Java中文件读写

2013-01-20

分析

开篇即开扯，数年前，我被某人问道java如何进行文件读写，具体：从FileA中读取内容，并追加写入FileB内。我一听，简单呀，几个步骤：

Java中找到两个文件FileA和FileB；
打开文件FileA和FileB；
读取文件FileA的内容；
将读取的文件FileA内容追加到FileB后；
关闭文件FileA和FileB；

打完收工，简简单单；然后，某人递给我一张纸，“把上述过程的java代码写到纸上吧”。沉思2分钟，我x，“我不会”。

文件读写的基本原理

（涉及到stream层面的内容）

FileInputStream、FileOutputStream：read(byte[])和write(byte[], int, int)
InputStreamReader（利用：inputStream、FileInputStream）、OutputStreamWriter（利用：outputStream、FileOutputStream）
FileReader、FileWriter（实际上为上述StreamReader和StreamWriter的子类）

补充梳理：

FileInputStream：byte–InputStreamReader–FileReader：char
通过在InputStreamReader外封装一层BufferedReader，增加文件读取效率。
下面两种情景下，一定要使用Reader，而不能简单的使用Stream：
- 读取文件，并进行正则匹配时：InputStreamReader(InputStream, String charset)，推荐利用BufferedReader(Reader)，其可以按行读取内容；
- 读取文件，转换为另一种编码方式存储时：
  - InputStreamReader(InputStream, String charsetIn)
  - OutputStreamWriter(OutputStream, String charsetOut)
  - 小结：上述核心，char转换为byte之后，可以转换为任意编码方式的char

（涉及到class之间的继承关系，简洁的应用代码）

读取文件，两个维度：

按行，读写文件；
- BufferedReader.readLine()
- BufferedWrite.newLine()
按缓存空间，读写文件：
- Reader.read(char[])
- Writer.write(char[], int, int)
- FileInputStream.read(byte[])
- FileOutputStream.write(byte[], int, int)
调用缓存机制；
- BufferedReader(Reader)、BufferedWriter(Writer)
- BufferedInputStream(InputStream)、BufferedOutputStream(OutputStream)

分类：byte和char

差异：char是人眼可以识别的内容，可用于进行正则匹配或搜索；但需要经过一次byte与char之间的转换；

疑问：到底有什么差异？上面只是自己直观的感受，可能有误差；需要查证一下，产生两种方式的原因；

按char读写

字符，是人眼可以识别的内容，可以进行正则匹配；java.io.Reader和java.io.Writer，按字符（character）读写文件，具体几种方式：

java.io.FileReader和java.io.FileWriter
- 默认的编码方式（系统编码）
- 默认的byte-buffer size
- 读写操作：
  - 读取：charLen = FileReader.read(char[] charBuf)
  - 循环条件：charLen != -1
  - 写入：FileWriter.write(charBuf, 0, charLen)
java.io.InputStreamReader和java.io.OutputStreamWriter
- 编码方式：初始化对象时指定，InputStreamReader(InputStream, charset)
- 编码方式：初始化对象时指定，OutputStreamWriter(OutputStream, charset)
- 两个Stream：FileInputStream、FileOutputStream；
java.io.BufferedReader和java.io.BufferedWriter
- 初始化对象：
  - BufferedReader(Reader)
  - BufferedWriter(Writer)
- 按行读取、按行写入、追加换行：
  - BufferedReader.readLine() != null
  - BufferedWriter.write(String)
  - BufferedWriter.newLine()

按byte读写

字节，机器识别的内容；java.io.InputStream和java.io.OutputStream，具体几种方式：

java.io.FileInputStream和java.io.FileOutputStream；
- 读取：byteLen = FileInputStream.read(byte[] byteBuf)
- 循环条件：byteLen != -1
- 写入：FileOutputStream.write(byteBuf, 0, byteLen)
java.io.BufferedInputStream和java.io.BufferedOutputStream
- 初始化对象：
  - BufferedInputStream(InputStream)
  - BufferedOutputStream(OutputStream)
- 读写文件，具体参照FileInputStream和FileOutputStream；

