Java輸入與輸出

Java輸入與輸出
作者：寶來証券資訊處電子商務資深工程師段維瀚先生

java.io套裝模組提供相當多的類別(classes)供程式設計師解決各種I/O的問題。甚至在網際網路盛行之後，更以Unicode編碼做為Java編碼的標準，因為跨平台、多國語言處理能力也成為Java的重要特性之一。

資料I/O與通訊的新需求不斷浮現，程式庫中的類別也隨之改變。JDK 1.0版程式庫中的類別原以Byte為主，在JDK 1.1版之後增添了許多以char和Unicode為主的類別。這起因於網際網路盛行後，為了讓資料的來源端與目的端能互相跨越地順暢通訊，Unicode的編碼方式便成為Java編碼的標準，也因著這項特性Java程式才能順利地在不同平台(Windows、Unix或Linux)上撰寫與執行。

Java I/O(輸入／輸出)
程式設計師藉由輸入／輸出(I/O)可在程式執行的過程中存取外部資料(包含檔案、記憶體、網路連結Socket或Console等)，且允許有不同的來源端(Source)與目的端(Sink)。
撰寫一個好的I/O系統程式並不容易，所涉及的技術與知識不只是程式本身，還要考慮資料來源端與目的端的設備與通訊是否完備；各種例外狀況的發生也讓程式設計師在開發時感到頭痛，除了程式的例外處理，還必須對整體系統架構或網路系統做全盤了解。幸好java.io類別提供了許多函式庫，為程式設計師節省了程式開發的時間，使資料I/O能順暢地進行。

File類別(non-stream)
File類別並不是一個標準的I/O類別，在java.io類別函式中它是唯一的non-stream類別，既不能讀取檔案內容，也不能改變檔案內容，主要作用是收集檔案（或目錄）的相關資訊，例如：建立檔案、修改檔名、設定檔案屬性、測試或檢查檔案、建立目錄、顯示某目錄中一組的檔案名稱等…。

● File建構子

File建構子	說明
File(File parent, String child)	建立一個File實例(instance) parent：另一個File instance；child：檔名字串
File(String pathname)	建立一個File實例(instance) pathname：可以是一個路徑字串，檔案夾名稱或檔名字串。
File(String parent, String child)	建立一個File實例(instance) parent：路徑字串；child：檔名字串

File類別包含在java.io.File套件中，在程式中使用File類別時，必須先以import關鍵字載入相對的套件路徑：import java.io.File或java.io.*。利用File()產生檔案實體並指定某個目錄時，該目錄下所有的檔案將以陣列方式傳回(array of files)。

File常用方法：建立檔案、目錄的方法

方法名稱	傳回值	說明
createNewFile()	boolean	在File()類別中所指定的目錄下建立新檔
createTempFile(String prefix, String suffix)	static File	在File()類別中所指定的目錄下建立暫時檔 prefix：檔名；suffix：副檔名
createTempFile(String prefix, String suffix, File directory)	static File	在自行指定File()類別的目錄下建立暫時檔 prefix：檔名；suffix：副檔名；directory：File目錄
mkdir()	boolean	建立目錄，若指定的目錄不存在則將無法建立(通常會因為parent目錄不存在而失敗) 建立成功：true；建立失敗：false
mkdirs()	boolean	建立目錄，若指定的目錄不存在則會先自行建立所需的parent目錄，之後再建立所要建立的目錄。 建立成功：true；建立失敗：false

提款程式範例：資源鎖定篇

1. import java.io.*;

2. public class IO_File

3. {

4. 　public static void main(String[] args)

5. 　{

6. 　　File f = new File("tmp", "NewFile.txt");

7. 　　System.out.println("檔案是否存在？" + f.exists());

8. 　　try

9. 　　{

10. 　　　if (!f.exists())

11. 　　　{

12. 　　　　System.out.println("利用createNewFile()建立新檔案，是否建立成功？" +

13. 　　　　f.createNewFile());

14. 　　　　System.out.println("檢查新建檔案是否存在於檔案系統中？" + f.exists());

15. 　　　}

16. 　　}

17. 　　catch(Exception e){}

18. 　}

19. }

執行結果：
檔案是否存在？false

利用createNewFile()建立新檔案，是否建立成功？true檢查新建檔案是否存在於檔案系統中？true

程式第6行建立File類別物件實體並指派給f物件變數，f是目前所在目錄下tmp子目錄中的NewFile.txt。第7行利用exists()方法來判斷f物件變數所指的檔案或目錄是否存在於實體檔案系統。第10行判斷檔案不存在後，第13行利用createNewFile()方法建立新檔NewFile.txt，第14行再利用exists()方法來判斷所產生出來的檔案是否已經建立在實體檔案系統中。

修改檔案、路徑的方法

方法名稱	傳回值	說明
renameTo(File dest)	boolean	修改檔名或目錄路徑。

刪除檔案、路徑的方法

方法名稱	傳回值	說明
delete()	boolean	刪除指定的檔名或目錄路徑
deleteOnExit()	void	在程式結束時(when the virtual machine terminates)刪除指定的檔名或目錄路徑。

存取檔案、路徑屬性的方法

方法名稱	傳回值	說明
exists()	boolean	判斷檔案或目錄是否存在
isAbsolute()	boolean	判斷是否為絕對路徑
isDirectory()	boolean	判斷是否為目錄
isFile()	boolean	判斷是否為檔案
isHidden()	boolean	判斷檔案是否為隱藏檔
canRead()	boolean	判斷檔案是否可讀取
canWrite()	boolean	判斷檔案是否可寫入

