詳解Java中的File檔案類以及FileDescriptor檔案描述類_java

File

File 是“檔案”和“目錄路徑名”的抽象表示形式。
File 直接繼承於Object，實現了Serializable介面和Comparable介面。實現Serializable介面，意味著File對象支援序列化操作。而實現Comparable介面，意味著File對象之間可以比較大小；File能直接被儲存在有序集合(如TreeSet、TreeMap中)。
1. 建立目錄的常用方法
方法1：根據相對路徑建立目錄。
範例程式碼如下(在當前路徑下建立目錄“dir”)：

File dir = new File("dir");dir.mkdir();

方法2：根據絕對路徑建立目錄。
範例程式碼如下(建立目錄“/home/skywang/dir”)：

File dir = new File("/home/skywang/dir");dir.mkdirs();

說明：上面是在linux系統下建立目錄“/home/skywang/dir”的源碼。在windows下面，若要建立目錄“D:/dir”，源碼如下：

File dir = new File("D:/dir");dir.mkdir();

方法3

URI uri = new URI("file:/home/skywang/dir"); File dir = new File(uri);sub.mkdir();

說明： 和“方法2”類似，只不過“方法2”中傳入的是完整路徑，而“方法3”中傳入的是完整路徑對應URI。
2. 建立子目錄的幾種常用方法
例如，我們想要在目前的目錄的子目錄“dir”下，再建立一個子目錄。有一下幾種方法:
方法1

File sub1 = new File("dir", "sub1");sub1.mkdir();

說明：上面的方法作用是，在目前的目錄下 "dir/sub1"。它能正常啟動並執行前提是“sub1”的父目錄“dir”已經存在！
方法2

File sub2 = new File(dir, "sub2");sub2.mkdir();

說明：上面的方法作用是，在目前的目錄下 "dir/sub2"。它能正常啟動並執行前提是“sub2”的父目錄“dir”已經存在！
方法3

File sub3 = new File("dir/sub3");sub3.mkdirs();

說明：上面的方法作用是，在目前的目錄下 "dir/sub3"。它不需要dir已經存在，也能正常運行；若“sub3”的父母路不存在，mkdirs()方法會自動建立父目錄。
方法4

File sub4 = new File("/home/skywang/dir/sub4");sub4.mkdirs();

說明：上面的方法作用是，建立目錄"/home/skywang/dir/sub3"。它不需要dir已經存在，也能正常運行；若“sub4”的父母路不存在，mkdirs()方法會自動建立父目錄。
方法5

URI uri = new URI("file:/home/skywang/dir/sub5"); File sub5 = new File(uri);sub5.mkdirs();

說明： 和“方法4”類似，只不過“方法4”中傳入的是完整路徑，而“方法5”中傳入的是完整路徑對應URI。
3. 建立檔案的幾種常用方法
例如，我們想要在目前的目錄的子目錄“dir”下，建立一個檔案。有一下幾種方法
方法1

try {  File dir = new File("dir");  // 擷取目錄“dir”對應的File對象  File file1 = new File(dir, "file1.txt");  file1.createNewFile();} catch (IOException e) {  e.printStackTrace();}

說明：上面代碼作用是，在“dir”目錄(相對路徑)下建立檔案“file1.txt”。
方法2

try {  File file2 = new File("dir", "file2.txt");  file2.createNewFile();} catch (IOException e) {  e.printStackTrace();}

說明：上面代碼作用是，在“dir”目錄(相對路徑)下建立檔案“file2.txt”。
方法3

try {  File file3 = new File("/home/skywang/dir/file3.txt");  file3.createNewFile();} catch (IOException e) {  e.printStackTrace();}

說明：上面代碼作用是，下建立檔案“/home/skywang/dir/file3.txt”(絕對路徑)。這是在linux下根據絕對路徑的方法，在windows下可以通過以下代碼建立檔案"D:/dir/file4.txt"。

try {  File file3 = new File("D:/dir/file4.txt");  file3.createNewFile();} catch (IOException e) {  e.printStackTrace();}

方法4

try {  URI uri = new URI("file:/home/skywang/dir/file4.txt");   File file4 = new File(uri);  file4.createNewFile();} catch (IOException e) {  e.printStackTrace();}

