我们使用 writeUTF 方法将字符串"Hello, 沉默王二!"写入文件。然后，我们使用 seek 方法将文件指针移动到文件开头，并使用 readUTF 方法读取文件内容。输出应该是"Hello, 沉默王二!"。

最后，我们使用try-with-resources语句确保 RandomAccessFile 在操作完成后被正确关闭。

Apache FileUtils 类

FileUtils 类是 Apache Commons IO 库中的一个类，提供了一些更为方便的方法来操作文件或目录。

1）复制文件或目录：

File srcFile = new File("path/to/src/file");
File destFile = new File("path/to/dest/file");
// 复制文件
FileUtils.copyFile(srcFile, destFile);
// 复制目录
FileUtils.copyDirectory(srcFile, destFile);

2）删除文件或目录：

File file = new File("path/to/file");
// 删除文件或目录
FileUtils.delete(file);

需要注意的是，如果要删除一个非空目录，需要先删除目录中的所有文件和子目录。

3）移动文件或目录：

File srcFile = new File("path/to/src/file");
File destFile = new File("path/to/dest/file");
// 移动文件或目录
FileUtils.moveFile(srcFile, destFile);

4）查询文件或目录的信息：

File file = new File("path/to/file");
// 获取文件或目录的修改时间
Date modifyTime = FileUtils.lastModified(file);
// 获取文件或目录的大小
long size = FileUtils.sizeOf(file);
// 获取文件或目录的扩展名
String extension = FileUtils.getExtension(file.getName());

Hutool FileUtil 类

FileUtil 类是 Hutool 工具包中的文件操作工具类，提供了一系列简单易用的文件操作方法，可以帮助 Java 开发者快速完成文件相关的操作任务。

FileUtil 类包含以下几类操作工具：

• 文件操作：包括文件目录的新建、删除、复制、移动、改名等
• 文件判断：判断文件或目录是否非空，是否为目录，是否为文件等等。
• 绝对路径：针对 ClassPath 中的文件转换为绝对路径文件。
• 文件名：主文件名，扩展名的获取
• 读操作：包括 getReader、readXXX 操作
• 写操作：包括 getWriter、writeXXX 操作

下面是 FileUtil 类中一些常用的方法：

1、copyFile：复制文件。该方法可以将指定的源文件复制到指定的目标文件中。

File dest = FileUtil.file("FileUtilDemo2.java");
FileUtil.copyFile(file, dest);

2、move：移动文件或目录。该方法可以将指定的源文件或目录移动到指定的目标文件或目录中。

FileUtil.move(file, dest, true);

3、del：删除文件或目录。该方法可以删除指定的文件或目录，如果指定的文件或目录不存在，则会抛出异常。

FileUtil.del(file);

4、rename：重命名文件或目录。该方法可以将指定的文件或目录重命名为指定的新名称。

FileUtil.rename(file, "FileUtilDemo3.java", true);

5、readLines：从文件中读取每一行数据。

FileUtil.readLines(file, "UTF-8").forEach(System.out::println);

更多方法，可以去看一下 hutool 的源码，里面有非常多实用的方法，多看看，绝对能提升不少编程水平。

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