Java NIO Path接口和Files类配合操作文件
@author ixenos
Path接口
1、Path表示的是一个目录名序列，其后还可以跟着一个文件名，路径中第一个部件是根部件时就是绝对路径，例如 / 或 C:\ ，而允许访问的根部件取决于文件系统；
2、以根部件开始的路径是绝对路径，否则就是相对路径；
3、静态的Paths.get方法接受一个或多个字符串，字符串之间自动使用默认文件系统的路径分隔符连接起来（Unix是 /，Windows是 \ ），这就解决了跨平台的问题，接着解析连接起来的结果，如果不是合法路径就抛出InvalidPathException异常，否则就返回一个Path对象；
//假设是Unix的文件系统
Path absolute = Paths.get("/home", "cat"); //绝对路径 Path relative = Pahts.get("ixenos", "config", "user.properties"); //相对路径
4、由String路径获取Path对象
get还可以获取一整条路径（即多个部件构成的单个字符串），例如从配置文件中读取路径：
String baseDir = properties.getProperty("base.dir");
//可能获得 /opt/ixenos 或者 C:\Program Files\ixenos
Path basePath = Paths.get(baseDir);
5、组合或解析路径
1) 调用 p.resolve(q) 将按下面的规则返回一个Path：如果q是绝对路径，则返回q，否则追加路径返回 p/q 或者 p\q
Path workRelative = Paths.get("work");
Path workPath = basePath.resolve(workRelative);
//resolve也可以接受字符串形参
Path workPath = basePath.resolve("work");
2) 调用 p.resolveSibling("q") 将解析指定路径 p 的父路径 o ，并产生兄弟路径 o/q
Path tempPath = workPath.resolveSibling("temp");
/*
如果workPath是 /opt/ixenos/work
那么将创建 /opt/ixenos/temp
*/
3) 调用 p.relativize(r) 将产生一个冗余路径q，对q进行解析将产生相对路径r，最终r不包含和p的交集路径
/*
pathA为 /home/misty
pathB为 /home/ixenos/config 现已pathA对pathB进行相对化操作，将产生冗余路径
*/
Path pathC = pathA.relativize(pathB); //此时pathC为 ../ixenos/config /*
normalize方法将移除冗余部件
*/
Path pathD = pathC.normalize(); //pathD为 /ixenos/config
4) toAbsolutePath 将产生给定路径的绝对路径，从根部件开始
5) Path类还有一些有用的断开和组合路径的方法，比如 getParent、getFileName、getRoot//获得根目录
6) Path有个toFile方法用来跟遗留类File类打交道，File类也有个toPath方法
Files工具类
1、读写文件
方法签名:
static path write(Path path, byte[] bytes, OpenOption... options)
static path write(Path path, Iterable<? extends CharSequence> lines, OpenOption... options)
其中OpenOption是个nio接口，StandardOpenOption是其枚举实现类，各枚举实例功能请查看API文档
/*
Files提供的简便方法适用于处理中等长度的文本文件 如果要处理的文件长度较大，或者二进制文件，那么还是应该使用经典的IO流 */ //将文件所有内容读入byte数组中
byte[] bytes = Files.readAllBytes(path); //传入Path对象 //之后可以根据字符集构建字符串
String content = new String(bytes, charset); //也可以直接当作行序列读入
List<String> lines = Files.readAllLines(path, charset); //相反，也可以写一个字符串到文件中，默认是覆盖
Files.write(path, content.getBytes(charset)); //传入byte[] //追加内容，根据参数决定追加等功能
Files.write(path, content.getBytes(charset), StandardOpenOption.APPEND); //传入枚举对象，打开追加开关 //将一个行String的集合List写出到文件中
Files.write(path, lines);
2、复制、剪切、删除
方法签名:
static path copy(Path source, Path target, CopyOption... options)
static path move(Path source, Path target, CopyOption... options)
static void delete(Path path) //如果path不存在文件将抛出异常，此时调用下面的比较好
static boolean deleteIfExists(Path path)
其中CopyOption是个nio接口，StandardCopyOption是其枚举实现类，各枚举实例功能请查看API文档
其中有个ATOMIC_MOVE可以填入用来保证原子性操作，要么移动成功完成，要么源文件保持在原位置
//复制
Files.copy(fromPath, toPath); //剪切
Files.move(fromPath, toPath); /*
以上如果toPath已存在，那么操作失败，
如果要覆盖，需传入参数REPLACE_EXISTING
还要复制文件属性，传入COPY_ATTRIBUTES
*/
Files.copy(fromPath, toPath, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING, StandardCopyOption.COPY_ATTRIBUTES);
3、创建文件和目录
//创建新目录，除了最后一个部件，其他必须是已存在的
