java 文件操作(I/O流)（javaio流怎么读取文件）
一、文件操作技术演进
二、核心类对比分析
1. 传统IO vs NIO
特性 | java.io | java.nio |
数据流方向 | 单向流 | 通道双向传输 |
缓冲机制 | 需手动包装缓冲流 | 内置Buffer机制 |
非阻塞支持 | 不支持 | Selector非阻塞模型 |
元数据操作 | 有限 | 完整属性支持 |
符号链接处理 | 不支持 | 支持 |
文件系统操作 | 基础功能 | 高级文件树遍历 |
2. 主要工具类对比
类名 | 用途 | 典型方法 |
java.io.File | 传统文件元数据操作 | exists(), mkdir(), listFiles() |
java.nio.file.Path | NIO2路径操作核心类 | toAbsolutePath(), resolve() |
java.nio.file.Files | 文件操作工具类（推荐使用） | copy(), readAllLines(), walk() |
三、基础文件操作全解
1. 文件读写操作
文本文件处理
// 传统IO写法（需处理编码）
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(new FileInputStream("data.txt"), StandardCharsets.UTF_8))) {
String line;
while ((line = reader.readLine()) != null) {
process(line);
}
}
// NIO2改进写法（Java8+）
List<String> lines = Files.readAllLines(Paths.get("data.txt"), StandardCharsets.UTF_8);
Files.write(Paths.get("output.txt"), lines, StandardOpenOption.CREATE);二进制文件处理
// 小文件快速读写
byte[] fileContent = Files.readAllBytes(Paths.get("image.jpg"));
Files.write(Paths.get("copy.jpg"), fileContent);
// 大文件分块处理（内存优化）
try (InputStream is = new FileInputStream("large.dat");
OutputStream os = new FileOutputStream("copy.dat")) {
byte[] buffer = new byte[8192];
int bytesRead;
while ((bytesRead = is.read(buffer)) != -1) {
os.write(buffer, 0, bytesRead);
}
}2. 目录操作
// 创建多级目录
Path newDir = Paths.get("data/2023/08");
Files.createDirectories(newDir);
// 遍历目录树
try (Stream<Path> paths = Files.walk(Paths.get("."))) {
paths.filter(Files::isRegularFile)
.forEach(System.out::println);
}
// 文件搜索（Java8+）
PathMatcher matcher = FileSystems.getDefault()
.getPathMatcher("glob:**/*.{java,class}");
Files.walk(Paths.get("src"))
.filter(matcher::matches)
.forEach(System.out::println);四、NIO高级特性
1. 内存映射文件（大文件处理）
try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("huge.data", "rw");
FileChannel channel = raf.getChannel()) {
MappedByteBuffer buffer = channel.map(
FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, channel.size());
// 直接操作内存缓冲区
while (buffer.hasRemaining()) {
byte b = buffer.get();
// 处理字节数据
}
}2. 文件锁机制
try (FileChannel channel = FileChannel.open(Paths.get("data.lock"),
StandardOpenOption.WRITE)) {
FileLock lock = channel.tryLock();
if (lock != null) {
try {
// 执行排他操作
} finally {
lock.release();
}
}
}3. 异步IO（Java7+）
AsynchronousFileChannel asyncChannel = AsynchronousFileChannel.open(
Paths.get("async.data"), StandardOpenOption.READ);
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
asyncChannel.read(buffer, 0, buffer, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {
@Override
public void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {
// 处理读取完成
}
@Override
public void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {
// 处理异常
}
});五、最佳实践指南
1. 文件操作规范
- 路径处理：使用Paths.get()代替字符串拼接
- 异常处理：捕获FileSystemException及其子类
- 资源释放：优先使用try-with-resources
- 符号链接：使用Files.isSymbolicLink()检测
2. 性能优化技巧
// 缓冲区大小选择（经验值）
int bufferSize = 64 * 1024; // 64KB
try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(
new FileInputStream("large.iso"), bufferSize)) {
// 读取操作
}
// 并行处理文件（Java8+）
Files.list(Paths.get("input"))
