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File metadata and controls

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Java IO

1. 编码问题

  • GBK 编码中文占用 2 个字节，英文占用 1 个字节
  • UTF-8 编码中文占用 3 个字节，英文占用 1 个字节
  • java 是双字节编码，utf-16be 编码占用 2 个字节，英文占用 2 个字节

当字节序列是某种编码方式时，这时候想把字节序列编程字符串，也必须使用相同的编码方式，否则会出现乱码。

文本文件在计算机中存储的就是字节序列。可以是任意编码的字节序列。

如果我们在中文机器上直接创建文本文件，那么该文本文件只认识ANSI 编码。

联通、联 是一种巧合，他们正好符合了 UTF-8 编码的规则。

2. File 类使用

java.io.File 用于表示文件或者目录。File 类只能用于表示文件（目录）的信息（名称、大小等），不能用于文件内容的访问。

2.1. 构造函数

File f = new File(String args0);
File f = new File(URI args0);
File f = new File(File args0, String args1);
File f = new File(String args0, String args1);

2.2. 基本 API

File f = new File("c:/demo");
System.out.println(f.exists());
if (!f.exists()) {
    f.mkdir();
    // 创建多级目录
    f.mkdirs();
    System.out.println("f created");
} else {
    f.delete();
    System.out.println("f deleted");
}
System.out.println(f.isDirectory());
System.out.println(f.isFile());
System.out.println(f.getPath());
System.out.println(f.getName());
System.out.println(f.getParent());
File f1 = new File("hello.txt");
if (!f1.exists()) {
    f1.createNewFile();
    System.out.println("f1 created");
} else {
    f1.delete();
    System.out.println("f1 deleted");
}
System.out.println(f1);
System.out.println(f1.getAbsolutePath());
System.out.println(f1.getPath());
System.out.println(f1.getName());
System.out.println(f1.getParent());
System.out.println(f1.getParentFile());
static void listDirectory(File dir) {
    if (!dir.exists()) {
        throw new IllegalArgumentException("目录" + dir + "不存在！");
    }
    if (!dir.isDirectory()) {
        throw new IllegalArgumentException(dir + "不是目录！");
    }
    String[] filenames = dir.list();
    if (filenames != null && filenames.length > 0) {
        for (String string : filenames) {
            System.out.println(string);
        }
    }
    File[] files = dir.listFiles();
    if (files != null && files.length > 0) {
        for (File file : files) {
            if (file.isDirectory()) {
                System.out.println(file.getAbsolutePath());
                listDirectory(file);
            } else {
                System.out.println(file.getAbsolutePath());
            }
        }
    }
}

3. RandomAccessFile 类使用

RandomAccessFile 类是 Java 提供的对文件内容的访问类。既可以读文件，也可以写文件。可以随机访问文件，可以访问文件的任意位置。

3.1. Java 文件模型

在硬盘上的文件是 Byte Byte Byte 存储的，是数据的集合。

3.2. 打开文件的两种模式

  • r
  • rw

3.3. 构造函数

RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rw");

3.4. 文件指针

打开文件后，文件指针 int pointer = 0;

3.5. 读/写方法

write()方法只能写一个字节（后 8 位）。也就是说，如果要写一个int，需要写 4 次，同时指针指向下一个位置，准备再次写入。

raf.write(int a);

read()只读一个字节。

int b = raf.read();

文件读写完成后一定要关闭。

raf.close();

4. 字节流的使用

4.1. 输入输出流

  • 输入流
  • 输出流

4.2. 输入输出单位

  • 字节流
  • 字符流

4.3. 两个抽象父类

  • InputStream：抽象了应用程序读取数据的方式
  • OutputStream：抽象了应用程序写出数据的方式

4.4. 文件读写结束

  • EOF
  • -1

4.5. 输入流的基本方法

// 读取一个字节，无符号填充到 int 的低 8 位，-1 是 EOF
int b = in.read();
// 读取数据直接填充到字节数组 buf
in.read(byte[] buf);
in.read(byte[] buf, int start, int size);