思考：Buffered中详细的机制，特别是其中几个方法：mark()、skip()、reset()、ready()等等；

FileReader & FileWriter

java.io.FileReader和java.io.FileWriter，几点：

以character来读写文件；
default character encoding；
default byte-buffer size；

疑问：byte-buffer size什么东西？

程序的处理过程，几点：

新建实例：FileReader和FileWriter
为存储从FileReader中读取的内容，新建：
- char[] bufChar = new char[100]
- int bufLen = -1
循环读取和写入
- 终止条件：(bufLen = fileReader.read(bufChar)) != -1
- 写入新文件：fileWriter(bufChar, 0, bufLen)
刷新并关闭数据流：
- fileWriter.flush()
- fileWriter.close()
- fileReader.read()

核心代码：

File srcFile = new File(srcFilename);
File destFile = new File(destFilename);

FileReader srcFileReader = new FileReader(srcFile);
FileWriter destFileWriter = new FileWriter(destFile);

char[] bufChar = new char[1000];
int bufLen = -1;

while( (bufLen = srcFileReader.read(bufChar)) != -1 ){
	destFileWriter.write(bufChar, 0, bufLen);
	Arrays.fill(bufChar, '\0');
}

destFileWriter.flush();
destFileWriter.close();
srcFileReader.close();

完整示例代码如下：

package com.github.ningg;

import java.io.File;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.util.Arrays;

public class TestFile {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		
		String srcFilePath = "E:/2.log";
		String destFilePath = "E:/2char.log";
		
		File srcFile = new File(srcFilePath);
		File destFile = new File(destFilePath);
		
		FileReader fileReader = new FileReader(srcFile);
		FileWriter fileWriter = new FileWriter(destFile);
		
		char[] charArray = new char[1000];
		int charLen = -1;
		
		while ( (charLen = fileReader.read(charArray)) != -1) {
			System.out.println(Arrays.toString(charArray));
			fileWriter.write(charArray, 0, charLen);
			Arrays.fill(charArray, '\0');
		};
		
		fileWriter.flush();
		fileReader.close();
		fileWriter.close();
		
	}
}

疑问：上述FileReader.read()和FileWriter.write()，其中，write()本质是覆盖写，是否有追加写？

FileWriter.write(String filename)：
- 若filename对应文件不存在，则程序自动创建；
- 若filename对应文件为只读，则抛出异常；
- 若filename对应文件已被打开，并且OS限制只允许一个进程占用文件，则抛出异常；
FileWriter.write(String filename, boolean append)：
- boolean append字段，设置为true时，将以追加方式写入文件；
- 默认，以覆盖方式写入文件；

疑问：按照char的方式读写文件时，FileReader和FileWriter利用了默认的编码方式，通常是UTF-8；那，有没有按照char方式读写文件，同时可以指定charset的办法呢？

InputStreamReader & OutputStreamWriter

完整示例代码如下：

package com.github.ningg;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.util.Arrays;

public class InputStreamReaderAndOutputStreamWriter {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		
		String charset = "GBK";

		String srcFilepath = "E:/1.log";
		String destFilepath = "E:/1char.log";
		
		FileInputStream srcFileInputStream = new FileInputStream(srcFilepath);
		FileOutputStream destFileOutputStream = new FileOutputStream(destFilepath);
		
		InputStreamReader srcStreamReader = new InputStreamReader(srcFileInputStream, charset);
		OutputStreamWriter destStreamWriter = new OutputStreamWriter(destFileOutputStream, charset);
		
		char bufChar[] = new char[1000];
		int bufLen = -1;
		
		while( (bufLen = srcStreamReader.read(bufChar)) != -1 ){
			destStreamWriter.write(bufChar, 0, bufLen);
			System.out.println(Arrays.toString(bufChar));
			Arrays.fill(bufChar, '\0');
		}
		
		destStreamWriter.flush();
		destStreamWriter.close();
		srcStreamReader.close();
		
	}
}

BufferedReader & BufferedWriter

思考：BufferedReader和BufferedWriter的实现机制？

BufferedReader：
- 缓存空间：
  - BufferedReader(Reader)和BufferedReader(Reader, int bufSize)；
  - 默认buffer size：8192（8K char），能够满足大部分需要；
- 按行读取；
  - BufferedReader.readLine()：读取下一行的内容，不包含换行符；
  - readLine() == null为文章末尾；
BufferedWriter：
- 缓存空间：
  - BufferedWriter(Writer)和BufferedWriter(Writer, int bufSize)；
  - 默认buffer size：8192（8K char），能满足大部分需要；
- 写入数据：
  - BufferedWriter.wirte(String)：写入数据
  - 增加换行符：BufferedWriter.newLine()

