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Java NIO 学习笔记（五）----路径、文件和管道 Pat

2018-12-02  本文已影响29人  czwbig

目录：
Java NIO 学习笔记（一）----概述，Channel/Buffer
Java NIO 学习笔记（二）----聚集和分散，通道到通道
Java NIO 学习笔记（三）----Selector
Java NIO 学习笔记（四）----文件通道和网络通道
Java NIO 学习笔记（五）----路径、文件和管道 Path/Files/Pipe
Java NIO 学习笔记（六）----异步文件通道 AsynchronousFileChannel
Java NIO 学习笔记（七）----NIO/IO 的对比和总结

Path 接口和 Paths 类

Path 接口是 NIO2（AIO） 的一部分，是对 NIO 的更新，Path 接口已添加到 Java 7 中，完全限定类名是 java.nio.file.Path 。

Path 实例表示文件系统中的路径。 路径可以指向文件或目录，路径可以是绝对的或相对的。在某些操作系统中，不要将文件系统路径与环境变量中的 path 路径相混淆。 java.nio.file.Path 接口与路径环境 path 变量无关。

在许多方面，java.nio.file.Path 接口类似于 java.io.File 类，但存在一些细微差别。 但在许多情况下，可以使用 Path 接口替换 File 类的使用。

创建 Path 对象

可以使用名为 Paths.get() 的 Paths 类（java.nio.file.Paths）中的静态方法创建 Path 实例，get()方法是 Path 实例的工厂方法，一个示例如下：

public class PathExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用绝对路径创建
        Path absolutePath = Paths.get("D:\\test\\1.txt");
        // 使用相对路径创建
        Path relativePath = Paths.get("D:\\test", "1.txt");
        System.out.println(absolutePath.equals(relativePath)); // ture
    }
}

注意路径分隔符在 Windows 上是“\”，在 Linux 上是 “/”。

Paths 类只有2个方法：

方法 描述
static Path get(String first, String... more) 将路径字符串或在连接时形成路径字符串的字符串序列转换为路径。
static Path (URI uri) 将给定URI转换为路径对象。

Path 接口部分方法：

方法 描述
boolean endsWith(Path other) 测试此路径是否以给定路径结束。
boolean equals(Object other) 取决于文件系统的实现。一般不区分大小写，有时区分。 不访问文件系统。
Path normalize() 返回一个路径，该路径消除了冗余的名称元素，比如'.'， '..'
Path toAbsolutePath() 返回表示该路径的绝对路径的路径对象。
File toFile() 返回表示此路径的 File 对象。
String toString() 返回的路径字符串使用默认名称分隔符分隔路径中的名称。

Files

NIO 文件类(java.nio.file.Files)为操作文件系统中的文件提供了几种方法，File 类与 java.nio.file.Path 类一起工作，需要了解 Path 类，然后才能使用 Files 类。

判断文件是否存在

static boolean exists(Path path, LinkOption... options)

options 参数用于指示，在文件是符号链接的情况下，如何处理该符号链接，默认是处理符号链接的。其中 LinkOption 对象是一个枚举类，定义如何处理符号链接的选项。整个类只有一个 NOFOLLOW_LINKS; 常亮，代表不跟随符号链接。

createDirectory(Path path) 创建目录

Path output = Paths.get("D:\\test\\output");
Path newDir = Files.createDirectory(output);
// Files.createDirectories(output); // 这个方法可以一并创建不存在的父目录
System.out.println(output == newDir); // true
System.out.println(Files.exists(output)); // true

如果创建目录成功，则返回指向新创建的路径的 Path 实例，此实例和参数是同一个实例。
如果该目录已存在，则抛出 FileAlreadyExistsException 。 如果出现其他问题，可能会抛出IOException ，例如，如果所需的新目录的父目录不存在。

复制文件

一共有 3 个复制方法：

static long copy(Path source, OutputStream out)；
static Path copy(Path source, Path target, CopyOption... options)；
static long copy(InputStream in, Path target, CopyOption... options)

