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17.IO、文件、NIO【草案三】

（这一个章节将讲到Java里面比较重要的一个章节，这里说一句抱歉，因为最近换工作的原因，一直没有时间继续书写教程，不过接下来我会一直坚持写下去的哈，希望大家能够支持。这个章节主要涉及到常用的文件读写，包括高级的文件IO内容——java.nio，因为这些内容在如今的一些项目里面也属于相当常见的一部分，如果有什么遗漏或者笔误的话，希望读者来Email告知：[email protected]，谢谢！这一部分篇幅可能比前边章节长很多，也是为了保证能够将Java里面IO和文件操作部分内能写的都写入，如果有遗漏希望读者来Email，概念上有混淆的地方请告知，里面有些内容参考了一些原文数据进行了翻译以及思考注解。）
本章目录：

1.IO类相关内容
2.文件和目录
3.文件高级操作
【Jar文档的读写(.jar)】
　　JAR文件介绍：
　　JAR文件格式是以流行的ZIP文件格式为基础，用于将许多文件聚集压缩到一个文件里面，与ZIP文件不同的是，JAR文件不仅用于压缩和发布，而且还用于部署和封装库、组件和插件程序，并可被像编译器和JVM这样的工具直接使用。在JAR文件中包含特殊的文件，如manifests和部署描述符，用来只是工具如何处理特定的JAR文件。
　　JAR文件的作用如下：
  • 用于发布和使用类库
  • 作为应用程序和扩展的构建单元
  • 作为组件、applet或者插件程序的部署单位
  • 用于打包与组件相关联的辅助资源
　　JAR文件格式提供了许多优势和功能，其中很多是传统的压缩格式如ZIP或者TAR所没有提供的，包括：
  • 安全性：可以对JAR文件内容加上数字化签名，这样，能够识别签名的工具就可以有选择地为您授予软件安全特权，这是其他文件做不到的，它还可以检测代码是否被篡改过
  • 减少下载时间：如果一个Applet捆绑到一个JAR文件中，那么浏览器就可以在一个HTTP事务中下载这个Applet的类文件和相关资源，而不是对每一个文件打开一个新连接
  • 压缩：JAR格式允许您压缩文件以提高存储效率
  • 传输平台扩展：Java扩展框架（Java Extensions Framework）提供向Java核心平台添加功能的方法，这些扩展是用JAR文件打包的（Java 3D和JavaMail就是扩展的例子）
  • 包密封：存储在JAR文件中的包可以选择进行密封，以增强版本一致性和安全性，密封一个包意味着包中的所有类都必须在同一个JAR文件中找到
  • 包版本控制：一个JAR文件可以包含有关它所包含的文件的数据，如厂商和版本信息
  • 可移植性：处理JAR文件的机制就是Java核心平台API的标准部分
　　META-INF目录：
　　大多数JAR文件包含一个META-INF目录，它用于存储包和扩展的配置数据，如安全性和版本信息，Java 2平台识别并解释META-INF目录中的下述文件和目录，以便配置应用程序、扩展应用和类装载器：
  • MANIFEST.MF：这个manifest文件定义了与扩展和包相关的数据源
  • INDEX.LIST：这个文件由jar工具的新选项-i生成，它包含在应用程序或者扩展中定义的包的位置信息，它是JarIndex实现的一部分，并且由类装载器装载过程。
  • XXX.SF：这个是JAR文件的签名文件。占位符XXX表示了签名者
  • XXX.DSA：与签名文件相关联的签名程序块文件，它存储了用于签名JAR文件的公共签名
　　Pack200类：
　　Pack200类的全名为：java.util.jar.Pack200，这个类是JDK 1.5过后才有的类，该类主要作用是针对JAR文件进行高效压缩，该类的实现是根据Java类特有的结构——合并常量池、去掉误用信息、保存内联数据结构、使用变量长度编码、选择优化的代码类型进行二次压缩来实现高效压缩。但是该类是针对Java类进行压缩的，所以对普通文件的压缩和普通压缩软件没有什么两样，但是对于Jar文件却能轻易达到10-40%的压缩率，这在Java应用部署中很有用，尤其针对Java移动应用程序的压缩和解压是尤其不错的做法。其使用主要用于class文件比较多的情况，当jar中包含的非Java类的资源文件比较多的时候，如JPEG或者GIF，使用gzip格式是最好的选择，但是如果Jar包中绝大部分都是class内容的话，使用pack200绝对是首选，因为pack200会针对class的java类进行优化设计，Pack200的压缩和解压缩的速度是很快的，而且压缩率也是惊人的，试试就知道了。Java命令行也提供了相关的命令工具：pack200
　　先提供简单的代码段，再示例其操作：
　　压缩：
Pack200.Packer packer = Pack200.newPacker();
OutputStream output =newBufferedOutputStream(newFileOutputStream(outfileName));
packer.pack(newJarFile(jarFile),output);
output.close();
　　解压：
Pack200.Unpacker unpacker = Pack200.newUnpacker();
OutputStream output =newJarOutputStream(newFileOutputStream(jarFile));
unpacker.unpack(pack200File,output);
output.close();
　　——[$]Pack200类例子——
packageorg.susan.java.io;

