Java学习路线（18）——File、递归、字符集和IO流（上）

news2025/1/10 3:00:14

一、文件
（1）概述

  • File类在java.io.File下，代表操作系统的文件对象（文件、文件夹）
  • File类提供诸如：定位文件，获取文件信息，删除文件，创建文件等操作

（2）构造器创建File对象

构造器说明
File(File parent,String filed)获取已有的文件对象中的某一文件对象
File(String pathname)通过文件路径名查找文件对象
File(String parent,String filed)根据父路径查找文件对象后，通过子文件名查找文件对象
File(String Uri)通过网络路径查找文件对象

使用示例

public class FileDemo {
    public static void main(String[] args) {
        /*创建File对象的方式（绝对路径）
        * 1、使用分隔符为 \\ 形式的地址
        * 2、使用分隔符为 / 形式的地址
        * 3、File.separator 自动获取系统分隔符，跨平台时推荐（mac、linux、windows等系统）
        * */

        /*绝对路径创建*/
        File file = new File("E:\\360MoveData\\Users\\zain\\Desktop\\text.txt");
        File file1 = new File("E:/360MoveData/Users/zain/Desktop/text.txt");
        File file2 = new File("E:"+File.separator+"360MoveData"+File.separator+"Users"+File.separator+"zain"+File.separator+"Desktop"+File.separator+"text.txt");
        /*返回字节数*/
        System.out.println(file.length());
//        file.delete();  //删除磁盘中的文件

        /*相对路径创建：主要定位于模块中的文件*/
        File file3 = new File("JavaSEpro/src/demo.txt");
        System.out.println(file3.length());
    }
}

（3）常用API

获取类、判断类API

方法说明
boolean isDirectory()判断File是否为文件夹
boolean isFile()判断File是否为文件
boolean exists()判断File是否存在
String getAbsolutePath()获取File对象的绝对路径
String getPath()获取自定义的路径
String getName()获取File对象的文件名
long lastModified()返回文件最后修改的时间戳

创建类、删除类API

方法说明
boolean createNewFile()创建新的空文件夹
boolean mkdir()只创建一级文件夹
boolean mkdirs()创建多级文件夹
boolean delete()删除文件或空文件夹

注意：多级指的是 a/b/c/d 这样类型的多级文件夹

遍历文件夹API

方法说明
String[] list()获取当前目录下的一级文件名称
File[] listFiles()获取当前目录下的所有的一级文件对象

遍历文件夹示例

public class FileDemo {
   public static void main(String[] args) {
       //1、定位目录
       File dir = new File("D:\\JavaBase\\JavaSEpro");
       //2.1、获取目录下的一级文件名称
       String[] names = dir.list();
       System.out.println(Arrays.toString(names));	
   	   /*2.2、获取目录下的一级文件对象*/
   	   File[] files = dir.listFiles();
   }
}

/*打印结果*/
[.idea, JavaSEpro.iml, lib, log, out, src]

listFiles 方法注意事项

  • 当调用者不存在时，返回null
  • 当调用者为文件时，返回null
  • 当调用者为空文件夹时，返回长度为0的数组
  • 当调用者为有内容的文件夹时，将里面所有的文件和文件夹的路径放在File数组中返回
  • 当调用者为隐藏文件夹时，将里面所有文件和文件夹的路径放在File数组中返回，包括隐藏内容
  • 当文件夹需要权限进入时，返回null

二、递归

（1）概念： 方法直接调用自己或间接调用自己的形式称为方法递归（recursion），作为一种算法在程序设计语言中广泛使用。

（2）形式：

  • 直接递归： 方法调用自身。
  • 间接递归： 方法调用其他方法，其它方法中调用该方法。

（3）方法递归存在的问题： 递归若没有控制终止，会出现递归死循环，导致栈内存溢出现象。

（4）递归解决问题的思路： 复杂问题拆解为相似的规模较小的问题求解。

（5）递归的步骤

  • 总结通用公式
  • 递归跳出点
  • 递归方向

（6）递归的示例

/**
 需求：使用递归，计算1-n的阶乘
 通用公式：f(n) = f(n-1)*n;
 跳出点：f(1)
 递归方向，自上而下
*/
public class FileDemo {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println(factorial(i));
        }
    }

    public static int factorial(int num){
        if (num == 1) return 1;
        return factorial(num - 1) * num;
    }
}

