Java文件编程

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  • NIO
  • NIO.2
  • 总结

Java文件编程

传统IO

传统IO (java.io包)的主要类：

• FileInputStream/FileOutputStream - 字节流
• FileReader/FileWriter - 字符流
• BufferedReader/BufferedWriter - 缓冲流
• File - 文件/目录操作

文件读取和写入：

• 字节流：File + FileInputStream/FileOutputStream + byte[]
  • FileInputStream/FileOutputStream构造函数创建时可以传入File 和String
• 字符流：File + FileReader/FileWriter + BufferedReader/BufferedWriter
  • FileReader/FileWriter构造函数创建时可以传入File 和String
• File：File对象作为参数传递给流构造函数。负责文件/目录的创建、删除、重命名、属性查询等管理操作。

优点：

1. 简单易用，学习曲线平缓

2. 广泛的兼容性，所有Java版本都支持

3. 适合简单的文件操作场景

4. 明确的异常处理（IOException）

缺点：

1. 阻塞IO模型，性能较低
2. 缺乏高级功能（如文件锁、内存映射等）
3. 缓冲区管理需要手动处理
4. 目录遍历功能较弱

NIO

NIO提供了更现代、更高效的文件操作方式，特别适合处理大文件和高并发场景。

NIO (java.nio包Jdk 1.4)的主要类：

• FileChannel - 文件通道
• ByteBuffer - 缓冲区
• Charset - 字符编码处理

文件读取和写入：

• 使用FileChannel进行高性能读写
  • FileChannel基础操作：FileChannel + ByteBuffer + 文件（可以是String传递路径、也可以是NIO.2的Files + Paths + Path）
  • 内存映射文件（Memory Mapped Files）：FileChannel + MappedByteBuffer + 文件（可以是String传递路径、也可以是NIO.2的Files + Paths + Path）

优点：

1. 非阻塞IO（对于网络IO），文件IO使用更高效的通道

2. 内存映射文件，提高大文件读写性能。MappedByteBuffer

3. 文件锁机制

   • FileLock lock = channel.lock(); // 获取文件锁

4. 聚集写入（Gathering Write）

   channel.write(buffer数组);

5. 分散读取（Scattering Read）

   channel.read(buffer数组);

缺点：

1. API相对复杂，学习曲线较陡
   Path path = Paths.get("file.txt");
   BasicFileAttributes attrs = Files.readAttributes(path, BasicFileAttributes.class);

2. 某些操作异常信息不够明确

3. 缓冲区管理需要更多关注

4. 对于简单操作可能显得繁琐

NIO.2

NIO.2提供了现代化、功能丰富的文件操作API，是当前Java文件处理的首选方案。

NIO.2 不是取代 NIO，而是在 NIO 基础上的增强，两者可以协同工作。

NIO.2 (Java 7+)的主要增强：

• Files - 工具类，提供静态方法
• Paths - 路径操作
• Path - 路径表示
• WatchService - 文件系统监视
• FileVisitor - 目录遍历接口
• FileSystem - 文件系统操作

文件读取和写入：

• 使用Files类进行读写
  • 字符读写：Files + Paths + Path + List
  • 字节读写：Files + Paths + Path + byte[]
• 使用BufferedReader/BufferedWriter（NIO版本）
  • BufferedReader/BufferedWriter：Files + Paths + Path + BufferedReader/BufferedWriter
• 与NIO协同工作：Files + Paths + Path + FileChannel + ByteBuffer

优点：

1. 更强大的Files工具类
   List lines = Files.readAllLines(Paths.get("file.txt"));
   Files.copy(source, target, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);
2. 更好的目录遍历支持
   try (Stream paths = Files.walk(Paths.get("dir"))) {
   paths.filter(Files::isRegularFile)
   .forEach(System.out::println);
   }

缺点：

1. 学习曲线较陡，概念复杂，API庞大
2. 内存使用问题：大文件读取的内存压力
3. 性能开销：小文件操作可能更慢

总结

• 简单性优先：传统IO（适合初学者、简单场景）
• 性能优先：NIO Channel（适合大文件、高性能需求）
• 功能优先：NIO.2 Files类（适合现代应用开发）
• 兼容性考虑：根据项目环境和团队技能选择

特性	传统IO (java.io)	NIO (java.nio)	NIO.2 (java.nio.file)
引入版本	Java 1.0	Java 1.4	Java 7
编程模型	阻塞IO	非阻塞IO + 选择器	异步IO + 完整文件系统API
核心概念	流(Stream)	通道(Channel) + 缓冲区(Buffer)	Path + Files工具类
性能	一般	较高	最高
易用性	简单	复杂	简单（高级API）
功能完整性	基础	中等	完整

根据需求选择技术：

需求场景	推荐技术	理由
简单文本读写	NIO.2的Files类	代码简洁，功能完善
大文件处理	NIO的FileChannel	高性能，内存映射支持
二进制文件	NIO的ByteBuffer	精确控制，性能优秀
目录遍历	NIO.2的Files.walk()	功能强大，使用简单
文件监视	NIO.2的WatchService	传统IO不支持此功能
网络编程	NIO的Selector	非阻塞IO，高并发
兼容老系统	传统IO	最大兼容性

简单总结

1. 传统IO：适合简单场景、老项目维护、学习基础概念
2. NIO：适合高性能需求、大文件处理、网络编程
3. NIO.2：适合新项目开发、复杂文件操作、现代API需求

现代Java开发推荐优先使用NIO.2，它在易用性、功能和性能之间取得了最佳平衡。只有在特定性能需求或兼容性要求时，才考虑使用传统IO或基础NIO。