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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：
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：
absolute path: c:\users\phoenix\file.txt parent path: c:\users\phoenix file name: file.txt root path: c:\ merged path:c:\users\phoenix\file.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：
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 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：
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：
path separator: \ root directory: c:\ path\to\file.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：
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：
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：
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 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 lines = files.readalllines(paths.get("path/to/file.txt"), standardcharsets.utf_8);
// 对文件内容进行处理
map 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 lines = files.lines(filepath);
map 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：
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。
