Java IO 与文件系统：File 类与流操作详解

在 Java 编程中，IO（输入输出）操作是处理文件和数据流的核心部分。本文将围绕文件系统、硬盘存储、Java 的 File 类以及 InputStream 和 OutputStream 的使用进行详细总结，帮助读者全面掌握 Java IO 编程的核心知识。

一、IO、存储与文件系统基础

1. 存储设备与硬盘

硬盘：计算机的主要存储设备，分为机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。
存储单位：字节（Byte）、千字节（KB）、兆字节（MB）、g字节（GB）等。
读写速度：SSD 的读写速度远高于 HDD，但价格更贵。

2. 文件系统

文件系统：操作系统用于管理文件和目录的机制，常见的有 NTFS（Windows）、EXT4（Linux）、APFS（macOS）。
文件与目录：文件是数据的集合，目录是文件的容器。
路径：文件或目录在文件系统中的位置，分为绝对路径和相对路径。

二、Java 中的 `File` 类

File 类是 Java 中用于表示文件和目录路径名的抽象表示。它可以用于创建、删除、重命名文件和目录，以及查询文件属性。

1. 创建 `File` 对象

java

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File file = new File("example.txt"); // 相对路径
File dir = new File("/path/to/directory"); // 绝对路径

2. 常用方法

方法	作用
`exists()`	判断文件或目录是否存在。
`isFile()`	判断是否为文件。
`isDirectory()`	判断是否为目录。
`createNewFile()`	创建新文件。
`mkdir()`	创建单级目录。
`mkdirs()`	创建多级目录。
`delete()`	删除文件或空目录。
`listFiles()`	返回目录下的文件和子目录。
`getPath()`	获取文件或目录的路径。
`getAbsolutePath()`	获取文件或目录的绝对路径。
`getName()`	获取文件或目录的名称。
`length()`	获取文件大小（字节数）。

示例：遍历目录

java

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File dir = new File("/path/to/directory");
if (dir.isDirectory()) {for (File file : dir.listFiles()) {System.out.println(file.getName());}
}

三、Java 中的流操作

Java 的 IO 流分为字节流和字符流，本文重点介绍字节流（InputStream 和 OutputStream）。

1. `InputStream`（字节输入流）

InputStream 是所有字节输入流的基类，用于从数据源（如文件、网络）读取字节数据。

常用方法

方法	作用
`read()`	读取一个字节，返回 -1 表示结束。
`read(byte[] b)`	读取字节到数组，返回实际读取的字节数。
`close()`	关闭流，释放资源。

示例：读取文件内容

java

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try (InputStream in = new FileInputStream("example.txt")) {byte[] buffer = new byte[1024];int bytesRead;while ((bytesRead = in.read(buffer)) != -1) {System.out.write(buffer, 0, bytesRead);}
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

2. `OutputStream`（字节输出流）

OutputStream 是所有字节输出流的基类，用于将字节数据写入目标（如文件、网络）。

常用方法

方法	作用
`write(int b)`	写入一个字节。
`write(byte[] b)`	写入字节数组。
`flush()`	刷新缓冲区，强制写入数据。
`close()`	关闭流，释放资源。

示例：写入文件内容

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try (OutputStream out = new FileOutputStream("example.txt")) {String data = "Hello, World!";out.write(data.getBytes());out.flush();
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

3. 缓冲流（BufferedInputStream/BufferedOutputStream）

为了提高 IO 性能，Java 提供了缓冲流，通过在内存中缓存数据，减少对底层设备的直接操作。

示例：使用缓冲流

java

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try (InputStream in = new BufferedInputStream(new FileInputStream("example.txt"));OutputStream out = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("output.txt"))) {byte[] buffer = new byte[1024];int bytesRead;while ((bytesRead = in.read(buffer)) != -1) {out.write(buffer, 0, bytesRead);}
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}