概述
在早期的 Java 版本中，文件 IO 操作功能一直相对较弱，主要存在以下问题：
- 缺乏对现代文件系统的支持：只提供的基础的文件操作，不支持很多现代的文件系统
- API 不够直观：文件操作的 API 设计相对较为复杂和冗长，使用体验感很差
- 对于大文件处理和并发性能不够：简单的 I/O 模型，没有充分利用现代硬件的性能优势，而且还有很多同步的问题
但 Java 在后期版本中引入了 java.nio.file 库来提高 Java 对文件操作的能力。还增加的流的功能，似乎使得文件变成更好用了。所以本章，我们就来主要介绍 java.nio.file 中常用的类和模块，大致如下：
- Path 路径：Paths 模块和 Path 工具类介绍
- Files 文件：File 和 FileSystems 工具类介绍
- 文件管理服务：WatchService 、PathMatcher 等等文件服务
Path 路径
java.nio.file.Paths 和 java.nio.file.Path 类在 Java NIO 文件 I/O 框架中用于处理文件系统路径。以下是对它们的简单介绍：
Paths模块：Paths模块提供了一些静态方法来创建Path对象，Path对象表示文件系统中的路径。例如，可以使用Paths.get()方法创建一个Path对象，这个对象表示一个文件路径。Path类：Path类代表一个文件系统中的路径，它提供了一系列的方法来操作文件路径。例如，可以使用Path.toAbsolutePath()方法获取一个绝对路径，或者使用Path.getParent()方法获取路径的父路径。
关于跨平台：Path 对象可以工作在不同操作系统的不同文件系统之上，它帮我们屏蔽了操作系统之间的差异
以下是一些简单使用场景示例：
代码语言：javascript复制import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
public class PathExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个绝对路径
Path absolutePath = Paths.get("C:\Users\phoenix\file.txt"); // 这里传入 "example\file.txt" 创建的相对路径
System.out.println("Absolute path: " absolutePath);
// 获取父路径
System.out.println("Parent path: " absolutePath.getParent());
// 获取文件名
System.out.println("File name: " absolutePath.getFileName());
// 获取根路径
System.out.println("Root path: " absolutePath.getRoot());
// 合并路径
Path resolvePath = Paths.get("C:\Users\phoenix").resolve("file.txt");
System.out.println("Merged path:" resolvePath);
}
}
输出结果：
代码语言：javascript复制Absolute path: C:Usersphoenixfile.txt
Parent path: C:Usersphoenix
File name: file.txt
Root path: C:
Merged path:C:Usersphoenixfile.txt
从这里你不仅可以看出关于 Paths 和 Path 类对于文件路径的一些操作方法的使用，还能看得出我使用的是 Windows 操作系统。还有更多的用法可以查看官方的 API 文档，这里就不过多赘述了。
Files 文件
java.nio.file.Files 类是 Java NIO 文件包中的一个实用工具类，它提供了一系列静态方法，可以让你方便地执行文件系统中的各种操作，例如文件的创建、删除、复制、移动、读取和写入等。例如，可以使用 Files.exists() 方法检查一个文件是否存在，或者使用 Files.createDirectory() 方法创建一个新目录。
以下是一些简单使用场景示例：
代码语言：javascript复制import java.io.IOException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.nio.file.*;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class PathExample {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Path path = Paths.get("example.txt");
// 1：检查文件是否存在
boolean exists = Files.exists(path);
System.out.println("File exists: " exists);
if (!exists) {
// 2：不存在则创建文件
Files.createFile(path);
}
// 3：复制一个文件
Path target = Paths.get("example2.txt");
Files.copy(path, target, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);
// 4：创建目录
Path newDirectory = Paths.get("example");
Files.createDirectories(newDirectory);
// 4：移动文件：将 example2.txt 移动到 example 目录下
Files.move(target, newDirectory.resolve("example2.txt"), StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);
// 5：删除文件和目录
Files.delete(newDirectory.resolve("example2.txt"));
Files.delete(newDirectory); // 只能删除空目录
// 6：将字节数组写入文件
Files.write(path, "Hello World".getBytes());
// 7：将文本行序列写入文件
List<String> lines = Arrays.asList("Line 1", "Line 2", "Line 3");
