操作系統中的文件和目錄概念

文件與文件系統

文件是信息的一種組織形式，是存儲在外部存儲介質上的具有標志名的一組相關信息集合。
文件系統用文件概念來組織和管理存放在各種介質上的信息。文件系統提供目錄機制實現文件的“按名存取”。

目錄結構與文件檢索

目錄是文件系統組織和管理文件的基本單位，目錄中保存它所管理的每個文件的基本屬性信息（成為文件目錄項或文件控制塊）。除了文件外，目錄中還可以包含子目錄和文件，子目錄中還可以再有子目錄和文件，由此構成目錄的多級樹狀結構。文件是這種樹狀結構的葉子節點，文件中不能包含另一個文件。

在多級樹狀目錄結構中，一個文件的全名由該文件的路徑名和文件名組成。一個文件的路徑名由根目錄開始沿各級子目錄到達該文件的路徑上的所有子目錄名組成。

文件的邏輯結構

文件是文件系統中最小的數據組織單位，目錄機制提供文件之間的分類和組織方式。
文件的組織是指文件中信息的配置和構造方式。文件的組織包含兩方面：邏輯結構和存儲結構。文件的邏輯結構是從用戶角度所觀察到的文件中信息的組織方式，文件的存儲結構是文件在外部存儲器上的實際存放方式。
按照文件的邏輯結構，文件可以劃分為兩大類：流式文件和記錄式文件。
流式文件由字節序列或字符序列組成。流式文件內的信息不再劃分結構，只是具有順序關系的一系列字節或字符集合，字節或字符是信息的最小單位。
記錄式文件是一種有結構的文件，包含若干記錄。記錄是文件中按信息在邏輯上的獨立含義劃分的一個信息單位，記錄在文件中的排列具有順序關系。記錄是文件內獨立的最小信息單位，操作系統每次操作至少存儲、檢索或更新一個記錄。記錄可以被進一步劃分為若干個更小的數據項，數據項是具有標志名的最小的不可分割的數據單位。數據項的集合構成記錄，相關記錄的集合構成文件。對記錄的劃分及對數據項的類型描述，均由應用程序完成。

文件的存取方式

存取方式是操作系統為應用程序聽的使用文件的技術手段。文件類型、文件的邏輯結構決定文件的存取方式。文件的存取方式主要有順序存取、隨機存取和索引存取。
①順序存取是指按記錄順序進行讀/寫操作的存取方式。
②隨機存取是指按記錄序號進行讀/寫操作的存取方式。
③索引存取是基于索引文件的存取方法。由于文件中的記錄不按它在文件中的位置，而按它的記錄鍵來編址，所以用戶提供給操作系統記錄鍵后就可查找到所需記錄。

文件的使用方式

針對用戶和應用程序兩種不同的對象，操作系統通過操作接口和應用程序接口兩種方式提供其功能和服務，對文件系統亦是如此。
①操作接口：操作系統將其功能和服務以操作命令形式提供給用戶，用戶以手動方式對文件系統等進行操作，實現人機交互功能。
②應用程序接口：操作系統將其功能和服務以系統調用（system call）形式提供給應用程序。

流的概念

流的定義和作用

流（stream）是指一組有順序的、有起點和終點的字符集合，是對數據傳輸的總稱和抽象。換言之，數據在兩個對象之間的傳輸稱為流。
對流進行讀/寫操作的最小單位是字節，即一次可以寫入一字節或者讀取一字節。提高數據傳輸效率的辦法是，將一塊內存空間設計成緩沖區（buffer），暫時存放待傳送的數據，通過緩沖區可以一次讀/寫若干字節，緩沖區使數據能夠以較大的數據塊形式傳送，從而能夠顯著地提供數據傳輸效率。配備緩沖區的流成為緩沖流（buffered stream）。
設計流的作用是使數據傳輸操作獨立于相關設備。程序需要根據待傳輸數據的不同特性而使用不同的流，數據傳輸給指定設備后的操作由系統執行設備驅動程序完成。

流的存在

以下4種情況存在數據流動問題：
①控制臺應用程序的標準輸入/輸出操作。
②文件讀寫操作。
③線程通信。
④網絡通信。

Java的流類和文件類

按照流中元素的基本單位，流可分為字節流（binary stream）和字符流（character stream）。按照流的方向性，流可分為輸入流和輸出流。每種流類都有輸入流和輸出流兩個類。
①字節流以字節為單位讀/寫流，用于傳輸非字符數據，如整數、浮點數，對象等。InputStream和OutputStream是字節輸入/輸出流的根類。
②字符流以字符為單位讀/寫流，僅用于傳輸字符，包括各種字符集。Reader和Write是字符輸入/輸出流的根類。
File文件類記載文件屬性信息，RandomAccessFile隨機存取文件類以隨機存取方式進行文件讀/寫操作。

示例

從字節流中讀取1字節

import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream;public class Main {public static void main(String[] args) throws Exception{String filename = "a.txt";FileOutputStream fout = new FileOutputStream(filename);fout.write(-1);fout.close();FileInputStream fin = new FileInputStream(filename);int i;while ((i = fin.read()) != -1){System.out.print(i + " ");}fin.close();} }