importjava.io.File;
importjava.io.FileOutputStream;
importjava.io.OutputStream;
importjava.util.jar.JarFile;
importjava.util.jar.Pack200;

public classPack200Tester {
public static voidmain(Stringargs[])throwsException{
JarFile file =newJarFile("D:/work/study.jar");
Pack200.Packer packer = Pack200.newPacker();
OutputStream out =newFileOutputStream("D:/work/study.pack");
packer.pack(file, out);
out.close();
File inputFile =newFile("D:/work/study.jar");
File outputFile =newFile("D:/work/study.pack");
System.out.println("Before Pack Size: "+ inputFile.length());
System.out.println("After Pack Size: "+ outputFile.length());
}
}
　　这段程序运行后我这里有这样的输出：
Before Pack Size: 293695
After Pack Size: 130423
　　【需要说明的就是：如果JAR本身是一个可执行的JAR，当被Pack200压缩过后，如果要执行的话必须解压才能执行，否则这个JAR文件会直接抛出错误告诉你不能执行，也就是说Pack200针对Jar文件不是单纯的压缩，是进行了高效率的优化，主要目的是为了使得这个Jar在压缩过后体积减小，但是里面的类照样可以引用的，也就是如果是一个java库的话使用这样的方式未尝是一个提供网络jar的比较不错的方式。】
　　——[$]Jar文件列表——
packageorg.susan.java.io;

importjava.io.IOException;
importjava.sql.Date;
importjava.util.Enumeration;
importjava.util.jar.Attributes;
importjava.util.jar.JarEntry;
importjava.util.jar.JarFile;

public classJarListReader {
public static voidmain(Stringargs[])throwsIOException {
JarFile file =newJarFile("D:/work/study.jar");
Enumeration<JarEntry> e = file.entries();
while(e.hasMoreElements()) {
JarEntry entry = e.nextElement();
System.out.println(entry.getName());
longuncompressedSize = entry.getSize();
longcompressedSize = entry.getCompressedSize();
longcrc = entry.getCrc();
intmethod = entry.getMethod();
Stringcomment = entry.getComment();
System.out.println(newDate(entry.getTime()));
System.out.println("From "+ uncompressedSize +" bytes to "+ compressedSize);
if(method == ZipEntry.STORED) {
System.out.println("ZipEntry.STORED");
}else if(method == ZipEntry.DEFLATED) {
System.out.println(ZipEntry.DEFLATED);
}
System.out.println("Its CRC is "+ crc);
System.out.println(comment);
System.out.println(entry.isDirectory());

Attributes a = entry.getAttributes();
if(a !=null) {
Object[] nameValuePairs = a.entrySet().toArray();
for(intj = 0; j < nameValuePairs.length; j++) {
System.out.println(nameValuePairs[j]);
}
}
System.out.println();
}
}
}
　　上边这个类会读取Jar文件的清单，这里输出我不一一列举主要是这个文件里面太多内容，仅仅列举其中一部分：
META-INF/MANIFEST.MF
2009-12-19
From 74 bytes to 75
8
Its CRC is 3423671674
null
false

org/susan/java/basic/BreakContinueMain.class
2009-12-18
From 924 bytes to 538
8
Its CRC is 1903539533
null
false
　　但是这样并没有解压，只是一个读取过程，这一点希望读者谨记，如果要解压，直接使用ZIP解压的方式也可以操作。
　　——[$]从一个URL地址获取Jar文件——
packageorg.susan.java.io;

importjava.net.JarURLConnection;
importjava.net.URL;
importjava.util.jar.JarFile;