.parallel()
.forEach(this::processFile);3. 安全注意事项
// 路径注入防护
String userInput = "malicious/../../etc/passwd";
Path safePath = Paths.get("baseDir").resolve(userInput).normalize();
if (!safePath.startsWith(Paths.get("baseDir"))) {
throw new SecurityException("非法路径访问");
}
// 文件权限控制
Set<PosixFilePermission> perms = EnumSet.of(
OWNER_READ, OWNER_WRITE, GROUP_READ);
Files.setPosixFilePermissions(Paths.get("secret.txt"), perms);六、特殊场景处理
1. 临时文件管理
// 自动删除临时文件
Path tempFile = Files.createTempFile("data_", ".tmp");
try {
// 使用临时文件
} finally {
Files.deleteIfExists(tempFile); // 显式删除
}
// 使用ShutdownHook删除
Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> {
try {
Files.delete(tempFile);
} catch (IOException e) {
logger.error("临时文件删除失败", e);
}
}));2. 文件监控（WatchService）
try (WatchService watcher = FileSystems.getDefault().newWatchService()) {
Path dir = Paths.get("monitor");
dir.register(watcher,
ENTRY_CREATE,
ENTRY_DELETE,
ENTRY_MODIFY);
while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
WatchKey key = watcher.take();
for (WatchEvent<?> event : key.pollEvents()) {
Path changedFile = (Path) event.context();
System.out.println("文件变更: " + changedFile);
}
key.reset();
}
}七、常见问题解决方案
Q1：如何正确比较文件内容？
// 高效比较大文件（Java12+）
long mismatch = Files.mismatch(Paths.get("file1"), Paths.get("file2"));
if (mismatch == -1L) {
System.out.println("文件内容完全相同");
}
// 传统MD5校验方法
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
try (InputStream is = Files.newInputStream(file)) {
byte[] buffer = new byte[8192];
int len;
while ((len = is.read(buffer)) != -1) {
md.update(buffer, 0, len);
}
}
byte[] digest = md.digest();Q2：如何处理中文文件名乱码？
// 指定文件系统编码
Path path = Paths.get("中文目录");
String fileName = new String(path.getFileName().toString().getBytes("GBK"), "ISO-8859-1");
// 统一使用UTF-8编码
System.setProperty("sun.jnu.encoding", "UTF-8");
System.setProperty("file.encoding", "UTF-8");Q3：如何高效复制大文件？
// NIO零拷贝技术（推荐）
try (FileChannel source = FileChannel.open(src, StandardOpenOption.READ);
FileChannel dest = FileChannel.open(dst, StandardOpenOption.WRITE)) {
dest.transferFrom(source, 0, source.size());
}
// Java9优化版
Files.copy(src, dest, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);八、扩展工具推荐
1. Apache Commons IO
// 文件工具类
FileUtils.copyFile(srcFile, destFile);
List<String> lines = FileUtils.readLines(file, "UTF-8");
// 目录监控
FileAlterationMonitor monitor = new FileAlterationMonitor(5000);
FileAlterationObserver observer = new FileAlterationObserver("watchDir");
observer.addListener(new FileAlterationListenerAdaptor() {
@Override
public void onFileCreate(File file) {
// 处理新建文件
}
});2. Java ZIP压缩
try (ZipOutputStream zos = new ZipOutputStream(new FileOutputStream("out.zip"))) {
Files.walk(Paths.get("compressDir"))
.filter(Files::isRegularFile)
.forEach(path -> {
ZipEntry entry = new ZipEntry(path.toString());
zos.putNextEntry(entry);
Files.copy(path, zos);
zos.closeEntry();
});
}掌握Java文件操作的关键要点：
- 优先使用NIO2（Files和Paths）API
- 正确处理字符编码和换行符差异
- 针对文件规模选择合适处理方式
- 严格管理资源释放和异常处理
- 重要操作添加事务回滚机制
建议在项目中：
- 统一文件操作工具类
- 建立文件路径白名单机制
- 对大文件操作实施监控和日志记录
- 定期进行文件系统安全审计