/*打印结果*/
1
2
6
24
120

（7）常见案例（规律化递归）
（a）计算1-n的和

/**
	通用公式：f(n)=f(n-1) + n;
	终结点：f(1)
	递归方向：自上而下
*/
public static int sum(int num) {
	if (num == 1) return 1;
	return sum(num-1) + num;
}

（2）猴子吃桃

	/**
		问题：第一天摘下n个桃子，当即吃了一半多一个。
		第二天又吃了前天剩余数量的一半多一个。
		以后每天都是吃前天剩余数量的一半多一个。（递归条件）
		等到第10天的时候发现桃子只有1个了。（终点）
		现求第一天摘了几个桃子。
		递归分析： 当天的个数 = 前天个数/2 - 1; <=> f(n+1) = 2f(n) + 2;
	*/
    public static int calMount(int day){
        if (day == 10) return 1;
        return 2*calMount(day+1) + 2;
    }

（8）常见案例（非规律化递归）

（a）查找文件
查找的文件是detail下的Test.java文件，以下是目录图
在这里插入图片描述

	/**
	* 文件搜索
	* 需求：文件搜索，从项目中，搜索某个文件名称并输出绝对路径
	* 分析：
	* 1、定位项目位置
	* 2、遍历文件，判断是否为文件
	* 3、若是文件，则按照规则判定
	* 4、若是文件夹，递归文件夹的内容
	*/

	public static void main(String[] args) {
        searchFile(new File("D:\\JavaBase\\JavaSEpro\\src"));
    }

    public static void searchFile(File dir) {
        File[] files = dir.listFiles();
        for (File file : files != null ? files : new File[0]) {
            if (file.isFile()){
                if (file.getName().equals("Test.java")){
                    System.out.println(file.getAbsolutePath());
                    return;
                }
            }
            else searchFile(file);
        }
    }

（b）啤酒问题

/**
* 需求：啤酒2元1瓶，4个盖子换1瓶，2个空瓶换一瓶，问10元能喝多少瓶，剩余多少空瓶和盖子。
*/
public class FileDemo {

    public static int nowMount = 0; //现有啤酒数
    public static int emptyBottle = 0; //空瓶数
    public static int lid = 0; //盖子数

    public static void main(String[] args) {
        int money = 10;
        
        //初始化
        nowMount = buy(money);
        lid = nowMount;
        emptyBottle = nowMount;
        
        //兑换
        warp();
        
        System.out.println(nowMount+"，"+lid+"，"+emptyBottle);
        //打印结果
        15，3，1
    }

    /*啤酒 2元-> 1瓶*/
    public static int buy(int money){
        return (int)Math.floor(money/2.0);
    }

    /*盖子 * 4 -> 1瓶,空瓶 * 2 -> 1瓶 */
    public static void warp(){
        if (lid >= 4) {
            int bottle = lid / 4;
            nowMount += bottle; //盖子换酒
            emptyBottle += bottle; //空酒瓶
            //剩余盖子
            lid %= 4;
            lid += bottle;
            warp();
        }

        if (emptyBottle >= 2){
            int bottle = emptyBottle / 2;
            nowMount += bottle;  //空瓶换酒
            lid += bottle; //盖子
            //剩余空酒瓶
            emptyBottle %= 2;
            emptyBottle += bottle;
            warp();
        }
    }
}

三、字符集

1、什么是字符集？

  • 字符集是用以表示计算机底层二进制（0/1）的编号规则

2、常用字符集

（1）ASCII字符集

  • 概述： 美国信息交换标准代码（American Standard Code for Information Interchange），包括了对数字、英文、符号进行编号。
  • 存储方式： 1个字节存储1个字符，1个字节是8bit，总共可以表示128个字符信息。

（2）GBK字符集

  • 概述： 汉字内码扩展规范（Chinese Internal Code Specification），兼容ASCII码表，包含数万个汉字，并支持繁体汉字以及部分日韩文字。
  • 存储方式： 一个中文以两个字节的形式存储，但不包含世界上所有国家的文字。