Files.write(path, lines, StandardCharsets.UTF_8, StandardOpenOption.CREATE);
// 8：读取文件，并且打印所有行
Files.readAllLines(path, StandardCharsets.UTF_8).forEach(System.out::println);
}
}
输出结果：
代码语言：javascript复制File exists: true
Line 1
Line 2
Line 3
也可以在项目根目录下查看文件：
以上代码示例展示了如何使用 Files 类进行常见的文件操作。在实际项目中，您可以根据需要组合使用这些方法来满足您的需求。
补充：
Files.delete 函数只能删除空目录，这个设计是有意为之的，因为递归地删除文件和目录可能是一个非常危险的操作，尤其是当您不小心删除了一个包含重要数据的目录时。如果您想删除一个包含子目录和文件的目录，您需要先递归地删除目录中的所有子目录和文件，然后再删除目录本身。可以借助 Files.walkFileTree 遍历文件目录，然后调用 Files.delete 即可。
FileSystems 文件系统
FileSystems 类提供了一组静态方法来访问和操作默认文件系统（通常是操作系统的本地文件系统）以及其他文件系统实现。以下是一个简单的示例：
public class FileSystemsExample {
public static void main(String[] args) {
// 获取默认文件系统
FileSystem fileSystem = FileSystems.getDefault();
// 获取文件系统的路径分隔符
String pathSeparator = fileSystem.getSeparator();
System.out.println("Path separator: " pathSeparator);
// 获取文件系统的根目录
for (Path root : fileSystem.getRootDirectories()) {
System.out.println("Root directory: " root);
}
// 使用文件系统创建一个 path 路径对象
Path path = fileSystem.getPath("path", "to", "file.txt");
System.out.println(path);
// 是否只读
System.out.println("is read only ?: " fileSystem.isReadOnly());
// 文件系统的提供者
System.out.println("provider: " fileSystem.provider());
}
}
输出结果：
代码语言：javascript复制Path separator:
Root directory: C:
pathtofile.txt
is read only ?: false
provider: sun.nio.fs.WindowsFileSystemProvider@5b480cf9
FileSystem 工具类的方法并不多，可以参考它的 API，但通过 FileSystem 可以创建 WatchService 和 PathMatcher 子类
WatchService 文件监控
WatchService 是一个文件系统观察者，基于 FileSystem 创建，主要用于监控文件系统事件（如创建、修改、删除文件或目录）。它可以帮助我们实时地检测和处理文件系统中的变化。如果你的业务中有需要监控文件变化的场景，你可能会需要用到它，例如：
- 文件上传
- 实时备份
- 热加载配置
以下是一个简单的示例：
代码语言：javascript复制import java.io.IOException;
import java.nio.file.*;
public class WatchServiceExample {
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
// 创建 WatchService
WatchService watchService = FileSystems.getDefault().newWatchService();
// 注册监听指定的目录
Path dir = Paths.get("C:\Users\phoenix");
dir.register(watchService, StandardWatchEventKinds.ENTRY_CREATE, StandardWatchEventKinds.ENTRY_MODIFY, StandardWatchEventKinds.ENTRY_DELETE);
while (true) {
// 获取并处理事件
WatchKey key = watchService.take();
for (WatchEvent<?> event : key.pollEvents()) {
System.out.println("Event: " event.kind() " - " event.context());
}
// 重置 key，继续监听
if (!key.reset()) {
break;
}
}
watchService.close();
}
}
启动以上程序，程序就会监控我当前系统的用户目录，当我在用户目录创建文件并且编辑，删除，程序会输出以下内容：
代码语言：javascript复制Event: ENTRY_CREATE - 新建 文本文档.txt
Event: ENTRY_DELETE - 新建 文本文档.txt
Event: ENTRY_CREATE - helloWorld.txt
Event: ENTRY_MODIFY - helloWorld.txt
Event: ENTRY_MODIFY - helloWorld.txt
Event: ENTRY_MODIFY - helloWorld.txt
Event: ENTRY_DELETE - helloWorld.txt
PathMatcher 文件匹配
PathMatcher 是一个文件路径匹配接口，它可以帮助我们在遍历文件系统时，根据特定规则过滤出符合条件的文件或目录。它可以使用多种匹配语法（如 glob 和 regex），使得处理文件名或目录名的模式变得更加灵活和高效。PathMatcher 的使用场景包括：
- 文件过滤：在搜索文件时，我们可能需要根据文件名或目录名的模式来过滤结果
- 批量操作：当我们需要对文件系统中的一组文件或目录执行批量操作时，PathMatcher 可以帮助我们找到符合特定规则的文件或目录
