Java 输入输出流
本小节将会介绍基本输入输出的 Java 标准类,通过本小节的学习,你将了解到什么是输入和输入,什么是流;输入输出流的应用场景,File
类的使用,什么是文件,Java 提供的输入输出流相关 API 等内容。
1. 什么是输入和输出(I / O)
1.1 基本概念
输入/输出这个概念,对于计算机相关专业的同学并不陌生,在计算中,输入/输出(Input / Output
,缩写为 I / O)是信息处理系统(例如计算机))与外界(可能是人类或其他信息处理系统)之间的通信。输入是系统接收的信号或数据,输出是从系统发送的信号或数据。
那么在 Java 中,什么是输入和输出呢?要理解这个概念,可将 Java 平台视作一个系统。Java 平台是一个孤立的系统,系统之外的所有东西都是它的环境。系统与其环境之间的交互是一种双向对话。系统要么从其环境接收消息,要么将其消息传递给环境。当系统接收到消息时,将其称为输入,与之相反的是输出。
本小节将介绍 Java 的基本输入和输出,包括从键盘读取文本输入,将文本输出到屏幕以及从文件系统读取/写入文件。
Java 提供了两个用于 I / O 的包:较旧的java.io
包(不支持符号链接)和较新的java.nio
(“new io”)包,它对java.nio.file
的异常处理进行了改进。
1.2 简单的 Java 输出——打印内容到屏幕
一直以来,我们都在向屏幕输出内容以验证我们编写的代码逻辑。向屏幕输出内容非常简单,可以由以下两种方式来完成:
// 打印 Hello World,不换行
System.out.print("Hello World");
// 打印 Hello Java,并换行
System.out.println("Hello Java");
1.3 简单的 Java 输入——从键盘输入
java.util
包下的Scanner
类可用于获取用户从键盘输入的内容,我们在Java Scanner 类这一小节已经介绍过具体使用,实例如下:
import java.util.Scanner;
/**
* @author colorful@TaleLin
*/
public class ScannerDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建扫描器对象
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入您的姓名:");
// 可以将用户输入的内容扫描为字符串
String name = scanner.nextLine();
// 打印输出
System.out.println("你好 ".concat(name).concat(" ,欢迎来到慕课网!"));
// 关闭扫描器
scanner.close();
}
}
运行结果:
请输入您的姓名:
Colorful
你好 Colorful ,欢迎来到慕课网!
2. 什么是流(Stream)
Java 中最基本的输入/输入是使用流来完成的。
流是代表数据源和数据目标的对象,怎么理解这句话呢?简单来说,可以读取作为数据源的流,也可以写入作为数据目标的流。Java中的流是长度不确定的有序字节序列,它是一连串流动的字符,是以先进先出的方式发送信息的通道。
3. 输入输出流的应用场景
上面我们已经了解了输入输出流的基本概念,那么它具体是做什么用的呢?
在web
产品的开发中,最常开发的功能就是上传文件到服务器了,这个文件的读写过程就要用到输入输出流。对于计算机中文件的读写、复制和删除等操作也都要用到输入输出流。输入输出流可以说是无处不在,下面我们将会介绍 Java 中输入输出流相关的 API
。
4. File 类
在 Java 中,提供了java.io.File
类对文件和目录进行操作。
File 意思为文件,文件在计算机中非常重要,我们编写的 word 文档、PPT 演示文稿、运行游戏的.exe
可执行文件以及我们编写的 Java 源代码等等都是文件。
4.1 实例化
要实例化File
对象,需要传入一个文件或目录的路径。
File 类提供了如下 4 个构造方法:
File(File parent, String child)
:从父抽象路径名和子路径名字符串创建新的文件实例;File(String pathName)
:通过将给定的路径名字符串转换为抽象路径名,创建一个新的文件实例(最常用);File(String parent, String child)
:从父路径名字符串和子路径名字符串创建新的文件实例;File(URI uri)
:通过将给定的文件: URI转换为抽象路径名,创建一个新的文件实例。
以Windows
系统为例,在桌面下有一个imooc
目录,该目录下有一个Hello.java
文件和一个空的images
目录,截图如下:
我们可以单击Windows
的路径栏,来获取imooc
目录的绝对路径:
有了目录和文件以及路径。我们分别实例化两个File
对象,实例如下:
import java.io.File;
public class FileDemo1 {
public static void main(String[] args) {
// 传入目录绝对路径
File dir = new File("C:\Users\Colorful\Desktop\imooc\images");
// 传入文件绝对路径
File file = new File("C:\Users\Colorful\Desktop\imooc\Hello.java");
// 打印两个File对象
System.out.println(dir);
System.out.println(file);
}
}
我们可以直接打印File
对象,File
类重写了toString()
方法,查看 Java 源码,toString()
方法直接返回了getPath()
实例方法,此方法返回构造方法传入的路径字符串:
运行结果:
C:UsersColorfulDesktopimoocimages
C:UsersColorfulDesktopimoocHello.java
上面代码中,使用\
表示Windows
下的路径分隔符,
Linux
和MacOS
下使用正斜杠/
作为路径分隔符。假设是同样的目录结构,在MacOS
和Linux
下是这样表示的:
File dir = new File("/Users/Colorful/Desktop/imooc/images");
因为Windows
平台和其他平台路径分隔符不同,使用不同平台的开发者就难以保证路径分隔符的统一。
为了保证代码更好的兼容性,File
类下提供了一个静态变量separator
,用于表示当前平台的系统分隔符:
// 根据当前平台输出 / 获取
System.out.println(File.separator);
4.2 绝对路径和相对路径
在实例化File
对象时,既可以传入绝对路径,也可以传入相对路径。
绝对路径是以根目录开头的完整的全路径,上面代码实例中传入的是绝对路径,我们再来看看什么是相对路径,以及如何传入相对路径。
相对路径指的是当前文件所在的路径引起的跟其它文件(或文件夹)的路径关系。听起来有点绕,我们举例来说明一下,在imooc
目录下新建一个FileDemo2.java
文件,此时imooc
目录的文件目录树结构如下:
└── imoooc
├── FileDemo2.java
├── Hello.java
└── images
内容如下:
import java.io.File;
import java.io.IOException;
public class FileDemo2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 传入目录相对路径
File dir = new File(".\images");
File imoocDir = new File("..\imooc");
// 传入文件相对路径
File file = new File(".\Hello.java");
}
}
上面代码的File
构造方法中传入的就是相对路径,代码中的.