其中 CopyOption 选项可以选择指定复制模式，一般是其子枚举类 StandardCopyOption 提供选项，有 3 种模式，第二个参数是可变形参，可以多个组合一起使用：

  1. ATOMIC_MOVE :原子复制，不会被线程调度机制打断的操作；一旦开始，就一直运行到结束;
  2. COPY_ATTRIBUTES ：同时复制属性，默认是不复制属性的;
  3. REPLACE_EXISTING ：重写模式，会覆盖已存在的目的文件;

一个例子如下：

Path sourcePath = Paths.get("D:\\test\\source.txt"); // 源文件必须先存在
Path desPath = Paths.get("D:\\test\\des.txt"); // 目的文件可以不存在
Files.copy(sourcePath, desPath); // 默认情况，如果目的文件已存在则抛出异常
Files.copy(sourcePath, desPath, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING); // 覆盖模式

注意：复制文件夹的时候，只能复制空文件夹，如果文件夹非空，需要递归复制，否则只能得到一个空文件夹，而文件夹里面的文件不会被复制。

移动文件/文件夹

只有 1 个移动文件或文件夹的方法：

static Path move(Path source, Path target, CopyOption... options);

如果文件是符号链接，则移动符号链接本身，而不是符号链接指向的实际文件。
和移动文件一样，也存在第三个可选参数 CopyOption ，参考上述。如果移动文件失败，可能会抛出 IOException，例如，如果文件已存在于目标路径中，并且遗漏了覆盖选项，或者要移动的源文件不存在等。

和复制文件夹不一样，如果文件夹里面有内容，复制只会复制空文件夹，而移动会把文件夹里面的所有东西一起移动过去，以下是一个移动文件夹的示例:

// 移动 s 目录到一个不存在的新目录
Path s = Paths.get("D:\\s");
Path d = Paths.get("D:\\test\\test");
Files.createDirectories(d.getParent());
Files.move(s, d);

和 Linux mv 命令一样，重命名文件与移动文件方式相同，移动文件还可以将文件移动到不同的目录并可以同时更改其名称。 另外 java.io.File 类也可以使用它的 renameTo() 方法来实现移动文件，但现在 java.nio.file.Files 类中也有文件移动功能。

删除文件/文件夹

static void delete(Path path);
static boolean deleteIfExists(Path path); // 如果文件被此方法删除则返回 true

如果文件是目录，则该目录必须为空才能删除。

Files.walkFileTree() 静态方法

删除和复制文件夹的时候，如果文件夹为空，那么会删除失败或者只能复制空文件夹，此时可以使用 walkFileTree() 方法进行遍历文件树，然后在 FileVisitor 对象的 visitFile() 方法中执行删除或复制文件操作。
Files 类有 2 个重载的 walkFileTree() 方法，如下：

static Path walkFileTree(Path start,
                                FileVisitor<? super Path> visitor)；

static Path walkFileTree(Path start,
                                Set<FileVisitOption> options,
                                int maxDepth,
                                FileVisitor<? super Path> visitor)；

将 Path 实例和 FileVisitor 作为参数，walkfiletree() 方法可以递归遍历目录树。Path 实例指向要遍历的目录。在遍历期间调用 FileVisitor ，首先介绍 FileVisitor 接口：

public interface FileVisitor<T> {
    
    FileVisitResult preVisitDirectory(T dir, BasicFileAttributes attrs) throws IOException;

    FileVisitResult visitFile(T file, BasicFileAttributes attrs) throws IOException;
    
    FileVisitResult visitFileFailed(T file, IOException exc) throws IOException;
    
    FileVisitResult postVisitDirectory(T dir, IOException exc) throws IOException;
}

必须自己实现 FileVisitor 接口，并将其实现的实例传递给 walkFileTree() 方法。在目录遍历期间，将在不同的时间调用 FileVisitor 实现的 4 个方法，代表对遍历到的文件或目录进行什么操作。如果不需要使用到所有方法，可以扩展 SimpleFileVisitor 类，该类包含 FileVisitor 接口中所有方法的默认实现。

