和低效 IO 說再見，回頭補一波 Java 7 的 NIO.2 特性

其實在這之前已經寫過一篇關於 Java 7 的新特性文章了，那篇文章主要介紹了 Java 7 的資源自動關閉、Switch String 實現原理、異常捕獲 try-catch、新的二進制書寫方式等，具體的內容也可以看下當初的這篇文章（補一波 Java 7 語法特性）。而在那篇文章裏唯獨沒有介紹到 Java 7 中對於 IO 操作的更新，而這部分恰好又是非常重要的一部分，該還的總是要還的，現在補上。

看完這篇文章你會了解到：

抽象文件路徑操作方式，直觀方便少 BUG。
高效的文件操作方式，寫入讀取複製文件僅需一行。
快速獲取不同系統下的文件屬性。
遍歷目錄下文件和目錄的多種方式，且十分高效。
反應式事件通知，監測文件變化。

在 Java 7 中，加強了文件操作相關功能，也就是新的 java.nio.file 包裏的內容，它提供了諸如文件路徑抽象、文件目錄流、目錄樹、文件屬性和變化監視服務等功能，可以大幅度提高我們對於文件的操作。

文件路徑

在 Java 7 之前對文件路徑的操作都是以字符串的操作，使用時你需要把一個字符串直接扔進去，直接使用字符串操作是低效的，比如你要拼接父路徑和子目錄，你只能進行字符串的拼接。而且拼接這個本身操作就丟失了它作爲文件路徑的含義。另外使用字符串進行各種路徑操作很有可能由於拼寫錯誤而出現各種問題。

Java 7 的到來讓這一切變的不一樣了，它提供了 Path 接口用來表示路徑的抽象，然後提供了一系列對於路徑的操作方法，讓這一切變得如此簡單。

爲了方便的創建 Path 對象，又提供了Paths 工具類，如何使用讓我們先睹爲快。

一切都從 Path path = Paths.get("/Users/darcy/java/"); 獲取一個 Path 對象開始。

Path path = Paths.get("/Users/darcy/java/");
System.out.println("完整路徑：" + path.toString());

Path pathParent = path.getParent();
System.out.println("父級路徑：" + pathParent.toString());

Path pathRoot = path.getRoot();
System.out.println("根目錄：" + pathRoot.toString());

int pathNameCount = path.getNameCount();
System.out.println("目錄深度：" + pathNameCount);

Path pathIndex3 = path.getName(2);
System.out.println("第三級目錄：" + pathIndex3);

Path subPath = path.subpath(1, 3);
System.out.println("第1級目錄到第三級目錄（包左不包右）：" + subPath.toString());

// resolveSibling 從當前目錄父目錄開始拼接目錄
Path pathResolveSibling = path.resolveSibling("PathDemo.java");
System.out.println("父目錄開始拼接參數：" + pathResolveSibling.toString());

// resolve 把當前路徑當作父路徑，參數作爲子目錄或者文件
Path pathResolve = Paths.get("/Users/darcy/java/").resolve("PathDem.java");
System.out.println("當前目錄拼接後的目錄：" + pathResolve.toString());

// 參數路徑相對於主體路徑的相對路徑
Path path1 = Paths.get("/Users/darcy/");
Path path2 = Paths.get("/Users/darcy/java/PathDemo.java");
Path path3 = path1.relativize(path2);
System.out.println("相對路徑：" + path3.toString());

/* 輸出結果
完整路徑：/Users/darcy/java
父級路徑：/Users/darcy
根目錄：/
目錄深度：3
第三級目錄：java
第1級目錄到第三級目錄（包左不包右）：darcy/java
父目錄開始拼接參數：/Users/darcy/PathDemo.java
當前目錄拼接後的目錄：/Users/darcy/java/PathDem.java
相對路徑：java/PathDemo.java
*/

可以看到上面代碼裏除了創建 Path 對象時輸入了一次路徑，後續的操作都是使用 Path 中的方法進行操作的，在此之前你可能需要各種字符串截取拼接，十分繁瑣。

文件操作

還記得初學 Java IO 時，文件複製有多種寫法，但是不管是哪一種，寫起來都需要不少的代碼，而且還需要考慮複製時的性能。讀取文件那就更不用說了，定義各種讀取和接收變量，各種驗證。現在不一樣了，不僅文件操作非常方便，而且像文件複製和讀取等常用操作都可以一行搞定。

使用過於簡單，直接代碼。

// 如果文件不存在，則創建一個文件
Path path = Paths.get("test.txt");
Path pathBackup = Paths.get("test_bak.txt");
Path pathLink = Paths.get("test.txt.link");
Path pathDir = Paths.get("dir");