- 目录监控：可以结合 WatchService 对目录监控，然后通过 PathMatcher 过滤找出我们想要文件，如：.log 文件的创建，修改等
以下是一个简单示例代码：
代码语言：javascript复制import java.io.IOException;
import java.nio.file.*;
import java.util.stream.Stream;
public class PathMatcherExample {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建 PathMatcher，使用 glob 语法：匹配所有以 .tmp 结尾的文件（临时文件）
FileSystem fileSystem = FileSystems.getDefault();
PathMatcher matcher = fileSystem.getPathMatcher("glob:*.tmp");
// 在指定目录，找到匹配的文件，然后进行删除
try (Stream<Path> walk = Files.walk(Paths.get("path/to/directory"))) {
walk.filter(path -> matcher.matches(path.getFileName())).forEach(path -> {
System.out.println(path.getFileName());
try {
Files.delete(path);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
});
}
}
}
上面的示例程序是通过 PathMatcher 匹配 .tmp 结尾的临时文件，然后进行删除的示例，结合 PathMatcher 可以轻松的完成一个清理临时文件的小程序。
读文件内容
上面的示例都是操作文件和目录，这里介绍一下如何读文件的内容，为了方便演示读取文件，先在 path/to/file.txt 相对目录下创建一个示例文本：
Java is a high-level programming language.
Python is an interpreted, high-level programming language.
JavaScript is a scripting language for Web development.
C is a general-purpose programming language.
Rust is a systems programming language.
读文件主要用到 Files 类的两个方法：
readAllLines()方法：一次性加载，主要用于读取小到中等的文件lines()方法：逐行读取，适用于大文件
小文件
readAllLines() 适用于读取小到中等大小的文件，因为它会将整个文件内容加载到内存中，这个方法适用于在读取文件内容后立即处理整个文件的情况。使用示例：
public class LinesExample {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 读取全部文件
List<String> lines = Files.readAllLines(Paths.get("path/to/file.txt"), StandardCharsets.UTF_8);
// 对文件内容进行处理
Map<String, Long> wordFrequency = lines.stream()
.flatMap(line -> Arrays.stream(line.split("\s ")))
.map(String::toLowerCase)
.collect(Collectors.groupingBy(word -> word, Collectors.counting()));
System.out.println("Word Frequency:");
wordFrequency.forEach((word, count) -> System.out.printf("%s: %d%n", word, count));
}
}
大文件
lines() 方法：使用场景：适用于读取大型文件，因为它不会一次性将整个文件内容加载到内存中。通过使用 Java 8 的 Stream API，可以在读取文件内容时同时处理每一行，从而提高处理效率。使用示例：
public class LinesExample {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Path filePath = Paths.get("path/to/file.txt");
// 逐行读取，并且在内容进行处理
Stream<String> lines = Files.lines(filePath);
Map<String, Long> wordFrequency = lines
.skip(3) // 跳过前 3 行
.flatMap(line -> Arrays.stream(line.split("\s ")))
.map(String::toLowerCase)
.collect(Collectors.groupingBy(word -> word, Collectors.counting()));
System.out.println("Word Frequency:");
wordFrequency.forEach((word, count) -> System.out.printf("%s: %d%n", word, count));
lines.close();
}
}
输出结果：
代码语言：javascript复制Word Frequency:
rust: 1
a: 2
c : 1
systems: 1
language.: 2
is: 2
programming: 2
general-purpose: 1
总结
在过去，java.io 包主要负责处理文件 I/O。但是它存在一些问题，例如性能不佳、API 不直观、文件元数据操作困难等。为了解决这些问题，后期的 Java 版本引入了新的 java.nio.file 库。现在 java.nio.file 已经成为处理文件 I/O 的首选库。Path、Files、FileSystem 等工具类，可以更方便快捷的访问和操作文件系统。目前大多数的开发人员普遍认为 java.nio.file 比传统的 java.io 包更直观且易于使用。虽然 java.nio.file 库已经非常成熟，但是随着操作系统和文件系统的发展，我们仍然可以期待在未来的 Java 版本中看到它的一些扩展和改进。
