Java核心教程6: 文件读写

在丑陋的 Java I/O 编程方式诞生多年以后，Java终于简化了文件读写的基本操作。

很多学得比较快的同学可能学习过Java的文件读写，就是诸如 InputStream, OutputStream 一样的东西，如上面所说的一样，他们既丑陋又难用，学习路线非常曲折。不过好在 Java 设计者终于意识到了 Java 使用者多年来的痛苦，在 Java7 中对此引入了巨大的改进，这些新特性被放在 java.nio.file 包下面。除此之外，Java8 新增的 streams 与文件结合使得文件操作变得更加优雅易用，可以说从此以后我们几乎再也不需要见到 InputStream 这种难用的东西了。

首先让我们将看一下文件操作的两个基本概念：

文件的路径
文件本身

可能有同学要问我这里为什么只提到了文件而没有提到目录，我这里说的文件是指广义的文件（File），包括我们认为的文件（RegularFile）和目录（Directory），为了避免歧义，之后尽量用英文说明狭义的文件（RegularFile）。

一、文件的路径

路径，也就是 Path ，例如"C://Windows/Fonts"、"/Users/tommy0607/Downloads/InputFix.jar"等等都是路径。

java.nio.file.Paths 类包含一个重载方法 static get(String first, String... more)，该方法通过输入一系列路径片段可以返回一个路径。

例如想要获得 /Users/tommy0607/Downloads 的路径，可以用下面三种方式：

直接用全路径：Paths.get("/Users/tommy0607/Downloads")
用父目录的路径名和文件名字：Paths.get("/Users/tommy0607","Downloads")
将路径进行任意分段：Paths.get("/Users","tommy0607","Downloads")

当然除了绝对路径之外，相对路径也是可以的，例如Path.get("test/abc.png")就是一个相对路径。

它还有一个重载方法，接受一个统一资源定位符URI为参数，在本节课中用不到就直接略过。

Path 对象的主要方法如下：

getParent() 获取该路径的父路径

isAbsolute() 返回该路径是否是绝对路径

toAbsolutePath() 获取该路径的绝对路径

normalize() 将绝对路径正常化，如果当前路径是相对路径则会报错

toUri() 将其转换成URI

resolve(String/Path other) 将当前路径与参数中的路径进行拼接，一般用于获取子目录的路径

getFileName() 获取路径的文件名，分段路径的最右边那部分就是文件名

关于normalize()方法的正常化我要特别讲解一下：
假设当前目录是 /Users/tommy0607/Downloads，现有这样的对象Path path = Paths.get("../../test.jar")，
那么path.toAbsolutePath()返回的路径是 /Users/tommy0607/Downloads/../../test.jar，而path.toAbsolutePath().normoalize()返回的路径则是 /User/test.jar，也就是它会把绝对路径里所有的"../"都去掉，这就是正常化

还有要特别注意的就是 Path 类进行的所有操作都只是基于字符串处理，也就是说如果你输入一个不存在的路径也不会有任何的报错，这点要多加注意！

二、文件本身

虽然 Java 中也有用来代表一个文件（包括RegularFile和Directory）的类，叫做 File，但这个类的设计有些问题，它与其说是文件还不如说是路径，更何况在 Java7 之后就基本用不到这个类了，现在用得比较多的是 nio 中的 Files 类。

Files 工具类包含一系列完整的方法用于获得路径对应的文件的相关信息，下面用一个简单的示例来展示：

import java.nio.file.*;
import java.io.IOException;

public class PathAnalysis {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path p = Paths.get("PathAnalysis.java").toAbsolutePath();
        say("该文件存在", Files.exists(p));
        say("该文件是目录", Files.isDirectory(p));
        say("该文件可执行", Files.isExecutable(p));
        say("该文件可读", Files.isReadable(p));
        say("该文件是RegularFile", Files.isRegularFile(p));
        say("该文件可写", Files.isWritable(p));
        say("该文件不存在", Files.notExists(p));
        say("该文件是隐藏的", Files.isHidden(p));
        say("文件尺寸", Files.size(p));
        say("文件最后修改日期: ", Files.getLastModifiedTime(p));
        say("文件拥有者", Files.getOwner(p));
    }
    
    static void say(String id, Object result) {
        System.out.print(id + ": ");
        System.out.println(result);
    }
}