// 已存在則刪除
Files.deleteIfExists(path);
Files.deleteIfExists(pathBackup);
Files.deleteIfExists(pathLink);
Files.deleteIfExists(pathDir);

// 創建文件寫入內容
Path file = Files.createFile(path);
Files.write(path, "關注公衆號：未讀代碼".getBytes());
Files.write(path, System.lineSeparator().getBytes(), StandardOpenOption.APPEND);
Files.write(path, "歡迎加我微信：wn8398".getBytes(), StandardOpenOption.APPEND);
System.out.println("創建文件：" + file.toString());

// 創建文件鏈接
pathLink = Files.createLink(pathLink, path);
System.out.println("創建文件：" + pathLink.toString());

// 創建目錄
Path directory = Files.createDirectory(pathDir);
System.out.println("創建目錄：" + directory.toString());

// 文件複製
Files.copy(path, pathBackup);
System.out.println("複製文件: " + path + " --> " + pathBackup);

// 讀取文件
List<String> lines = Files.readAllLines(pathBackup);
for (String line : lines) {
    System.out.println("文件讀取：" + line);
}

上面展示了 Files 類的文件創建、刪除、寫入、拷貝、讀取的寫法，都是隻有一行代碼。

文件屬性

和路徑操作類似，Java 7 也提供了文件屬性的抽象，增加了一系列文件屬性的操作工具類。這部分代碼在 java.nio.file.attribute 包內。它抽象出了一個 AttributeView 作爲所有屬性視圖的父接口，然後用它的子類 Fi leAttributeView 表示文件視圖，用子類 FileOwnerAttributeView 表示文件所有者的屬性視圖。前者屬性如文件的創建時間、修改時間、是否目錄等信息，後者則包含文件的相關信息。爲了兼容不同的操作系統，Java 7 還提供了不同實現，如 DosFileAttributeView 視圖，很明顯他是爲 Windows 操作系統準備的。

使用起來過於簡單，直接代碼奉上。

Path path = Paths.get("/Users/darcy/git/jdk-feature/README.md");
BasicFileAttributeView fileAttributeView = Files.getFileAttributeView(path, BasicFileAttributeView.class);
BasicFileAttributes basicFileAttributes = fileAttributeView.readAttributes();
FileTime creationTime = basicFileAttributes.creationTime();
FileTime lastModifiedTime = basicFileAttributes.lastModifiedTime();
FileTime lastAccessTime = basicFileAttributes.lastAccessTime();
System.out.println("創建時間：" + creationTime);
System.out.println("上次修改時間：" + lastModifiedTime);
System.out.println("上次訪問時間：" + lastAccessTime);

boolean directory = basicFileAttributes.isDirectory();
boolean regularFile = basicFileAttributes.isRegularFile();
boolean symbolicLink = basicFileAttributes.isSymbolicLink();
System.out.println("是否目錄：" + directory);
System.out.println("是否普通文件：" + regularFile);
System.out.println("是否符號鏈接：" + symbolicLink);

long size = basicFileAttributes.size();
System.out.println("文件大小：" + size);

PosixFileAttributeView linuxFileAttributeView = Files.getFileAttributeView(path, PosixFileAttributeView.class);
UserPrincipal owner = linuxFileAttributeView.getOwner();
System.out.println("文件歸屬用戶:" + owner.getName());

示例代碼運行後得到如下輸出。

創建時間：2020-09-06T13:35:14Z
上次修改時間：2020-09-06T13:35:14.649261371Z
上次訪問時間：2020-09-06T13:35:14.680968254Z
是否目錄：false
是否普通文件：true
是否符號鏈接：false
文件大小：3636
文件歸屬用戶:darcy

文件列表流

在 Java 7 之前遍歷文件目錄和文件，你應該會選擇 File 類的 listFiles 方法。

// 文件直接遍歷，不會遍歷子目錄
String pathString = "/Users/darcy/project/mylab/src/main/java/com/wdbyte/java";
File file = new File(pathString);
File[] listFiles = file.listFiles();
for (File tempFile : listFiles) {
    System.out.println("file list: " + tempFile.getAbsolutePath());
}

這種遍歷方式看起來也是十分優雅的，可是這種方式在面對大量文件時，效率會變的很低。所以 Java 7 也對此進行了改進，引入了 DirectoryStream 文件列表流。它可以進行漸進式的文件遍歷，每次讀取一定數量，降低遍歷時的性能開銷，但是 DirectoryStream 遍歷時只會遍歷它的直接目錄和文件，不會遞歸的遍歷子目錄。下面是它的遍歷寫法。

String pathString = "/Users/darcy/project/mylab/src/main/java/com/wdbyte/java";
// Path 直接遍歷方式，不會遍歷子目錄
try (DirectoryStream<Path> directoryStream = Files.newDirectoryStream(Paths.get(pathString))) {
    for (Path pathTemp : directoryStream) {
        System.out.println("DirectoryStream: " + pathTemp);
    }
}