public classJarMainEntry {
public static voidmain(Stringargs[])throwsException{
//在线地址“ jar:http://hostname/study.jar!/”
URL url =newURL("jar:file:/D://work//study.jar!/");
JarURLConnection con = (JarURLConnection)url.openConnection();
System.out.println(con.getEntryName());
JarFile jarFile = con.getJarFile();
//JarEntry entry = con.getJarEntry();
System.out.println(jarFile.getName());
//System.out.println(entry.getName());
}
}
　　这段代码可以直接从一个在线的URL地址获取jar文件，其输出为：
null
D:\work\study.jar
　　在线地址的方式在上边也有说明，这里就不多讲，读者在这里可以举一反三学会使用jar文件的加载，在线读取一个jar文件过后进行jar文件的加载，以及读取jar文件的内容过后找到入口进行程序的运行等！
　　【这里做个简单的小结*：从这里可以知道Jar文件实际上就是一种特殊的Zip文件，里面的内容存在一定的规范而已，而Jar文件和Zip不一样的就在于不仅仅有特殊工具进行二次压缩，而且还可以直接从一个在线地址加载过来进行运行或者载入，而且在线地址的格式是很特殊的，其地址代码里面已经有说明，这里不多讲。】
　　[3]Scanner和Print类
　　Print*类：
　　Java语言里面的输出具有一些特殊的类型：PrintStream和PrintWriter，这里先提供几个简单的例子演示Print*类的用法：【*：Print*类只有Java的输出类里面有，输入类里面不存在这个类型。】
　　PrintStream类是过滤器类中一个不可忽视的成员，最基本的标准输出就要借助于它——我们常用的System.out变量就是PrintStream实例。与之对应的字符流类是PrintWriter类。
　　PrintStream有两个构造函数(在新版API中已标记为过时)：
　　publicPrintStream(OutputStream out)
　　publicPrintStream(OutputStream out,boolean autoFlush)
其中，autoFlush置为true时，每当输出遇到换行符，缓冲区的内容就被强制全部输出，如同调用了一次flush()。但要注意，如果没遇到换行符，还是会有数据“憋”在缓冲区里。
　　方法(已熟悉的就不解释)：
　　public voidwrite(intb)
　　public voidwrite(byteb,intoffset,intlength)
　　public voidflush()
　　public voidclose()
　　public voidprint(Object obj)
　　这个方法功能是 非常强大的，它可以输出任何对象，而不必另加说明。此外print()方法有许多重载形式，即有多种参数。它们是字符串(String)、字符数组 (char[])、字符(char)、整数(int)、长整数(long)、浮点数(float)、双精度浮点数(double)、布尔值 (boolean)。其中，输出多个数单位的print()方法(也就是指参数为String和char[]的)是同步(synchronized)方 法。
　　public voidprintln()输出一个换行符。
　　public synchronized voidprintln(Object obj)
　　println()方法有9个重载形式，几乎就是print()方法的翻版。唯一的区别在于println()方法都是同步的。
　　public booleancheckError()
　　检查输出过程中有什么错误，如有，返回true值。只要输出流中出现一次错误，则出错后的任意对checkError()的调用均会返回真值。
　　——[$]创建PrintWriter和使用——
packageorg.susan.java.io;

importjava.io.PrintWriter;