說明：
和“方法3”類似，只不過“方法3”中傳入的是完整路徑，而“方法4”中傳入的是完整路徑對應URI。
4. File API使用樣本
關於File中API的詳細用法，參考範例程式碼(FileTest.java)：

import java.io.File;import java.io.IOException;import java.net.URI;import java.util.Calendar;import java.text.SimpleDateFormat;public class FileTest {  public static void main(String[] args) {    testFileStaticFields() ;  testFileDirAPIS() ;  }  public static void testFileStaticFields() {    // 列印 路徑分隔字元":"    System.out.printf("File.pathSeparator=\"%s\"\n", File.pathSeparator);    // 列印 路徑分隔字元':'    System.out.printf("File.pathSeparatorChar=\"%c\"\n", File.pathSeparatorChar);    // 列印 分隔字元"/"    System.out.printf("File.separator=\"%s\"\n", File.separator);    // 列印 分隔字元'/'    System.out.printf("File.separatorChar=\"%c\"\n", File.separatorChar);  }  public static void testFileDirAPIS() {    try {    // 建立目錄 "dir"    File dir = new File("dir");    dir.mkdir();    // 方法1：建立目錄 "dir/sub1"。父目錄“dir”必須已經存在！    File sub1 = new File("dir", "sub1");    sub1.mkdir();    // 方法2：建立目錄 "dir/sub2"。父目錄“dir”必須已經存在！    File sub2 = new File(dir, "sub2");    sub2.mkdir();    // 方法3：建立目錄 "dir/sub3"。mkdirs()會自動建立不存在的父目錄。    File sub3 = new File("dir/sub3");    sub3.mkdirs();    // 方法4：建立目錄 "dir/sub4"。根據“絕對路徑”建立，前面3個方法都是根據“相對路徑”建立。    String dirPath = dir.getAbsolutePath();  // 擷取“dir”的絕對路徑    String sub4AbsPath = dirPath + File.separator + "sub4";  // File.separator是分隔字元"/"    File sub4 = new File(sub4AbsPath);    sub4.mkdirs();    // 方法5：建立目錄 "dir/sub5"。根據uri    String uri_sub5_path = "file:"+ dirPath + File.separator + "sub5";    URI uri_sub5 = new URI(uri_sub5_path);     File sub5 = new File(uri_sub5);    sub5.mkdirs();    // 方法1：建立檔案 "dir/l1_normal.txt"    File l1_normal = new File(dir, "l1_normal.txt");    l1_normal.createNewFile();    // 方法2：建立檔案 "dir/.l1_hide.txt"。    File l1_hide = new File("dir", ".l1_hide.txt"); // 在linux中, "."開頭的檔案是隱藏檔案。    l1_hide.createNewFile();    // 方法3：建立檔案 "dir/l1_abs.txt"。    String dirAbsPah = dir.getAbsolutePath();  // 擷取dir的絕對路徑    String l1_abs_path = dirAbsPah+File.separator+"l1_abs.txt";    File l1_abs = new File(l1_abs_path);    l1_abs.createNewFile();    //System.out.printf("l1_abs_path=%s\n", l1_abs_path);    //System.out.printf("l1_abs path=%s\n", l1_abs.getAbsolutePath());    // 方法4：建立檔案 "dir/l1_uri.txt"。根據URI建立檔案    String uri_path = "file:"+ dirAbsPah + File.separator + "l1_uri.txt";    URI uri_l1 = new URI(uri_path);     //System.out.printf("uri_l1=%s\n", l1_abs.getAbsolutePath());    File l1_uri = new File(uri_l1);     l1_uri.createNewFile();    // 建立檔案 "dir/sub/s1_normal"    File s1_normal = new File(sub1, "s1_normal.txt");    s1_normal.createNewFile();    System.out.printf("%30s = %s\n", "s1_normal.exists()", s1_normal.exists());    System.out.printf("%30s = %s\n", "s1_normal.getName()", s1_normal.getName());    System.out.printf("%30s = %s\n", "s1_normal.getParent()", s1_normal.getParent());    System.out.printf("%30s = %s\n", "s1_normal.getPath()", s1_normal.getPath());    System.out.printf("%30s = %s\n", "s1_normal.getAbsolutePath()", s1_normal.getAbsolutePath());    System.out.printf("%30s = %s\n", "s1_normal.getCanonicalPath()", s1_normal.getCanonicalPath());    System.out.printf("%30s = %s is \"%s\"\n", "s1_normal.lastModified()", s1_normal.lastModified(), getModifyTime(s1_normal.lastModified()));    System.out.printf("%30s = %s\n", "s1_normal.toURI()", s1_normal.toURI());    // 列出“dir”目錄下的“檔案”和“檔案夾”。    // 注意：dir.listFiles()只會遍曆目錄dir，而不會遍曆dir的子目錄！    System.out.println("---- list files and folders ----");    File[] fs = dir.listFiles();    for (File f:fs) {      String fname = f.getName();      String absStr = f.isAbsolute() ? "[Absolute]" : "";      String hidStr = f.isHidden() ? "[Hidden]" : "";      String dirStr = f.isDirectory() ? "[Directory]" : "";      String fileStr = f.isFile() ? "[File]" : "";      System.out.printf("%-30s %s%s%s%s\n", fname, fileStr, dirStr, absStr, hidStr);    }    } catch (Exception e) {      e.printStackTrace();    }  }  private static String getModifyTime(long millis) {    // 擷取Calendar對象    Calendar cal = Calendar.getInstance();    // 設定時間為 millis    cal.setTimeInMillis(millis);    // 擷取格式化對象，它會按照"yyyy-MM-dd HH:mm:ss"格式化日期    SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");    //System.out.printf("TIME %s\n", str);    return sdf.format(cal.getTime());   }}