完整示例代码如下：

package com.github.ningg;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;

public class BufferedReaderAndBufferedWriter {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		
		String srcFile = "E:/1.log";
		String destFile = "E:/lbuf.log";
		String charset = "GBK";
		
		FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(srcFile);
		FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(destFile);
		
		InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(fileInputStream, charset);
		OutputStreamWriter outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(fileOutputStream, charset);
		
		BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);
		BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(outputStreamWriter);
		
		String inputLine = null;
		
		while((inputLine = bufferedReader.readLine()) != null ){
			bufferedWriter.write(inputLine);
			bufferedWriter.newLine();
			System.out.println(inputLine);
		}
		
		bufferedWriter.flush();
		bufferedWriter.close();
		bufferedReader.close();
		
		fileOutputStream.flush();
		fileOutputStream.close();
		fileInputStream.close();
	}
}

思考：几个方法的作用，以及联系：

输出数据时，flush()：
- FileOutputStream：自身flush()
- FileWriter：本质，OutputStream.flush()
- OutputStreamWriter：本质，调用OutputStream.flush()
- BufferedWriter：本质，调用Writer.flush()
输出数据时，close()：
- FileOutputStream
- FileWriter
- OutputStreamWriter
- BufferedWriter
读取数据时，close()：
- FileInputStream
- FileReader
- InputStreamReader
- BufferedReader

小结：只要最高级的Reader、Writer、InputStream、OutputStream，完成flush\close，则无需向下递归；

备注：上述InputStream、OutputStream、Reader、Writer，之间关系的图形化表述；（TODO：需要一张图来表示其中的联系）

FileInputStream & FileOutputStream

完整示例代码如下：

package com.github.ningg;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Arrays;

public class FileInputStreamAndFileOutputStream {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		
		String srcFilepath = "E:/1.log";
		String destFilepath = "E:/1byte.log";
		
		FileInputStream srcInputStream = new FileInputStream(srcFilepath);
		FileOutputStream destOutputStream = new FileOutputStream(destFilepath);
		
		byte[] bufByte = new byte[1000];
		int bufLen = -1;
		
		while( (bufLen = srcInputStream.read(bufByte)) != -1 ){
			destOutputStream.write(bufByte, 0, bufLen);
			System.out.println(Arrays.toString(bufByte));
		}
		
		destOutputStream.flush();
		destOutputStream.close();
		srcInputStream.close();
		
	}
}

BufferedInputStream & BufferedOutputStream

完整示例代码如下：

package com.github.ningg;

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class BufferedInputStreamAndBufferedOutputStream {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		
		String srcFile = "E:/1.log";
		String destFile = "E:/1BufByte.log";
		
		FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(srcFile);
		FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(destFile);
		
		BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(fileInputStream);
		BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(fileOutputStream);
		
		byte[] byteBuf = new byte[1000];
		int byteLen = -1;
		
		while( (byteLen = bufferedInputStream.read(byteBuf)) != -1 ){
			bufferedOutputStream.write(byteBuf, 0, byteLen);
		}
		
		bufferedOutputStream.flush();
		bufferedOutputStream.close();
		bufferedInputStream.close();
		
	}
}

参考来源

TODO

几点：

Java Tutorials：Basic I/O，需要阅读一遍，当前没有阅读；
File相关的Stream机制，特别是，为什么有Reader、又有Stream？底层实现有什么差异？适用场景？
buffered机制中，skip、mark、reset等方法的用途？

原文地址：https://ningg.top/java-file/

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Java中文件读写

分析

文件读写的基本原理

分类：byte和char

按char读写

按byte读写

FileReader & FileWriter

InputStreamReader & OutputStreamWriter

BufferedReader & BufferedWriter

FileInputStream & FileOutputStream

BufferedInputStream & BufferedOutputStream

参考来源

TODO

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