輸出結果：

255

FileOutputStream類的write(int i)方法向字節流寫入int整型i的低位一字節，FileInputStream類的read()方法從字節流中讀取1字節，作為一個int整數的最低1字節，并將該整數的高位3字節補0。

從字節流中讀取4字節作為一個int整數

public class Main {public static void main(String[] args) throws Exception{String filename = "a.txt";FileOutputStream fout = new FileOutputStream(filename);int value = -128;fout.write(value>>>24);fout.write(value>>>16);fout.write(value>>>8);fout.write(value);fout.close();FileInputStream fin = new FileInputStream(filename);while ((value = fin.read()) != -1){int temp;for (int i = 0; i < 3 && (temp = fin.read()) != -1; i++){value = value << 8 | temp;}System.out.println(value + " ");}fin.close();} }

數據字節流讀取操作：

import java.io.DataInputStream; import java.io.DataOutputStream; import java.io.EOFException; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream;public class Main {public static void main(String[] args) throws Exception{String filename = "a.txt";FileOutputStream fout = new FileOutputStream(filename);DataOutputStream dout = new DataOutputStream(fout);for (int i = 0; i < 10; i++){dout.writeInt(i);}dout.close();fout.close();FileInputStream fin = new FileInputStream(filename);DataInputStream din = new DataInputStream(fin);try{while (true){System.out.print(din.readInt() + " ");}}catch (EOFException ex){//ex.printStackTrace();}finally{din.close();fin.close();}} }

把一個對象的表示轉換成一個字節流的過程稱為序列化（serialization），反之，從字節流中重建對象的過程稱為去序列化。對象能夠序列化的標記是該類實現java.io.Serializable序列化接口，Serializable是標記接口，其中沒有方法。如果要寫入的對象沒有實現序列化接口，則拋出java.io.NotSerializableException異常。

public class Main {public static void main(String[] args) throws Exception{String filename = "a.txt";FileOutputStream fout = new FileOutputStream(filename);ObjectOutputStream objout = new ObjectOutputStream(fout);for (int i = 0; i < 10; i++){objout.writeObject(new TreeNode((int)(Math.random() * 100)));}objout.close();fout.close();FileInputStream fin = new FileInputStream(filename);ObjectInputStream objin = new ObjectInputStream(fin);try{while (true){System.out.println(objin.readObject());}}catch (EOFException ex){}finally{objin.close();fin.close();}} }

管道字節流實現發牌程序示例：

import java.io.DataInputStream; import java.io.DataOutputStream; import java.io.PipedInputStream; import java.io.PipedOutputStream; import java.io.IOException;public class Main {private PipedInputStream pins[];private PipedOutputStream pouts[];public Main(int cardMax, int number) throws IOException{this.pins = new PipedInputStream[number];this.pouts = new PipedOutputStream[number];for (int i = 0; i < number; i++){this.pins[i] = new PipedInputStream();this.pouts[i] = new PipedOutputStream(this.pins[i]);}new SendThread(this.pouts, cardMax).start();;for (int i = 0; i < number; i++){new ReceiveThread(this.pins[i], "PLAY" + (i + 1)).start();}}public static void main(String[] args) throws Exception{new Main(52, 4);} }class SendThread extends Thread{private PipedOutputStream pouts[];private int cardMax;public SendThread(PipedOutputStream pouts[], int cardMax){this.pouts = pouts;this.cardMax = cardMax;this.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);}public void run(){DataOutputStream douts[] = new DataOutputStream[this.pouts.length];for (int i = 0; i < douts.length; i++){douts[i] = new DataOutputStream(this.pouts[i]);}try{int value = 1;while (value <= this.cardMax){for (int i = 0; value <= this.cardMax && i < douts.length; i++){douts[i].writeInt(value++);}}for (int i = 0; i < douts.length; i++){douts[i].close();this.pouts[i].close();}}catch(IOException ex){ ex.printStackTrace();}} }class ReceiveThread extends Thread{private PipedInputStream pin;private String name;public ReceiveThread(PipedInputStream pin, String name){this.pin = pin;this.name = name;}public void run(){DataInputStream din = new DataInputStream(this.pin);while (true){try{System.out.println(this.name + "取牌" + din.readInt());Thread.sleep(100);}catch(IOException ex) { break; }catch(InterruptedException ex) {}}try{din.close();this.pin.close();}catch(IOException ex) {}} }

使用字符流讀寫文本文件示例：

public class Main {public static void main(String[] args) throws Exception{String filename = "b.txt";try{FileReader fr = new FileReader(filename);FileWriter fw = new FileWriter("c.txt");BufferedReader br = new BufferedReader(fr);String line;while ((line = br.readLine()) != null){fw.write(line);fw.write('\n');}br.close();fr.close();fw.close();}catch(IOException ex){}} }

RandomAccessFile隨機存取文件類以隨機存取方式進行文件讀/寫操作，對一個文件可以同時進行既讀又寫的操作；在文件指定位置讀取或者寫入基本數據類型。

轉載：http://blog.csdn.net/foreverling/article/details/46602089

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java输入输出流和文件操作的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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