運行結果(在ubuntu 12.04系統下的運行結果，而不是windows！)：

File.pathSeparator=":"File.pathSeparatorChar=":"File.separator="/"File.separatorChar="/"      s1_normal.exists() = true      s1_normal.getName() = s1_normal.txt     s1_normal.getParent() = dir/sub1      s1_normal.getPath() = dir/sub1/s1_normal.txt  s1_normal.getAbsolutePath() = /home/skywang/wind_talker/workout/java/skywang/io/io/src/file/dir/sub1/s1_normal.txt s1_normal.getCanonicalPath() = /home/skywang/wind_talker/workout/java/skywang/io/io/src/file/dir/sub1/s1_normal.txt   s1_normal.lastModified() = 1381730064000 is "2013-10-14 13:54:24"       s1_normal.toURI() = file:/home/skywang/wind_talker/workout/java/skywang/io/io/src/file/dir/sub1/s1_normal.txt---- list files and folders ----l1_uri.txt           [File]sub1              [Directory]l1_abs.txt           [File]sub5              [Directory]sub4              [Directory].l1_hide.txt          [File][Hidden]sub3              [Directory]sub2              [Directory]l1_normal.txt          [File]

結果說明：運行程式，會在源檔案所在的目錄建立目錄"dir"及其子目錄和子檔案。如下圖：

FileDescriptor

FileDescriptor 是“檔案描述符”。
FileDescriptor 可以被用來表示開放檔案、開放通訊端等。
以FileDescriptor表示檔案來說：當FileDescriptor表示某檔案時，我們可以通俗的將FileDescriptor看成是該檔案。但是，我們不能直接通過FileDescriptor對該檔案進行操作；若需要通過FileDescriptor對該檔案進行操作，則需要新建立FileDescriptor對應的FileOutputStream，再對檔案進行操作。
in, out, err介紹
(1) in -- 標準輸入(鍵盤)的描述符
(2) out -- 標準輸出(螢幕)的描述符
(3) err -- 標準錯誤輸出(螢幕)的描述符
它們3個的原理和用法都類似，下面我們通過out來進行深入研究。
1.1 out 的作用和原理
out是標準輸出(螢幕)的描述符。但是它有什麼作用呢？
我們可以通俗理解，out就代表了標準輸出(螢幕)。若我們要輸出資訊到螢幕上，即可通過out來進行操作；但是，out又沒有提供輸出資訊到螢幕的介面(因為out本質是FileDescriptor對象，而FileDescriptor沒有輸出介面)。怎麼辦呢？
很簡單，我們建立out對應的“輸出資料流對象”，然後通過“輸出資料流”的write()等輸出介面就可以將資訊輸出到螢幕上。如下代碼：

try {  FileOutputStream out = new FileOutputStream(FileDescriptor.out);  out.write('A');  out.close();} catch (IOException e) {}

執行上面的程式，會在螢幕上輸出字母'A'。
為了方便我們操作，java早已為我們封裝好了“能方便的在螢幕上輸出資訊的介面”：通過System.out，我們能方便的輸出資訊到螢幕上。
因此，我們可以等價的將上面的程式轉換為如下代碼：

System.out.print('A');