// Path 直接遍歷方式 - 篩選 .class 文件
try (DirectoryStream<Path> directoryStream = Files.newDirectoryStream(Paths.get(pathString), "*.java")) {
    for (Path pathTemp : directoryStream) {
        System.out.println("DirectoryStream file type is class : " + pathTemp);
    }
}

這裏擴展一下，在 Java 8 中對 Files 類進行了增強，引入了 Java 8 的 Lambda 表達式，增加了 walk 方法，遍歷文件也有異曲同工之妙（下面的例子中用到了 Lambda 表達式）。

// 遍歷所有目錄和子目錄
Stream<Path> pathStream = Files.walk(Paths.get("/Users/darcy/project/mylab/src/main/java/com/wdbyte"));
pathStream.forEach(pathTemp -> {
    System.out.println("Stream: " + pathTemp.toString());
});

// 遍歷所有目錄和子目錄 - 篩選 java 文件
pathStream = Files.walk(Paths.get("/Users/darcy/project/mylab/src/main/java/com/wdbyte"));
pathStream
    .filter(pathTemp -> pathTemp.toString().endsWith(".java"))
    .forEach(pathTemp -> {
        System.out.println("Stream filter java: " + pathTemp.toString());
    });

文件監視

文件監視，也就是可以動態的監測指定目錄的文件或者內容的變化，應用場景很多，比如熱部署時檢查 class 文件是否更新，或者每當有文件進來時就進行操作。在這之前你只能通過循環調用 listFiles 並與上次的調用結果對比才可以找到文件的變化，而現在可以通過通知的方式進行反應式的邏輯處理，一切變的簡單了。

被監視的對象要實現 Watchable 接口，然後通過 register 方法註冊到監視服務 WatchService 接口的實現，同時指定要監視的事件類型。

// 創建
StandardWatchEventKinds.ENTRY_CREATE,
// 刪除
StandardWatchEventKinds.ENTRY_DELETE,
// 更新
StandardWatchEventKinds.ENTRY_MODIFY

具體怎麼使用呢？通過下面這個例子看下代碼如何實現，下面的代碼對文件夾 /Users/darcy/test 進行監測，註冊的感興趣事件是創建、刪除、更新操作。

WatchService watchService = FileSystems.getDefault().newWatchService();
Path path = Paths.get("/Users/darcy/test");
path.register(watchService,
    StandardWatchEventKinds.ENTRY_CREATE,
    StandardWatchEventKinds.ENTRY_DELETE,
    StandardWatchEventKinds.ENTRY_MODIFY);

while (true) {
    WatchKey watchKey = watchService.take();
    // 獲取事件類型
    for (WatchEvent<?> pollEvent : watchKey.pollEvents()) {
        // 具體的事件上下文信息
        Path tempPath = (Path)pollEvent.context();
        Kind<?> kind = pollEvent.kind();
        if (kind.name().equals(StandardWatchEventKinds.ENTRY_CREATE.name())) {
            System.out.println("創建了一個文件：" + tempPath.toString());
        }
        if (kind.name().equals(StandardWatchEventKinds.ENTRY_DELETE.name())) {
            System.out.println("刪除了一個文件：" + tempPath.toString());
        }
        if (kind.name().equals(StandardWatchEventKinds.ENTRY_MODIFY.name())) {
            System.out.println("修改了一個文件：" + tempPath.toString());
        }
    }
    // 事件處理完畢後要進行 reset 才能繼續監聽事件
    watchKey.reset();
    // 取消監視
    // watchKey.cancel();
}

註冊事件監聽後，通過一個循環，調用 take() 方法獲取事件結果，得到事件後再判斷事件類型進行日誌輸出。我啓動後進行了簡單測試，下面是日誌輸出。

# 下面是我的操作
➜  test pwd 
/Users/darcy/test
➜  test touch test.txt # 創建文件
➜  test vim test.txt # 修改文件
➜  test rm test.txt # 刪除文件
# 得到的日誌輸出
創建了一個文件：test.txt
創建了一個文件：.test.txt.swp
修改了一個文件：test.txt
刪除了一個文件：.test.txt.swp
刪除了一個文件：test.txt

因爲使用 vim 編輯，所以有臨時的 swp 文件生成和自動刪除，也被監測到了。

往期 Java 新特性系列文章：

最後的話

文章已經收錄在 Github.com/niumoo/JavaNotes ，歡迎Star和指教。更有一線大廠面試點，Java程序員需要掌握的核心知識等文章，也整理了很多我的文字，歡迎 Star 和完善，希望我們一起變得優秀。

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文件路徑

文件操作

文件屬性

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