表示当前目录,..
表示上级目录。
Tips: 我们在实例化 File 对象时,不会产生对磁盘的操作,因此即使传入的文件或目录不存在,代码也不会抛出异常。只有当调用 File 对象下的一些方法时,才会对磁盘进行操作。
File 对象下有 3 个表示路径的实例方法:
String getPath()
:将抽象路径名转换为路径名字符串;String getAbsolute()
:返回此抽象路径名的绝对路径名字符串;String getCanonicalPath()
:返回此抽象路径名的规范路径名字符串。
我们可以调用这 3 个方法并打印结果,实例如下:
import java.io.File;
import java.io.IOException;
public class FileDemo2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 传入目录相对路径
File imagesDir = new File(".\images");
File imoocDir = new File("..\imooc");
// 传入文件相对路径
File file = new File(".\Hello.java");
System.out.println("-- imagesDir ---");
System.out.println(imagesDir.getPath());
System.out.println(imagesDir.getAbsolutePath());
System.out.println(imagesDir.getCanonicalPath());
System.out.println("-- imoocDir ---");
System.out.println(imoocDir.getPath());
System.out.println(imoocDir.getAbsolutePath());
System.out.println(imoocDir.getCanonicalPath());
System.out.println("-- file ---");
System.out.println(file.getPath());
System.out.println(file.getAbsolutePath());
System.out.println(file.getCanonicalPath());
}
}
运行结果:
-- imagesDir ---
.images
C:UsersColorfulDesktopimooc.images
C:UsersColorfulDesktopimoocimages
-- imoocDir ---
..imooc
C:UsersColorfulDesktopimooc..imooc
C:UsersColorfulDesktopimooc
-- file ---
.Hello.java
C:UsersColorfulDesktopimooc.Hello.java
C:UsersColorfulDesktopimoocHello.java
通过运行结果可以看出,规范路径名就是把.
和..
转换为标准的绝对路径。
4.3 判断对象是文件还是目录
我们可以通过如下两个方法判断 File 对象是文件还是目录:
boolean isFile()
:测试此抽象路径名表示的文件是否为普通文件;boolean isDirectory()
:测试此抽象路径名表示的文件是否为目录。
实例如下:
import java.io.File;
public class FileDemo3 {
public static void printResult(File file) {
// 调用isFile()方法并接收布尔类型结果
boolean isFile = file.isFile();
String result1 = isFile ? "是已存在文件" : "不是已存在文件";
// 掉用isDirectory()方法并接收布尔类型而己过
boolean directory = file.isDirectory();
String result2 = directory ? "是已存在目录" : "不是已存在目录";
// 打印该file对象是否是已存在文件/目录的字符串结果
System.out.print(file);
System.out.print('t' + result1 + 't');
System.out.println(result2);
}
public static void main(String[] args) {
// 传入目录绝对路径
File dir = new File("C:\Users\Colorful\Desktop\imooc\images");
// 传入文件绝对路径
File file = new File("C:\Users\Colorful\Desktop\imooc\test.java");
FileDemo3.printResult(dir);
FileDemo3.printResult(file);
}
}
运行结果:
C:UsersColorfulDesktopimoocimages 不是已存在文件 是已存在目录
C:UsersColorfulDesktopimooctest.java 不是已存在文件 不是已存在目录
代码中我们封装了一个静态方法printResult()
,此方法打印 File 对象是否是文件/目录。值得注意的是,我们的磁盘中不存在C:UsersColorfulDesktopimooctest.java
,因此无论调用isFile()
方法还是isDirectory()
方法,其返回结果都为false
。
4.4 创建和删除目录
4.4.1 创建目录
对于一个不存在的目录,我们可以使用boolean mkdir()
方法创建一个目录。例如,我们想在imooc
目录下创建一个codes
目录,就可以使用该方法编写一段创建目录的代码。
实例如下:
import java.io.File;
public class FileDemo4 {
public static void main(String[] args) {
// 传入目录绝对路径
File dir = new File("C:\Users\Colorful\Desktop\imooc\codes");
if (!dir.exists()) {
// 调用 mkdir() 方法
boolean result = dir.mkdir();
if (result) {
System.out.println("目录创建成功");
}
}
}
}
代码中我们调用了File
对象的boolean exists()
