Java講課筆記28：Path接口和Files工具類

零、本講學習目標

1、熟悉Path接口的基本使用

2、掌握Files工具類的基本使用

一、NIO概述（選講）

（一）NIO定義

從JDK 1.4開始，Java提供了一系列改進的用於處理輸入/輸出的新功能，這些新功能被稱之爲NIO（New I/O）。

• NIO採用內存映射文件的方式來處理輸入/輸出，它將文件或文件的一段區域映射到內存中，這樣就可以像訪問內存一樣來訪問文件了。
• 在NIO中，使用的是Channel（通道）和Buffer（緩衝器）。
• 數據總是從通道讀入緩衝器，或從緩衝器寫入通道。

（二）NIO相關包

• java.nio：主要包含各種與Buffer相關的類。
• java.nio.channels：主要包含與Channel和Selector（多線程相關選擇器）相關的類。
• java.nio.channels.spi：主要包含與Channel相關的服務提供者編程接口。
• java.nio.charset：主要包含與字符集相關的類。
• java.nio.charset.spi：主要包含與字符集相關的服務提供者編程接口。

（三）NIO三大核心

1、Buffer

Buffer本質是一個數組緩衝區，讀入或寫出到Channel中的所有對象都會先放在Buffer中。

2、Channel

Channel是對傳統的輸入/輸出的模擬，在NIO中，所有的數據都需要通過通道流的形式傳輸。

3、Selector

Selector用於監聽多個通道的事件（例如：連接打開、數據到達等），主要用於多線程處理。

（四）案例演示

1、演示字節緩衝區ByteBuffer的用法

• 字節緩衝區ByteBuffer繼承關係圖
  

• 字節緩衝區的重要屬性
  1）capacity（容量）：緩衝區容量，單位是字節（capacity>=0）
  2）limit（限制）：緩衝區限制（限定獲取元素的最大下標，limit<=capacity）
  3）position（位置）：緩衝區位置（position<limit）

• 字節緩衝區的重要方法
  1）allocate(int capacity)：分配緩衝區容量
  2）limit()：獲取緩衝區限制
  3）limit(int newLimit)：設置緩衝區限制
  4）position()：獲取緩衝區位置
  5）position(int newPosition)：設置緩衝區位置
  6）get()：從緩衝區position指定的位置獲取一個元素，然後position增加1。
  7）put(byte b)：往緩衝區寫入數據（字節數據），導致position變化
  8）putXXX(XXX x)：往緩衝區寫入數據（XXX類型數據），導致position變化

• 創建Example2801
  

2、演示文件通道FileChannel的用法

• 文件通道FileChannel概述
  
  （1）FileChannel是用於讀取、寫入、映射和操作文件的通道。 文件通道在其文件中有一個當前position，可對其進行查詢和修改。該文件本身包含一個可讀寫的長度可變的字節序列，並且可以查詢該文件的當前大小。寫入的字節超出文件的當前大小時，則增加文件的大小；截取該文件時，則減小文件的大小。文件可能還有某個相關聯的元數據，如訪問權限、內容類型和最後修改時間；此類未定義訪問元數據的方法。
  （2）FileChannel不能單獨創建，只能基於某一個流來創建。基於輸入流創建的文件通道只能進行讀操作，基於輸出流創建的文件通道只能進行寫操作。

• 創建Example2802
  

二、NIO.2概述

（一）NIO.2定義與特點

JDK 7引入了新的I/O API，對原有I/O API中的功能進行改進，這個改進之後的NIO就稱之爲NIO.2。

• 提供了全面的文件輸入/輸出以及文件系統的訪問與支持
• 新增了java.nio.file包及其子包
• 還提供基於異步Channel的輸入/輸出

（二）NIO.2提供的接口與工具類

通過前面的學習，我們知道，File雖然可以訪問文件系統，但是File類所提供的方法性能較低，大多數方法在出錯時僅返回失敗而不提供異常信息，不僅如此， File類還不能利用特定的文件系統的特性。爲了彌補這種不足，NIO.2提供了一個Path接口，該接口是一共用在文件系統中定位文件的對象，通常表示一個依賴於系統的文件路徑。除此之外，NIO.2還提供了Paths和Files兩個工具類，其中Paths類中提供了兩個返回Path的靜態方法，通過這兩個方法可以創建Path對象，而Files類中提供了大量的靜態方法來操作文件。

三、Path接口

（一）Path接口定義

Path接口是一個共用在文件系統中定位文件的對象，通常表示一個依賴於系統的文件路徑。NIO.2還提供了Paths和Files兩個工具類，其中Paths類中提供了兩個返回Path的靜態方法，通過這兩個方法可以創建Path對象。