（3）Unicode码表

  • 概述： 统一码，现有计算机体系中一项业内字符编码标准，容纳了世界上大部分国家的所有常见文字和符号。
  • 存储方式： Unicode通过UTF-8,UTF-16以及UTF-32的编码成二进制后存储计算机。
  • 注意：
    • Unicode是万国码，以UTF-8编码后一个中文一般以三个字节进行存储。
    • UTF-8兼容ASCII。
    • 技术人员通常使用UTF-8作为字符集编码标准。
    • 编码前后字符集要一致，否则会乱码。

3、字符集的编码与解码操作
（1）String编码

方法说明
byte[] getBytes()使用默认字符集将该String编码为一系列字节，结果存储到新的字节数组
byte[] getBytes(String charsetName)使用指定字符集将该String编码为一系列字节，结果存储到新的字节数组

（2）String解码

构造器说明
String(byte[] bytes)使用默认字符集解码指定字节数组来构造新的String
String(byte[] bytes,String charsetName)使用指定字符集解码指定字节数组来构造新的String

编码与解码的示例

public class StringDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "ASCII我不想用。";
        /*编码*/
        byte[] bytes = str.getBytes();
        System.out.println(Arrays.toString(bytes));

        /*解码*/
        String newString = new String(bytes);
        System.out.println(newString);
    }
}

/*打印结果*/
[65, 83, 67, 73, 73, -26, -120, -111, -28, -72, -115, -26, -125, -77, -25, -108, -88, -29, -128, -126]
ASCII我不想用。

四、IO流

（1）概念： 称为输入输出流。

符号说明
I表示input，是数据从硬盘文件读入内存的过程，称之为输入，负责读
O表示output，是内存程序的数据从内存到写出到硬盘文件的过程，称之输出，负责写

（2）作用： 用来读写数据。
（3）IO流的分类方法

  • 按流的方向分类
    • 输入流
    • 输出流
  • 按流中的数据最小单位分类
    • 字节流
    • 字符流

（4）IO流体系

  • 字节流
    • 字节输入流——InputStream（抽象）——FileInputStream（实现）
    • 字节输出流——OutputStream（抽象）——FileoutputStream（实现）
  • 字符流
    • 字符输入流——Reader（抽象）——FileReader（实现）
    • 字符输入流——Writer（抽象）——FileWriter（实现）

（5）字节流

（a）文件字节流FileInputStream

  • 获取文件字节流
构造器说明
FileInputStream(File file)创建字节输入流管道与源文件对象接通
FileInputStream(String pathname)创建字节输入流管道与源文件路径接通
  • 读取文件内容
方法说明
int read()每读取一个字节返回，无字节可读返回 -1
int read(byte[] buffer)每读取一个字节数组返回，无字节可读返回 -1

使用示例

public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //1、创建文件字节流管道与源文件接通
        //1.1、创建File对象
        File file = new File("D:\\JavaBase\\JavaSEpro\\src\\com\\zengoo\\logback\\pacageDemo\\loco.txt");

        try {
            //1.2、文件字节流构造器创建流管道
            FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
            FileInputStream fis1 = new FileInputStream("D:\\JavaBase\\JavaSEpro\\src\\com\\zengoo\\logback\\pacageDemo\\loco.txt");
            //两种读法
            //1.3.1 单字节读取
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            while(true){
                int byteByFile = fis.read();
                if (byteByFile == -1) break;
                System.out.println("读取了字节"+byteByFile+"：" + (char)byteByFile);
            }
            System.out.println(sb.toString());

            //1.3.2 字节组读取
            byte[] buffer = new byte[5];
            while(true){
                int len = fis1.read(buffer);
                if (len == -1) break;
                System.out.println("读取了"+len+"个字节："+new String(buffer,0,len));
            }
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}



/*打印结果*/
读取了字节97：a
读取了字节115：s
读取了字节100：d
读取了字节49：1
读取了字节50：2
读取了字节51：3

读取了5个字节：asd12
读取了1个字节：3

解决中文字符乱码问题

  • 方法1：自定义一个字节数组与文件的大小相同，通过读取字节数组的方式，一次性读取（很可能爆内存）
		//1、创建文件字节流管道与源文件接通
        File file = new File("D:\\JavaBase\\JavaSEpro\\src\\com\\zengoo\\logback\\pacageDemo\\loco.txt");
        //2、创建一个尺寸相同的字节数组
        byte[] bytes = new byte[Integer.parseInt(Long.toString(file.length()))];
        //3、文件字节流创建
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
            //4、字节数组流读取
            fis.read(bytes);
            System.out.println(new String(bytes));
        } catch (FileNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        
/*打印结果*/
asd123我爱你asd123我爱你
asd123经典有机奶。asd123我爱你asd123我爱你
            asd123经典有机奶。
  • 方式2：官方API
//1、创建文件字节流管道与源文件接通
        File file = new File("D:\\JavaBase\\JavaSEpro\\src\\com\\zengoo\\logback\\pacageDemo\\loco.txt");
        
