20. Java - Потоки ввода/вывода, файлы и каталоги



Пакет java.io содержит почти каждый класс, который может потребоваться вам для совершения ввода и вывода в Java. Все данные потоки представлены потоком ввода и адресом вывода. Поток в пакете java.io осуществляет поддержку различных данных, таких как примитивы, объекты, локализированные символы и т.д.

Потоки

Потоки в Java определяются в качестве последовательности данных. Существует два типа потоков:

  • InPutStream – поток ввода используется для считывания данных с источника.
  • OutPutStream – поток вывода используется для записи данных по месту назначения.

Java this, ключевое слово this в Java, ключевое слово this, this, Java

Java предоставляет сильную, но гибкую поддержку в отношении ввода/вывода, связанных с файлами и сетями, однако в данном руководстве рассмотрены лишь базовые функции, связанные с потоками и вводом/выводом. Рассмотрим далее по порядку наиболее распространенные примеры.

Байтовый поток

Потоки байтов в Java используются для осуществления ввода и вывода 8-битных байтов. Не смотря на множество классов, связанных с потоками байтов, наиболее распространено использование следующих классов: FileInputStream и FileOutputStream. Ниже рассмотрен пример, иллюстрирующий использование данных двух классов для копирования из одного файла в другой.

Примечание по примеру: чтобы скопировать файл, необходимо в папке проекта создать файл file.txt с любым или пустым содержимым.

Пример

import java.io.*;
public class FileCopy {

   public static void main(String args[]) throws IOException {  
      FileInputStream fileIn = null;
      FileOutputStream fileOut = null;

      try {
         fileIn = new FileInputStream("file.txt");
         fileOut = new FileOutputStream("copied_file.txt");
         
         int a;
	// Копирование содержимого файла file.txt
         while ((a = fileIn.read()) != -1) {
            fileOut.write(a); // Чтение содержимого файла file.txt и запись в файл copied_file.txt
         }
      }finally {
         if (fileIn != null) {
            fileIn.close();
         }
         if (fileOut != null) {
            fileOut.close();
         }
      }
   }
}

Теперь рассмотрим файл file.txt со следующим содержимым:

Содержимое файла file.txt

В качестве следующего шага необходимо скомпилировать java-программу и выполнить ее, что позволит создать файл copied_file.txt с тем же содержимым, что имеется в file.txt. Таким образом, разместим обозначенный код в файле FileCopy.java и выполним следующее действие:

$javac FileCopy.java
$java FileCopy

Символьные потоки

Потоки байтов в Java позволяют произвести ввод и вывод 8-битных байтов, в то время как потоки символов используются для ввода и вывода 16-битного юникода. Не смотря на множество классов, связанных с потоками символов, наиболее распространено использование следующих классов: FileReader и FileWriter. Не смотря на тот факт, что внутренний FileReader использует FileInputStream, и FileWriter использует FileOutputStream, основное различие состоит в том, что FileReader производит считывание двух байтов в конкретный момент времени, в то время как FileWriter производит запись двух байтов за то же время.

Мы можем переформулировать представленный выше пример, в котором два данных класса используются для копирования файла ввода (с символами юникода) в файл вывода.

Примечание по примеру: чтобы скопировать файл, необходимо в папке проекта создать файл file.txt с любым или пустым содержимым.

Пример

import java.io.*;
public class FileCopy {

   public static void main(String args[]) throws IOException {
      FileReader fileIn = null;
      FileWriter fileOut = null;

      try {
         fileIn = new FileReader("file.txt");
         fileOut = new FileWriter("copied_file.txt");
         
         int a;
         while ((a = fileIn.read()) != -1) {
            fileOut.write(a);
         }
      } finally {
         if (fileIn != null) {
            fileIn.close();
         }
         if (fileOut != null) {
            fileOut.close();
         }
      }
   }
}

Теперь рассмотрим файл file.txt со следующим содержимым:

Содержимое файла file.txt

В качестве следующего шага необходимо скомпилировать программу и выполнить ее, что позволит создать файл copied_file.txt с тем же содержимым, что имеется в file.txt. Таким образом, разместим обозначенный код в файле FileCopy.java и выполним следующее действие:

$javac FileCopy.java
$java FileCopy

Стандартные потоки

Все языки программирования обеспечивают поддержку стандартного ввода/вывода, где программа пользователя может произвести ввод посредством клавиатуры и осуществить вывод на экран компьютера. Если вы знакомы с языками программирования C либо C++, вам должны быть известны три стандартных устройства STDIN, STDOUT и STDERR. Аналогичным образом, Java предоставляет следующие три стандартных потока:

  • Стандартный ввод – используется для перевода данных в программу пользователя, клавиатура обычно используется в качестве стандартного потока ввода, представленного в виде System.in.
  • Стандартный вывод – производится для вывода данных, полученных в программе пользователя, и обычно экран компьютера используется в качестве стандартного потока вывода, представленного в виде System.out.
  • Стандартная ошибка – используется для вывода данных об ошибке, полученной в программе пользователя, чаще всего экран компьютера служит в качестве стандартного потока сообщений об ошибках, представленного в виде System.err.