三、文件查找

在查找文件方面，Java 也提供了非常方便实用的API。但在介绍文件查找之前不得不先介绍一下Files.walk()方法：它可以返回某个路径下所有子目录和文件的路径的流Stream<Path>。举个例子：

Files.walk(Paths.get("/Users/tommy0607/Downloads"))
        .forEach(System.out::println);

它输出了/Users/tommy0607/Downloads 下面所有子目录和文件的路径（包括当前目录本身）

文件查找有两种模式，glob 和 regex，这里只讲解前一种模式，后一种是使用正则表达式，感兴趣的同学可以自学。

在这里，我们使用 glob 查找以 .tmp 或 .txt 结尾的所有路径：

import java.nio.file.*;

public class Find {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Path test = Paths.get("test");
        // 创建一个叫dir.tmp的文件夹
        Files.createDirectory(test.resolve("dir.tmp"));

        
        PathMatcher matcher = FileSystems.getDefault()
          .getPathMatcher("glob:**/*.{tmp,txt}");
        Files.walk(test)
          .filter(matcher::matches)
          .forEach(System.out::println);
        System.out.println("***************");

        
        
        PathMatcher matcher2 = FileSystems.getDefault()
          .getPathMatcher("glob:*.tmp");
        Files.walk(test)
          .map(Path::getFileName)
          .filter(matcher2::matches)
          .forEach(System.out::println);
        System.out.println("***************");

        
        
        Files.walk(test) 
          .filter(Files::isRegularFile) //只查找RegularFile
          .map(Path::getFileName)
          .filter(matcher2::matches)
          .forEach(System.out::println);
    }
}
/* 输出:
test\bag\foo\bar\baz\5208762845883213974.tmp
test\bag\foo\bar\baz\File.txt
test\bar\baz\bag\foo\7918367201207778677.tmp
test\bar\baz\bag\foo\File.txt
test\baz\bag\foo\bar\8016595521026696632.tmp
test\baz\bag\foo\bar\File.txt
test\dir.tmp
test\foo\bar\baz\bag\5832319279813617280.tmp
test\foo\bar\baz\bag\File.txt
***************
5208762845883213974.tmp
7918367201207778677.tmp
8016595521026696632.tmp
dir.tmp
5832319279813617280.tmp
***************
5208762845883213974.tmp
7918367201207778677.tmp
8016595521026696632.tmp
5832319279813617280.tmp
*/

在 matcher 中，glob 表达式开头的 **/ 表示“当前目录及所有子目录”，这在不仅仅要匹配当前目录下的路径时非常有用。一个 * 表示“任何字符串”，然后是一个点，接着是大括号，表示一系列的可能性——我们正在寻找以 .tmp 或 .txt 结尾的路径。

matcher2 只使用 *.tmp，按理来说应该无法匹配任何路径的，但注意看map()方法将全路径转换成了文件名

注意，在前两种情况下，输出中都会出现 dir.tmp，即使它是一个目录而不是一个文件（RegularFile）。如果只查找文件，必须像在最后的 files.walk() 中那样对其进行筛选。

四、文件读写

到了最后一部分才讲到本课程的核心主题——文件读写，不过用起来其实非常简单方便。

读文件

如果一个文件很小，也就是说就算把整个文件一次性全部读到内存中也没问题，那么可以用Files.readAllLines()和Files.readAllBytes()，前者是返回所有行的字符串，后者则是获取返回整个文件的字节数组。

但如果文件很大，一次性读取到内存中不太可能，或者说你并不需要读取整个文本，Files.lines() 方便地将文件转换为行的 Stream（也就是说流中的元素是文件的每一行文本）：

import java.nio.file.*;

public class ReadLineStream {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Files.lines(Paths.get("PathInfo.java"))
          .skip(13)
          .findFirst()
          .ifPresent(System.out::println);
    }
}

代码很容易理解，先跳过 PathInfo.java 的前13行，然后读取接下来的一行并输出。

写文件

写文件就更简单了，直接调用Files.write()即可，支持写入字节数组和一行一行的字符串；

或者Files.writeString()，只写入一个字符串对象。这两个方法中都有的 Charset 类型的参数是写入的字符串的编码，如果不指定的话默认就是UTF-8编码。