        try {
        //2、创建InputStream;
            InputStream is = new FileInputStream(file);
            //读取流中的字节
            byte[] buffer = is.readAllBytes();
            System.out.println(new String(buffer));
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        
        /*打印结果*/
asd123我爱你asd123我爱你
asd123经典有机奶。asd123我爱你asd123我爱你
            asd123经典有机奶。

（b）文件字节输出流 FileOutputStream

作用： 以内存为基准，把内存中的数据以字节的形式写到磁盘文件中去的流。

构造器：

构造器说明
FileOutputStream(File file)创建字节输出流管道与源文件对象接通
FileOutputStream(File file,boolean append)创建字节输出流管道与源文件对象接通，可追加数据
FileOutputStream(String filepath)创建字节输出流管道与源文件路径接通
FileOutputStream(String filepath,boolean append)创建字节输出流管道与源文件路径接通，可追加数据

写数据API

方法说明
void write(int a)写一个字节出去
void write(byte[] buffer)写一个字节数组出去
void write(byte[] buffer, int pos , int len)写一个部分字节数组出去

流的刷新与释放操作

方法说明
void flush()刷新流中的数据
void close()关闭文件输出流

写入数据示例

public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //1、创建文件输出流
    		//默认覆盖文件数据，若想追加数据，在构造器中开启追加功能。
            OutputStream os = new FileOutputStream("D:\\JavaBase\\JavaSEpro\\src\\com\\zengoo\\logback\\OutStreamDemo.java");
            //2、写数据
            String str = "package com.zengoo.logback;";
            for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
                // write(int a)
                os.write(str.charAt(i));
            }

            os.write("\r\n".getBytes());

            // write(byte[] buffer)
            os.write("public class OutStreamDemo{".getBytes());
            os.write("\r\n".getBytes());

            //write(byte[] buffer,int pos, int len)
            byte[] writeString = "\tpublic static void main(String[] args){\r\n\r\n\t}\r\n}".getBytes("UTF-8");
            os.write(writeString,0, writeString.length);
            os.flush(); //执行后，该流刷新数据并仍可操作。
            os.close(); //执行后，该流关闭不可再操作。
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }

    }
}

OutStreamDemo.java

package com.zengoo.logback;
public class OutStreamDemo{
	public static void main(String[] args){

	}
}

（c）文件拷贝示例

/** 
* 需求：将某个文件复制到其它目录下
* 分析步骤：
* 1、读取文件
* 2、写入文件
*/

public class CopyFileDemo{
	public static void main(String[] args){
		String filepath = "D:\\JavaBase\\JavaSEpro\\src\\com\\zengoo\\logback\\loco.txt";
		String dicpath = "D:\\JavaBase\\JavaSEpro\\src\\com\\zengoo\\logback\\pacageDemo\\loco.txt";

		try {
			/*1、读写对象流*/
			FileInputStream input = getInputStream(filepath);
			FileOutputStream output = getOutputStream(dicpath);

			/*2、向目标对象写入数据*/
			output.write(input.readAllBytes());
			
			/*3、关闭流*/
			output.close();
			input.close();
		} catch (IOException e) {
			throw new RuntimeException(e);
		}
	}

	public static FileInputStream getInputStream(String path) throws FileNotFoundException {
		return new FileInputStream(path);
	}

	static FileOutputStream getOutputStream(String path) throws FileNotFoundException {
		return new FileOutputStream(path);
	}
}