Ниже представлена простая программа, которая создает InputStreamReader для чтения стандартного потока ввода, до введения пользователем "q":

Пример

import java.io.*;
public class ReadConsole {

   public static void main(String args[]) throws IOException {
      InputStreamReader inStRe = null;

      try {
         inStRe = new InputStreamReader(System.in);
         System.out.println("Введите символы, символ 'q' для выхода.");
         char a;
         do {
            a = (char) inStRe.read();
            System.out.print(a);
         } while(a != 'q');
      }finally {
         if (inStRe != null) {
            inStRe.close();
         }
      }
   }
}

Разместим представленный выше код в файле ReadConsole.java и попробуем скомпилировать и выполнить его согласно тому, как это представлено в следующей программе. Данная программа продолжает чтение и вывод одного и того же символа до нажатия 'q':

$javac ReadConsole.java
$java ReadConsole
Введите символы, 'q' для выхода.
proglang.su
proglang.su
q
q

Чтение и запись файла

Как было указано выше, поток представляет собой последовательность данных. InputStream используется для считывания данных с источника, OutputStream служит для записи данных по месту назначения.

Ниже представлена иерархия классов для управления потоками Ввода и Вывода.

Java иерархия классов, чтение файла в Java, запись файла в Java, Java, потоки ввода/вывода, потоки ввода в Java, потоки вывода в Java

В данном уроке нам предстоит рассмотреть два важных потока: FileInputStream и FileOutputStream.

Поток FileInputStream – чтение из файла

Данный поток используется в Java для чтения данных из файла. Объекты могут быть созданы при использовании ключевого слова new, доступны несколько типов конструкторов.

Представленный конструктор использует имя файла в качестве потока с целью создания объекта входного потока для считывания файла:

InputStream a = new FileInputStream("D:/myprogramm/java/test");

Представленный ниже конструктор использует объектный файл с целью создания объекта входного потока для чтения файла. Сперва мы создаем объектный файл при использовании метода File() следующим образом:

File a = new File("D:/myprogramm/java/test");
InputStream a = new FileInputStream(a);

Теперь, получив объект InputStream, следует ознакомиться со следующим перечнем вспомогательных методов, которые могут быть использованы для считывания потока либо выполнения иных операций в потоке.

Метод и описание
1 public void close() throws IOException{}
Данный метод в Java закрывает выходной файловый поток. Освобождает какие-либо системные ресурсы, связанные с файлом. Выдает IOException.
2 protected void finalize()throws IOException {}
Данный метод выполняет очистку соединения с файлом. Позволяет удостовериться в вызове закрытого метода данного выходного файлового потока при отсутствии каких-либо ссылок на данный поток. Выдает IOException.
3 public int read(int r)throws IOException{}
Данный метод осуществляет в Java считывание заданных байтов данных из InputStream. Возврат данных типа int. Возврат следующего байта данных, в конце файла будет произведен возврат к -1.
4 public int read(byte[] r) throws IOException{}
Данный метод производит считывание байтов r.length из входного потока в массив. Возврат общего числа считанных байтов. В конце файла будет произведен возврат к -1.
5 public int available() throws IOException{}
Выдает число байтов, которые могут быть считаны из входного файлового потока. Возврат данных типа int.

Существуют также другие доступные входные потоки, более детальные сведения о которых представлены по следующим ссылкам (ссылки временно неактивны):

Поток FileOutputStream – создание и запись файла

В Javа FileOutputStream используется для создания файла и последующей записи в него. Поток создаст файл в случае его отсутствия перед его открытием для вывода.

Далее представлены два конструктора, которые могут быть задействованы при создании объекта FileOutputStream.

Представленный конструктор использует имя файла в качестве строки с целью создания объекта входного потока для записи файла в Java:

OutputStream a = new FileOutputStream("D:/myprogramm/java/test") 

Представленный ниже конструктор использует объектный файл с целью создания объекта выходного потока для записи файла. Сперва мы создаем объектный файл при использовании метода File() следующим образом:

File a = new File("D:/myprogramm/java/test");
OutputStream a = new FileOutputStream(a);

Теперь, получив объект OutputStream, следует ознакомиться со следующим перечнем вспомогательных методов, которые могут быть использованы для записи потока либо выполнения иных операций в потоке.