下面講講上面兩段代碼的原理
查看看out的定義。它的定義在FileDescriptor.java中，相關源碼如下：

public final class FileDescriptor {  private int fd;  public static final FileDescriptor out = new FileDescriptor(1);  private FileDescriptor(int fd) {    this.fd = fd;    useCount = new AtomicInteger();  }  ...}

從中，可以看出
(1) out就是一個FileDescriptor對象。它是通過建構函式FileDescriptor(int fd)建立的。
(2) FileDescriptor(int fd)的操作：就是給fd對象(int類型)賦值，並建立一個使用計數變數useCount。
fd對象是非常重要的一個變數，“fd=1”就代表了“標準輸出”，“fd=0”就代表了“標準輸入”，“fd=2”就代表了“標準錯誤輸出”。

FileOutputStream out = new FileOutputStream(FileDescriptor.out);

 就是利用建構函式FileOutputStream(FileDescriptor fdObj)來建立“Filed.out對應的FileOutputStream對象”。
關於System.out是如何定義的。可以參考"深入瞭解System.out.println("hello world") "
通過上面的學習，我們知道，我們可以自訂標準的檔案描述符[即，in(標準輸入),out(標準輸出),err(標準錯誤輸出)]的流，從而完成輸入/輸出功能；但是，java已經為我們封裝好了相應的介面，即我們可以更方便的System.in, System.out, System.err去使用它們。
另外，我們也可以自訂“檔案”、“Socket”等的檔案描述符，進而對它們進行操作。參考下面範例程式碼中的testWrite(), testRead()等介面。
2. 範例程式碼
源碼如下(FileDescriptorTest.java)：

import java.io.PrintStream;import java.io.FileDescriptor;import java.io.FileInputStream;import java.io.FileOutputStream;import java.io.IOException;public class FileDescriptorTest {  private static final String FileName = "file.txt";  private static final String OutText = "Hi FileDescriptor";  public static void main(String[] args) {    testWrite();    testRead();    testStandFD() ;    //System.out.println(OutText);  }  /**   * FileDescriptor.out 的測試程式   *   * 該程式的效果 等價於 System.out.println(OutText);   */  private static void testStandFD() {    // 建立FileDescriptor.out 對應的PrintStream    PrintStream out = new PrintStream(        new FileOutputStream(FileDescriptor.out));    // 在螢幕上輸出“Hi FileDescriptor”    out.println(OutText);    out.close();  }  /**   * FileDescriptor寫入樣本程式   *    * (1) 為了說明，"通過檔案名稱建立FileOutputStream"與“通過檔案描述符建立FileOutputStream”對象是等效的   * (2) 該程式會在“該源檔案”所在目錄建立檔案"file.txt"，並且檔案內容是"Aa"。   */  private static void testWrite() {    try {      // 建立檔案“file.txt”對應的FileOutputStream對象      FileOutputStream out1 = new FileOutputStream(FileName);      // 擷取檔案“file.txt”對應的“檔案描述符”      FileDescriptor fdout = out1.getFD();      // 根據“檔案描述符”建立“FileOutputStream”對象      FileOutputStream out2 = new FileOutputStream(fdout);      out1.write('A');  // 通過out1向“file.txt”中寫入'A'      out2.write('a');  // 通過out2向“file.txt”中寫入'A'      if (fdout!=null)        System.out.printf("fdout(%s) is %s\n",fdout, fdout.valid());      out1.close();      out2.close();    } catch(IOException e) {      e.printStackTrace();    }  }  /**   * FileDescriptor讀取樣本程式   *   * 為了說明，"通過檔案名稱建立FileInputStream"與“通過檔案描述符建立FileInputStream”對象是等效的   */  private static void testRead() {    try {      // 建立檔案“file.txt”對應的FileInputStream對象      FileInputStream in1 = new FileInputStream(FileName);      // 擷取檔案“file.txt”對應的“檔案描述符”      FileDescriptor fdin = in1.getFD();      // 根據“檔案描述符”建立“FileInputStream”對象      FileInputStream in2 = new FileInputStream(fdin);      System.out.println("in1.read():"+(char)in1.read());      System.out.println("in2.read():"+(char)in2.read());      if (fdin!=null)        System.out.printf("fdin(%s) is %s\n", fdin, fdin.valid());      in1.close();      in2.close();    } catch(IOException e) {      e.printStackTrace();    }  }}

運行結果：

fdout(java.io.FileDescriptor@2b820dda) is truein1.read():Ain2.read():afdin(java.io.FileDescriptor@675b7986) is trueHi FileDescriptor