方法,此方法用于测试由此抽象路径名表示的文件或目录是否存在。当不存在时,我们才去创建目录。
运行代码前,imooc
文件目录树结构如下:
└── imoooc
├── FileDemo2.java
├── Hello.java
└── images
运行结果:
目录创建成功
运行代码后,imooc
目录下多了一个codes
目录,树结构如下:
└── imoooc
├── FileDemo2.java
├── Hello.java
├── images
└── codes
另外,File 类也提供了一个boolean mkdirs()
方法,用来创建由这个抽象路径名命名的目录,包括任何必要但不存在的父目录。实际上是在递归执行mkdir()
方法。
4.4.2 删除目录
如果我们想要删除刚刚创建的codes
目录,可以调用boolean delete()
方法,实例如下:
import java.io.File;
public class FileDemo5 {
public static void main(String[] args) {
// 传入目录绝对路径
File dir = new File("C:\Users\Colorful\Desktop\imooc\codes");
if (dir.exists()) {
// 调用 delete() 方法
boolean deleted = dir.delete();
if (deleted) {
System.out.println("删除目录成功");
}
}
}
}
运行代码前,imooc
文件目录树结构如下:
└── imoooc
├── FileDemo2.java
├── Hello.java
├── images
└── codes
运行结果:
删除目录成功
运行代码后,树结构如下:
└── imoooc
├── FileDemo2.java
├── Hello.java
└── images
4.5 创建和删除文件
对于文件类型的File
对象,可以通过boolean createNewFile()
方法创建一个新文件,使用boolean delete()
方法删除文件。其调用方法和创建/删除目录相同,此处不再赘述。
关于更多File
对象的操作,可翻阅官方文档。
5. InputStream 抽象类
5.1 概述
java.io.InputStream
抽象类是 Java 提供的最基本的输入流,它是所有输入流的父类。其最常用的抽象方法int read()
签名如下:
public abstract int read() throws IOException;
这个方法用于读取输入流的下一个字节,返回的int
如果为-1
,则表示已经读取到文件末尾。
InputStream
与其子类的 UML 图如下所示:
5.2 FileInputStream 实现类
我们将以最常用的FileInputStream
实现类为例进行学习。其他实现类大同小异,如有需要可翻阅官方文档。
FileInputStream
就是从文件流中读取数据,我们在imooc
目录下新建一个文本文档Hello.txt
,并输入如下内容:
读取Hello.txt
文件中数据的实例代码如下:
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
public class FileInputStreamDemo1 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 实例化文件流
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("C:\Users\Colorful\Desktop\imooc\Hello.txt");
for (;;) {
int n = fileInputStream.read();
if (n == -1) {
// read() 方法返回-1 则跳出循环
break;
}
// 将n强制转换为 char 类型
System.out.print((char) n);
}
// 关闭文件流
fileInputStream.close();
}
}
运行结果:
Hello imooc!
如果我们打开了一个文件并进行操作,不要忘记使用close()
方法来及时关闭。这样可以让系统释放资源。
6. OutputStream 抽象类
6.1 概述
OutPutStream
抽象类是与InputStream
对应的最基本的输出流,它是所有输出流的父类。其最常用的抽象方法void write(int b)
签名如下:
public abstract void write(int b) throws IOException;
这个方法用于写入一个字节到输出流。
OutputStream
与其子类的 UML 图如下所示:
6.2 FileOutputStream 实现类
我们同样以最常用的FileOutputStream
实现类为例进行学习。其他实现类大同小异,如有需要可翻阅官方文档。
FileOutputStream
就是从文件流中读取数据,下面我们向imooc
目录下的文本文档Hello.txt
输入一段字符串HHH
。完整实例如下:
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
public class FileOutputStreamDemo1 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("C:\Users\Colorful\Desktop\imooc\Hello.txt");
// 写入 3 个H字符
fileOutputStream.write(72);
fileOutputStream.write(72);
fileOutputStream.write(72);
fileOutputStream.close();
}
}
运行代码后,Hello.txt
后面成功写入了 3 个字符H
。
7. 小结
通过本小节的学习,我们知道了什么是输入输出流的概念,输入输出流经常用于上传文件到服务器的场景。想要通过 Java 操作文件和目录,要学会使用java.io.File
类,InputStream
和OutputStream
分别是所有输入流和所有输出流的父类,FileInputStream
实现了文件流的输入,FileOutputStream
实现了文件流的输出。还有很多其它实现类我们没有介绍到,但使用方法大同小异,希望同学可以在用到时自行查阅文档来学习。
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