Files.walkFileTree(inputPath, new FileVisitor<Path>() {
    // 访问文件夹之前调用此方法
    @Override
    public FileVisitResult preVisitDirectory(Path dir, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
        System.out.println("pre visit dir:" + dir);
        return FileVisitResult.CONTINUE;
    }

    // 访问的每个文件都会调用此方法，只针对文件，不会对目录执行
    @Override
    public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
        return FileVisitResult.CONTINUE;
    }

    // 访问文件失败会调用此方法，只针对文件，不会对目录执行
    @Override
    public FileVisitResult visitFileFailed(Path file, IOException exc) throws IOException {
        return FileVisitResult.CONTINUE;
    }

    // 访问文件夹之后会调用此方法
    @Override
    public FileVisitResult postVisitDirectory(Path dir, IOException exc) throws IOException {
        return FileVisitResult.CONTINUE;
    }
});

这四个方法都返回一个 FileVisitResult 枚举实例。FileVisitResult 枚举包含以下四个选项：

通过返回其中一个值，被调用的方法可以决定文件遍历时接下来应该做什么。

搜索文件

walkFileTree() 方法还可以用于搜索文件，下面这个例子扩展了 SimpleFileVisitor 来查找一个名为 input.txt 的文件：

Path rootPath = Paths.get("D:\\test");
String fileToFind = File.separator + "input.txt";

Files.walkFileTree(rootPath, new SimpleFileVisitor<Path>() {
    @Override
    public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
        String fileString = file.toAbsolutePath().toString();
        System.out.println("pathString: " + fileString);

        if (fileString.endsWith(fileToFind)) {
            System.out.println("file found at path: " + fileString);
            return FileVisitResult.TERMINATE;
        }
        return FileVisitResult.CONTINUE;
    }
});

同理，删除有内容的目录时，可以重写 visitFile() 方法，并在里面执行删除文件操作，重写 postVisitDirectory() 方法，并在里面执行删除目录操作即可。

Files 类中的其他方法

Files 类包含许多其他有用的函数，例如用于创建符号链接，确定文件大小，设置文件权限等的函数。有关java.nio.file.Files 类的详细信息，请查看 JavaDoc

管道 Pipe

Pipe 是两个线程之间的单向数据连接。管道有 source 通道和一个 sink 通道，将数据写入 sink 通道，就可以从 source 通道读取该数据。
以下是管道原理的说明：

image

使用管道进行读取数据

先看一个完整的例子：

public class PipeExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Pipe pipe = Pipe.open();
        Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink(); // sink 通道写入数据
        String data = "some string";

        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(32);
        buffer.clear();
        buffer.put(data.getBytes());

        buffer.flip(); // 反转缓冲区，准备被读取
        while (buffer.hasRemaining()) {
            sinkChannel.write(buffer); // 将 Buffer 的数据写入 sink 通道
        }

        Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source(); // 源通道读取数据
        ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(32);
        int bytesRead = sourceChannel.read(readBuffer); // 返回值代表读取了多少数据
        System.out.println("Read: " + bytesRead); // Read: 11

        System.out.println(new String(readBuffer.array())); // some string
    }
}

如上代码，首先要创建管道，打开管道之后是使用同一个管道对象获取对应的 sink 通道和 source 通道的，这会自动地将两个通道连接起来，作为对比，在标准 IO 管道中是分别创建读管道和写管道，然后在构造器中或者使用pipe1.connect(pipe2) 方法来连接起来，如下：

PipedOutputStream output = new PipedOutputStream();

PipedInputStream input = new PipedInputStream();
input.connect(output);
// 或者使用如下1行代码，可以代替上面2行代码来连接2个管道
//PipedInputStream input = new PipedInputStream(output);
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