Метод и описание
1 public void close() throws IOException{}
Данный метод в Java закрывает выходной файловый поток. Освобождает какие-либо системные ресурсы, связанные с файлом. Выдает IOException.
2 protected void finalize()throws IOException {}
Данный метод выполняет очистку соединения с файлом. Позволяет удостовериться в вызове закрытого метода данного выходного файлового потока при отсутствии каких-либо ссылок на данный поток. Выдает IOException.
3 public void write(int w)throws IOException{}
Данный метод осуществляет запись заданного байта в выходной поток.
4 public void write(byte[] w)
Запись байтов w.length из указанного массива байтов в OutputStream.

Существуют также другие доступные выходные потоки, более детальные сведения о которых представлены по следующим ссылкам (ссылки временно неактивны):

Пример

В следующем примере представлены InputStream и OutputStream – потоки для чтения, создания и записи файла:

import java.io.*;
public class File {

   public static void main(String args[]) {
   
      try {
         char c[] = {'a','b','c'};
         OutputStream output = new FileOutputStream("file.txt"); // Создание текстового файла
         for(int i = 0; i < c.length; i++) {
            output.write(c[i]); // Запись каждого символа в текстовый файл
         }
         output.close();
     
         InputStream input = new FileInputStream("file.txt");
         int size = input.available();

         for(int j = 0; j < size; j++) {
            System.out.print((char)input.read() + " "); // Чтение текстового файла посимвольно
         }
         input.close();
      }catch(IOException e) {
         System.out.print("Exception");
      }	
   }
}

Представленный выше java-код создаст файл file.txt и пропишет заданные символы в формате char. То же самое будет выводиться на экран стандартного вывода.

Навигация по файловой системе и вводу/выводу

Существует ряд других классов, которые нам предстоит рассмотреть с целью ознакомления с основами навигации в файловой системе и вводу/выводу.

  • File Class
  • FileReader Class
  • FileWriter Class

Каталоги в Java

В Java каталог представлен Файлом, который может содержать список других файлов и каталогов. Используя объект File, вы можете создать каталог, прокрутить список файлов, представленных в каталоге. Для получения более детальных сведений, ознакомьтесь с перечнем всех методов, которые могут быть вызваны из объекта File, будучи связанными с каталогами.

Создание каталогов

Существуют два служебных метода File, которые могут быть использованы для создания каталогов:

  • Метод mkdir() позволяет создать папку в Java, возвращая значение true при успехе операции, и false в случае сбоя. Сбой свидетельствует о том, что путь указанный в объекте File уже существует, либо что каталог не может быть создан в связи с тем, что полный путь еще не существует.
  • Метод mkdirs() создает каталог и все вышестоящие каталоги.

В следующем примере представлено создание папки "/java/proglang/newdir":

Пример

import java.io.File;
public class CreateDirectory {

   public static void main(String args[]) {
      String nameDir = "/java/proglang/newdir";
      File a = new File(nameDir);
      
      // Создание на диске папки и всех вышестоящих каталогов
      a.mkdirs();
   }
}

Скомпилируйте и выполните следующий код для создания каталога "/java/proglang/newdir".

Примечание − Java автоматически формирует разделители пути в UNIX и Windows с учетом соглашений. При использовании косой черты (/) при работе с Java в системе Windows, производится корректное разрешение пути.

Список файлов в папке

Метод list(), представленный объектом File, может быть использован для предоставления перечня всех файлов и каталогов, имеющихся в заданной папке, в следующем виде:

Пример

import java.io.File;
public class ReadDirectory {

   public static void main(String[] args) {
      File pathDir = null;
      String[] pathsFilesAndDir;
  
      try {      
         // Создание нового объекта file
         pathDir = new File("/NetBeans 8.2/Projects/ReadDirectory/ReadDirectory/"); // Обязательно должен существовать указанный каталог на диске, иначе программа выдаст ошибку

         // Массив файлов и папок
         pathsFilesAndDir = pathDir.list();

         for(String path:pathsFilesAndDir) {
            // Вывод списка файлов и каталогов
            System.out.println(path);
         }
      }catch(Exception e) {
         // Если произошла ошибка
         e.printStackTrace();
      }
   } 
}

Вследствие этого будет получен следующий результат, основанный на каталогах и файлах, доступных в вашем каталоге /NetBeans 8.2/Projects/ReadDirectory/ReadDirectory/:

build
build.xml
manifest.mf
nbproject
src
ReadDirectory