（6）字符流

（a）文件字符输入流FileReader

  • 获取流对象
构造器说明
FileReader(File file)创建字符输入流管道与源文件对象接通
FileReader(String pathname)创建字符输入流管道与源文件路径接通
  • 读取数据
方法说明
int read()每读取一个字符返回，若无字符可读，则返回-1
int read(char[] buffer)每读取一个字符数组，返回读取字符个数，若无字符可读，则返回-1
public class ReaderDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try(
                Reader reader = new FileReader("D:\\JavaBase\\JavaSEpro\\src\\com\\zengoo\\logback\\loco.txt");
                Reader reader2 = new FileReader("D:\\JavaBase\\JavaSEpro\\src\\com\\zengoo\\logback\\loco.txt");
                ) {
            /*方式1 读取1字符*/
            System.out.println("———————————————————方式1：读取1字符———————————————");
            int rs;
            while((rs = reader.read()) != -1){
                System.out.print((char) rs);
            }
            System.out.println();
            System.out.println("———————————————————方式2：读取字符数组———————————————");
            /*方式2 读取字符数组*/
            char[] chars = new char[20];
            while(reader2.read(chars) != -1){
                System.out.println(String.valueOf(chars));
            }
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            System.out.println("———————————————————读取完毕———————————————");
        }
    }
}

/*打印结果*/
———————————————————方式1：读取1字符———————————————
asd123我爱你asd123我爱你
asd123经典有机奶。asd123我爱你asd123我爱你
            asd123经典有机奶。
———————————————————方式2：读取字符数组———————————————
asd123我爱你asd123我爱你

asd123经典有机奶。asd123我爱
你asd123我爱你
        
    asd123经典有机奶。    
———————————————————读取完毕———————————————

（b）文件字符输出流FileWriter

  • 获取流对象
构造器说明
FileWriter(File file)创建字符输入流管道与源文件对象接通
FileWriter(File file,boolean append)创建字符输入流管道与源文件对象接通，可追加数据
FileWriter(String pathname)创建字符输入流管道与源文件路径接通
FileWriter(String pathname,boolean append)创建字符输入流管道与源文件路径接通，可追加数据
  • 写入数据
方法说明
int writer(intc )写入1个字符
int writer(char[] cbuf)写入1个字符数组
int writer(char[] cbuf,int off,int len)写入字符数组的一部分
int writer(String str)写入1个字符串
int writer(String str,int off,int len)写入字符数组的一部分
public class WriterDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try(    //1、创建输出流
                FileWriter writer = new FileWriter("D:\\JavaBase\\JavaSEpro\\src\\com\\zengoo\\logback\\WriterTest.java");
        ) {
            /*写入字符串*/
            writer.write("package com.zengoo.logback;\n");

            writer.write("public class WriterTest{\n");

            /*写入字符数组*/
            writer.write("\tpublic static void main(String[] args) {\n\t\n\t}\n".toCharArray());

            /*写入单个字符*/
            writer.write('}');
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            System.out.println("———————————————————写入完毕———————————————");
        }
    }
}

WriterTest.java

package com.zengoo.logback;
public class WriterTest{
	public static void main(String[] args) {
	
	}
}

字节流与字符流适合的场景

  • 字节流： 适合做一切文件数据的拷贝（音频、视频、文本等）
  • 字符流： 适合做文本文件的操作（读、写）

五、资源释放

1、try…catch…finally
在原有处理异常基础上，增加默认执行代码finally

try{
	受监视的代码块
}catch(异常类型 变量){
	异常处理代码块
}final{
	/*3、关闭流*/
	output.close();
	input.close();
}

注意： finally代码即使在异常发生也会执行，所以finally不会使用return进行返回。

2、try(自定义流)…catch…
这种方法会使得流使用完毕后，自动关闭，达到简化的效果

/*JDK7（推荐使用）*/
try(
	InputStream is = new FileInputStream(...);
	OutputStream os = new FileOutputStream(...);
){
	监听代码块
}catch(Exception e){
	异常处理块
}finally{
	异常执行块
}

/*JDK9（不推荐）*/
InputStream is = new FileInputStream(...);//输入流
OutputStream os = new FileOutputStream(...);//输出流
try(is;os){
	监听代码块
}catch(Exception e){
	异常处理块
}finally{
	异常执行块
}

注意： JDK 7和JDK 9中( )只能放置资源对象

问：为什么资源对象
答：资源对象是实现了Closeable/AutoCloseable接口的类对象，在try()…catch…体系中，JVM会自动调用Closeable或是AutoCloseable的close()方法完成资源释放。

public abstract class InputStream implements Closeable{}
public abstract class OutputStream implements Closeable, Flushable{}

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