4.6. 输出流的基本方法

// 写出 1 个 byte 到流，b 的低 8 位
out.write(int b);
// 将字节数组 buf 写入到流
out.write(byte[] buf);
out.write(byte[] buf, int start, int size);

4.7. FileXXX 子类

  • FileInputStream：具体实现了在文件上读取数据
  • FileOutputStream：具体实现了向文件中写出 Byte 数据的方法

4.8. DataXXX 子类

  • DataInputStream：对流功能的扩展，可以更加方便地读取 int / long / 字符型等类型数据
  • DataOutputStream：对流功能的扩展，可以更加方便地写出 int / long / 字符型等类型数据

实际上就是包装，底层实现还是写字节的方式。

4.8.1. DataOutputStream

  • writeInt()
  • writeDouble()
  • writeUTF()
  • writeChar()
  • writeChars()

4.8.2. DataInputStream

  • readInt()
  • readDouble()
  • readUTF()
  • readChar()

4.9. BufferedXXX 子类

  • BufferedInputStream
  • BufferedOutputStream

这两个流类为 I/O 提供了带缓冲区的操作，一般打开文件进行写入或读取操作时，都会加上缓冲，这种流模式提高了 I/O 性能（主要是输入输出性能）。

5. 字符流的使用

5.1. 基本概念

  • 编码问题
  • 文本：char 是 16 为无符号整数，是字符的 Unicode 编码（双字节编码）
  • 文件：Byte Byte Byte 的数据序列
  • 文本文件：文本（char）按照某种编码方案（如 UTF-8、UTF-16be、GBK）序列化为 Byte 的存储结果

5.2. 字符流的抽象类

  • Reader：输入流
  • Writer：输出流

字符的处理，一次处理一个字节。字符的底层仍然是字节序列。

5.3. 字符流的基本实现

  • InputStreamReader：完成 Byte 流解析为 char 流，按照指定编码解析
  • OutputStreamWriter：提供 char 流到 Byte 流，按照指定编码处理

5.4. FileXXX 子类

  • FileReader
  • FileWriter

5.5. BufferedXXX 子类

  • BufferedReader：String line = br.readLine();
  • BufferedWriter：bw.write(line);
  • PrintWriter + Buffer

6. 对象序列化

6.1. 概念

  • 对象序列化：将 Object 转换为 Byte 序列
  • 对象反序列化：将 Byte 序列转换为 Object

6.2. 序列化流

  • ObjectOutputStream：writeObject()
  • ObjectInputStream：readObject()

6.3. 序列化接口

对象必须实现序列化接口，才能进行序列化，否则出现异常。

Serializable 接口没有任何方法，只是一个标准。

6.4. transient 关键字

transient 修饰后的元素，该元素不会进行 JVM 默认的序列化。但是也可以自己完成这个元素的序列化。

public class Student implements Serializable {
    private String stuNo;
    private transient String stuName;
    private transient int stuAge;

    // ...

    private void writeObject(ObjectOutputStream s)
            throws IOException {
        // 把 JVM 默认能序列化的元素进行序列化
        s.defaultWriteObject();
        // 自己完成其他元素的序列化
        s.writeObject(stuName);
        s.writeInt(stuAge);
    }

    private void readObject(ObjectInputStream s)
            throws IOException, ClassNotFoundException {
        s.defaultReadObject();
        this.stuName = (String) s.readObject();
        this.stuAge = s.readInt();
    }
}

ArrayList 自定义元素的序列化，只让有效的元素进行序列化，调高序列化的效率。

6.5. 序列化中子父类构造函数问题

一个类实现了 Serializable 接口，那么其子类都可以进行序列化。

序列化时，递归调用父类的构造函数。

反序列化时，如果其父类没有实现 Serializable 接口，那么父类的构造函数会被调用，如果其父类实现了 Serializable 接口，那么我们将看不到父类构造函数调用过程。