Files.createDirectory(path); //创建路径中的中间目录，能创建不存在的中间部件
Files.createDirectories(path); /*
创建一个空文件，检查文件存在，如果已存在则抛出异常
而检查文件存在是原子性的，因此在此过程中无法执行文件创建操作
*/
Files.createFile(path); //添加前/后缀创建临时文件或临时目录
Path newPath = Files.createTempFile(dir, prefix, suffix);
Path newPath = Files.createTempDirectory(dir, prefix);
4、获取文件信息
略，具体看API文档，或者corejava page51
5、迭代目录中的文件
旧的File类有两个方法获取目录中所有文件构成的字符串数组，String[] list() 和String[] list(FileFilter filter)，但是当目录中包含大量文件时，这两方法性能会非常低。
原因分析：
1、//File类list所有文件
public String[] list() {
SecurityManager security = System.getSecurityManager(); //文件系统权限获取
if (security != null) {
security.checkRead(path);
}
if (isInvalid()) {
return null;
}
return fs.list(this); //底层调用FileSystem的list
} //FileSystem抽象类的list
//File类中定义fs是由DefaultFileSystem静态生成的
private static final FileSystem fs = DefaultFileSystem.getFileSystem(); //因此我们来看一下DefaultFileSystem类，发现是生成一个WinNtFileSystem对象
class DefaultFileSystem { /**
* Return the FileSystem object for Windows platform.
*/
public static FileSystem getFileSystem() {
return new WinNTFileSystem();
}
} //而WinNtFileSystem类继承于FileSystem抽象类，这里我们主要观察它的list(File file)方法
@Override
public native String[] list(File f);
/*我们可以看到这是个native方法，说明list的操作是由操作系统的文件系统控制的，当目录中包含大量的文件时，这个方法的性能将会非常低。
由此为了替代，NIO的Files类设计了newDirectoryStream(Path dir)及其重载方法，将生成Iterable对象（可用foreach迭代）*///~ 2、//回调过滤
public String[] list(FilenameFilter filter) { //采用接口回调
String names[] = list(); //调用list所有
if ((names == null) || (filter == null)) {
return names;
}
List<String> v = new ArrayList<>();
for (int i = 0 ; i < names.length ; i++) {
if (filter.accept(this, names[i])) { //回调FilenameFileter对象的accept方法
v.add(names[i]);
}
}
return v.toArray(new String[v.size()]);
}
这时候高科技来了——Files获得可迭代的目录流，
传入一个目录Path，遍历子孙目录返回一个目录Path的Stream，注意这里所有涉及的Path都是目录而不是文件！
因此，Files类设计了newDirectoryStream(Path dir)及其重载方法，将生成Iterable对象（可用foreach迭代）
遍历目录得到一个可迭代的子孙文件集合
static DirectoryStream<Path> |
newDirectoryStream(Path dir)
Opens a directory, returning a
DirectoryStream to iterate over all entries in the directory. |
static DirectoryStream<Path> |
newDirectoryStream(Path dir, DirectoryStream.Filter<? super Path> filter)
Opens a directory, returning a
DirectoryStream to iterate over the entries in the directory. |
static DirectoryStream<Path> |
newDirectoryStream(Path dir, String glob) |
返回一个 目录流 ，可以看成一个存放着全部Path的实现了Iterable的集合，
因此可用迭代器或foreach迭代，只是使用迭代器的时候要注意不能invoke另一个Iterator：
While
DirectoryStreamextendsIterable, it is not a general-purposeIterableas it supports only a singleIterator; invoking theiteratormethod to obtain a second or subsequent iterator throwsIllegalStateException.
示例：
try(DirectoryStream<Path> entries = Files.newDirectoryStream(dir))
{
for(Path entry : entries)
{
...
}
}
可以传入glob参数，即使用glob模式来过滤文件（以取代list(FileFilter filter)）：
newDirectoryStream(Path dir, String glob) 注意是String类型
try(DirectoryStream<Path> entries = Files.newDirectoryStream(dir, "*.java")) //
{
...