public classPrintWriterDemo {
public static voidmain(Stringargs[])throwsException{
// System.out是一个特殊的OutputStream
PrintWriter writer =newPrintWriter(System.out);
// 一些方法举例
writer.println(true);
writer.println('A');
writer.println(500);
writer.println(40000L);
writer.println(45.67f);
writer.println(45.67);
writer.println("Hello");
writer.println(new Integer("99"));
// 关闭PrintWriter
writer.close();
}
}
　　这段程序的输出为：
true
A
500
40000
45.67
45.67
Hello
99
　　另外一种创建方式可以通过下边这段代码来实现：
// 从BufferedWriter创建PrintWriter
FileWriter fileWriter =newFileWriter(args[0]);
BufferedWriter bWriter =newBufferedWriter(fileWriter);
PrintWriter pWriter =newPrintWriter(bWriter);
　　PrintStream使用的三个弊端：
　　第一个问题是println的输出是与平台有关的，所以写入控制台不会产生任何的问题。但是对于网络客户端和服务器而言就会出现大的问题！大多数网络协议，如Http和Gnutela，指明换行应当为。所以使用println能编写出能正常工作的windows下的程序但是不能工作在Unix和Mac下，在加上readLine()中本身的bug，如果让带有prinln()的程序会使得服务器和客户端都挂起。
　　第二个问题是，如果PrintSteam使用的是所在平台使用的默认编码方式。但是，乐中编码方式并不是服务期或客户端所期望的。例如一个接收XML文件的WEB希望以UTF-8或UTF16编码，但是一个使用PrintStream的WEB服务器可能在中国——本地化环境系统上发送GBK或GB2312的编码的文件，而不管客户端是否期望或理解这些方式。那么出现可能出现编码失败或者挂起。
　　第三个问题是PrintStraem吞掉所有的异常。这就是得PrintStream很适合作为教科书程序，如HelloWorld为了讲受简单的控制台输出，不让学生去理解复杂的异常处理。但是在WEB程序中往往会出现连接中断、带宽提供商的错误、远程系统崩溃和其他不可预知得原因而断开。所以网络程序必须具备处理数据流中意料之外的中断。完成这一点的方法是处理异常。但是PrintStream捕获了低层输出流抛出的所有异常。并且在PrintStream中5个标准的方法并没有throws IOException()的声明：
public abstract voidwrite();
public voidwrite(byte[] data);
public voidwrite(byte[] data,intoffset,intlength);
public voidflush();
public voidclose();
　　作为替代PrintStream要依靠一个过时标志。如果在底层出现异常，就会设置这个标志，并且程序员要通过checkError()方法检查此标志的值：public boolean checkError()；简单地说printStream提供的错误通知对于不可靠的网络连接而言，是不完全的。
　　Scanner类的使用：
　　Scanner类是JDK1.5才出来的一个新的类，以前编程的时候，学过C++的人很多人都说Java里面缺乏像C++一样直接从控制台录入的cin类似的操作，而Scanner的改进就可以使得Java也可以完成了，不过Scanner的最初设计目的铁定不仅仅只是为了这么简单的原因的！这个类是Java 5的新特性，主要是简化文本扫描，这个类最实用的地方表现在获取控制台输入，其他的功能相对使用范围比较少，尽管Java API里面针对这个类有大量的方法，但是都不怎么常用。Scanner里面比较实用的几个方法：
publicPattern delimiter()：
返回该Scanner当前正在用于匹配分隔符的Pattern
publicScanner useDelimiter(Pattern pattern)：
将此扫描器的分隔模式设置为指定模式
publicScanner useDelimiter(Stringpattern)：
将此扫描器的分隔模式设置为从指定 String 构造的模式
public booleanhasNext()throwsIllegalStateException：
如果此扫描器的输入中有另一个标记，则返回 true。在等待要扫描的输入时，此方法可能阻塞。扫描器将不执行任何输入。
public booleanhasNextLine()throwsIllegalStateException：
如果在此扫描器的输入中存在另一行，则返回 true。在等待输入信息时，此方法可能阻塞。扫描器不执行任何输入。
publicStringnextLine()throwsNoSuchElementException,IllegalStateException：
此扫描器执行当前行，并返回跳过的输入信息。 此方法返回当前行的其余部分，不包括结尾处的行分隔符。当前位置移至下一行的行首。因为此方法会继续在输入信息中查找行分隔符，所以如果没有行分隔符，它可能会缓冲所有输入信息，并查找要跳过的行。
publicStringnext()throwsNoSuchElementException：
查找并返回来自此扫描器的下一个完整标记。完整标记的前后是与分隔模式匹配的输入信息。即使以前调用 hasNext() 返回了 true，在等待要扫描的输入时此方法也可能阻塞。
　　——[$]扫描控制台输入——
packageorg.susan.java.io;

importjava.util.Scanner;

public classScannerDemo {
public static voidmain(Stringargs[]){
Scanner scanner =newScanner(System.in);
System.out.println("Please input the string:");
while(true){
Stringline = scanner.nextLine();
if(line.equals("exit"))
break;
System.out.println(">>>"+ line);
}
}
}
　　上边这段代码的输出为【可交互的控制台】：
Please input the string:
LangYu
>>>LangYu
HelloWorld
>>>HelloWorld
exit
　　*：这里的LangYu、HelloWorld和exit都是用户从控制台输入的字符串，这里就演示了用户从控制台和应用程序交互
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| 16.IO、文件、NIO【草案二】
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