（二）Path接口常用方法

方法聲明	功能描述
boolean endsWith(String other)	判斷當前路徑是否以指定的字符串結尾
Path getName(int index)	返回此路徑的名稱元素作爲路徑對象
int getNameCount()	返回路徑中名稱元素的數量
Path getParent()	返回父路徑，如果此路徑沒有父路徑，則返回null
Path getRoot()	返回該路徑的根組件作爲路徑對象，如果此路徑沒有根組件，則返回null
Path toAbsolutePath()	返回表示此路徑的絕對路徑的路徑對象
URI toUri()	返回表示此路徑的URI地址

（三）案例演示：演示Path接口的用法

• 創建Example2803
  

package net.hw.lesson28;

import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;

/**
 * 功能：演示Path接口用法
 * 作者：華衛
 * 日期：2020年05月29日
 */
public class Example2803 {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用Paths類獲取路徑對象
        Path path = Paths.get("d:/IdeaProjects/JavaDemo2020/src/net/hw/lesson28/Example2801.java");
        // 輸出路徑對象的信息
        System.out.println("path的根路徑：" + path.getRoot());
        System.out.println("path的父路徑：" + path.getParent());
        System.out.println("path的路徑名稱數：" + path.getNameCount());
        // 通過循環輸出路徑名稱
        for (int i = 0; i < path.getNameCount(); i++) {
            System.out.println("path[" + i + "] = " + path.getName(i));
        }
        System.out.println("path的文件名：" + path.getFileName());
        System.out.println("path的文件系統：" + path.getFileSystem());
        System.out.println("path的URI路徑：" + path.toUri());
        System.out.println("path的絕對路徑：" + path.toAbsolutePath());
    }
}

• 運行程序，查看結果
  
• 說明：首先使用Paths類的get()方法獲取Path對象，然後分別使用Path對象中的各種方法來輸出對象中的各種路徑信息。

四、Files工具類

（一）Files工具類概述

NIO.2針對文件操作除了Paths工具類與Path接口外，還提供了一個Files工具類，該類是一個操作文件的工具類，包含了大量的方法供用戶選用。

（二）Files工具類常用方法

方法聲明	功能描述
static Path createDirectories(Path dir, FileAttribute<?>… attrs)	創建多級文件目錄
static Path createFile(Path path, FileAttribute<?>… attrs)	創建一個新的空文件，如果文件已經存在，則創建失敗
static Path copy(Path source, Path target,CopyOption… options)	該方法將一個文件複製到目標文件，並使用選項參數指定如何執行復制
static List<String> readAllLines(Path path)	從文件中讀取所有行
static long size(Path path)	返回文件的大小（以字節爲單位）
static Stream<Path> list(Path dir)	將指定路徑轉換爲Stream流對象
static Path write(Path path, Iterable<? extends CharSequence> lines, OpenOption… options)	將文本行寫入文件，並傳入指定的寫入模式

（三）案例演示：演示Files工具類的用法

• 創建Example2804
  

package net.hw.lesson28;

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 功能：演示Files工具類的用法
 * 作者：華衛
 * 日期：2020年05月29日
 */
public class Example2804 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 利用Paths類創建一個目錄的路徑對象
        Path dirPath = Paths.get("D:/test/lzy/ied");

        // 根據路徑對象創建多級目錄（注意：File對象的mkdir()只能逐級創建目錄）
        Files.createDirectories(dirPath);
        // 提示用戶目錄創建成功
        System.out.println("恭喜，目錄[" + dirPath + "]創建成功！");

        // 利用Paths類創建一個文件的路徑對象
        Path filePath = Paths.get("D:/test/lzy/ied/freedom.txt");
        // 根據路徑對象創建文件
        Files.createFile(filePath);
        // 提示用戶文件創建成功
        System.out.println("恭喜，文件[" + filePath + "]創建成功！");

        // 創建List集合，並添加內容
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("生命誠可貴");
        list.add("愛情價更高");
        list.add("若爲自由故");
        list.add("兩者皆可拋");
        // 將集合內容寫入指定文件
        Files.write(filePath, list, StandardOpenOption.APPEND);

        // 讀取文件全部行
        List<String> lines = Files.readAllLines(filePath);
        System.out.println("文件大小：" + Files.size(filePath));
        System.out.println("文件行數：" + lines.size());
        System.out.println("文件內容：" + lines);
    }
}

• 運行程序，查看結果
  
• 再次運行程序，查看結果