}
glob模式
所谓的 glob 模式是指 shell 所使用的简化了的正则表达式。
1.星号 * 匹配路径组成部分0个或多个字符；例如 *.java 匹配当前目录中的所有Java文件
2.两星号 ** 匹配跨目录边界0个或多个字符；例如 **.java 匹配在所有子目录中的Java文件
3.问号（?）只匹配一个字符；例如 ????.java 匹配所有四个字符的Java文件，不包括扩展名；使用?是因为*是通配符不指定数量
4.[...] 匹配一个字符集合，可以用连线 [0-9] 和取反符 [!0-9]；例如 Test[0-9A-F].java 匹配Testx.java，假设x是一个十六进制数字，[0-9A-F]是匹配单个字符为十六进制数字，比如B（十六进制不区分大小写）
如果在方括号中使用短划线分隔两个字符，表示所有在这两个字符范围内的都可以匹配（比如 [0-9] 表示匹配所有 0 到 9 的数字）。
5.{...} 匹配由逗号隔开的多个可选项之中的一个；例如 *.{java,class} 匹配所有Java文件和类class文件
6.\ 转义上述任意模式中的字符；例如 *\** 匹配所有子目录中文件名包含*的文件，这里为 ** 转义，前面是匹配0个或多个字符
下面是网友总结的Glob模式：
| Glob模式 | 描述 |
|---|---|
| *.txt | 匹配所有扩展名为.txt的文件 |
| *.{html,htm} | 匹配所有扩展名为.html或.htm的文件。{ }用于组模式，它使用逗号分隔 |
| ?.txt | 匹配任何单个字符做文件名且扩展名为.txt的文件 |
| . | 匹配所有含扩展名的文件 |
| C:\Users\* | 匹配所有在C盘Users目录下的文件。反斜线“\”用于对紧跟的字符进行转义 |
| /home/** | UNIX平台上匹配所有/home目录及子目录下的文件。**用于匹配当前目录及其所有子目录 |
| [xyz].txt | 匹配所有单个字符作为文件名，且单个字符只含“x”或“y”或“z”三种之一，且扩展名为.txt的文件。方括号[]用于指定一个集合 |
| [a-c].txt | 匹配所有单个字符作为文件名，且单个字符只含“a”或“b”或“c”三种之一，且扩展名为.txt的文件。减号“-”用于指定一个范围，且只能用在方括号[]内 |
| [!a].txt | 匹配所有单个字符作为文件名，且单个字符不能包含字母“a”，且扩展名为.txt的文件。叹号“!”用于否定 |
遍历得到某个目录的所有子孙文件集合再迭代不够爽？来，我们来直接遍历某个目录的所有子孙成员（包括目录和文件）
我们可以调用Files类的walkFileTree方法，并传入一个FileVisitor接口类型的对象（还有更多方法在API里等你发现……）
/*传入一个FileVisitor子类的匿名对象*/
Files.walkFileTree(dir, new SimpleFileVisitor<Path>()
{
//walkFileTree回调此方法来遍历所有子孙
public FileVisitResult visitFile(Path path, BasicFileAttributes attrs) throws IOException
{
if(attrs.isDirectory()) //自定义的选择，属于业务代码，这和walkFileTree的宗旨(遍历所有子孙成员)无关
System.out.println(path);
return FileVisitResult.CONTINUE;
} public FileVisitResult visitFileFailed(Path path, IOException exc) throws IOException
{
return FileVisitResult.CONTINUE;
}
});
咱们来总结一下，
Files.newDirectoryStream(Path dir) 遍历后返回一个可迭代的子孙文件集合；
Files.walkFileTree(Path dir, FileVisitor fv) 是一个遍历子孙目录和文件的过程；
ZIP文件系统
由上文知道，Paths类会在默认的文件系统中查找路径，即在用户本地磁盘中的文件。
其实，我们也可以有其他的文件系统，比如ZIP文件系统。
/*假设zipname是某个ZIP文件的名字*/
FileSystem fs = FileSystems.newFileSystem(Paths.get(zipname), null);
上述代码将建立一个基于zipname的文件系统，它包含ZIP文档中的所有文件。
1）如果知道文件名（String类型），那么从这个ZIP文档中复制出这个文件就很容易：
Files.copy(fs.getPath(fileName), targetPath);
Q：fs.getPath是使用了ZIP文件系统来getPath，那么默认的文件系统能调用吗？
A：能。FileSystem类中有一个静态的getDefault()方法，返回一个默认的文件系统对象，同样可以由文件名getPath。
具体getPath(String name)是遍历还是随机访问，有空再去看源码实现。
2）要列出ZIP文档中的所有文件，同样可以用walkFileTree遍历文件树
FileSystem fs = FileSystems.newFileSystem(Paths.get(fileName), null); //walkFileTree需要传入一个要被遍历的目录Path，和一个FileVisitor对象
Files.walkFileTree(fs.getPath("/"),
newSimpleFileVisitor<Path>(){
public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) throws Exception{
System.out.println(file);
return FileVisitResult.CONTINUE;
});