存取檔案、路徑內容的方法(非檔案內的實體資料)

方法名稱	傳回值	說明
getName()	String	取得檔案名稱
getAbsoluteFile()	File	取得絕對路徑
getAbsolutePath()	String	取得絕對路徑
getPath()	String	取得路徑
getParent()	String	取得上層路徑，入傳回值為null則表示沒有所指定的上層路徑名稱。
length()	long	取得檔案大小(bytes)，此方法只對檔案有有若是目錄的話則回傳值是0。
list()	String[]	傳回指定目錄下所有的檔案或目錄
listFiles()	File[]	只傳回指定目錄下所有的檔案
lastModified()	long	取的檔案最後的修改時間(以微秒為單位)

列出指定目錄下的所有檔案與目錄

1. import java.io.*;

2. public class IO_FileList

3. {

4. 　public static void main(String[] args)

5. 　{

6. 　　File f = new File("D:/prg/SCJP/tmp/");

7. 　　String[] FL = f.list();

8. 　　int i;

9. 　　for(i=0;i

10. 　　{

11. 　　　File fn = new File("D:/prg/SCJP/tmp/" + FL[i]);

12. 　　　System.out.print(FL[i]);

13. 　　　if (fn.isDirectory())

14. 　　　　System.out.println("：is Directory(目錄).");

15. 　　　else

16. 　　　　System.out.println("：is File(檔案).");

17. 　　}

18. 　}

19. }

執行結果：
bin：is Directory(目錄).
default.htm：is File(檔案).
lib：is Directory(目錄).
NewFile.txt：is File(檔案).

程式第6行將File指定到某個特定目錄(D:/prg/SCJP/tmp/)。請注意！目錄間是除號(”/”)而非反斜線(”\”)。第7行宣告一個字串陣列變數FL來接收f.list()所傳回的資料。第9~17行利用for-loop將每一個陣列元素取出，每一個陣列元素都可能是一個File或Directory。第11行根據所取得的陣列元素內容加上原始路徑再次建立File物件並指派給fn物件變數。第13~16行利用isDirectory()方法來區別fn物件變數所指向的是File還是Directory，若傳回值為true表示是Directory；傳回值為false則是File。此外，也可改成用isFile()方法來判別(true值表示File；false值則為Directory。

Filenamefilter(檔名過濾器)

通常一個目錄之下會包含著不同類型的檔案，例如*.doc、*.html、*.txt、*.java…等，檔案類型是以副檔名來區分。在這麼多檔案中，若只取JAVA原始碼檔，且知道其副檔名是”.java”(即*.java)，利用Filenamefilter(檔名過濾器)則可過濾其它檔名，只顯示副檔名為.java(*.java)的檔案。Filenamefilter是一個介面(interface)，使用前必須先建立一個能實作出Filenamefilter介面的類別，Filenamefilter介面包含了一個accept()方法，如下所示。

方法名稱	傳回值	說明
accept(File dir, String name)	boolean	所指定的檔案是否被包含在檔案列表中 dir：某個特定檔案的所在目錄；name：檔案名稱

Console主控台 I/O
Java提供了3種標準I/O模式分別是：
1. System.in：標準輸入裝置(standard input)是一個InputStream物件，但System.in不可單獨使用，必須內含於某個InputStream物件中。
2. System.out：標準輸出裝置(standard output)是一個可以單獨使用的PrintStream物件。
3. System.err：標準顯示錯誤裝置(standard error)也是一個可以單獨使用的PrintStream物件。

【圖1】Java I/O介面輸出輸入關係圖

System.in預設資料來源裝置是鍵盤(Keybord)，System.out與System.err皆屬於PrintStream物件，其預設的輸出裝置是螢幕(print to terminal window)。

【圖2】Java I/O類別物件運作關係圖

PrintStream建構子

PrintStream建構子	說明
PrintStream(OutputStream out)	建立一個新的PrintStream物件
PrintStream(OutputStream out, boolean autoFlush)	建立一個新的PrintStream物件並設定緩衝區的資料是否先自動清除，若autoFlush設為true，表示要將緩衝區內的資料自動清除。
PrintStream(OutputStream out, boolean autoFlush, String encoding)	建立一個新的PrintStream物件，並設定緩衝區資料是否自動清除，以及為輸出資料編碼(encoding)。

更改輸出與輸入介面

利用System.setIn、System.setOut與Syste.setErr可更改輸出與輸入介面。若想將所輸出的結果寫入檔案中而非輸出到螢幕上，可利用System.setOut來變更輸出裝置(System.out預設的輸出裝置是螢幕)。

更改輸出介面範例

1.           import java.io.*;

2.           public class Ex_SystemSetOut

3.           {

4.           　public static void main(String[] args) throws IOException

5.           　{

6.           　　InputStreamReader in = new InputStreamReader(System.in);

7.           　　BufferedReader buf_in = new BufferedReader(in);

8.           　　FileOutputStream fo = new FileOutputStream("setOut.txt");

9.           　　BufferedOutputStream buf_out = new BufferedOutputStream(fo);

10.       　　PrintStream out = new PrintStream(buf_out, true);

11.       　　System.setOut(out);

12.       　　String s;

13.       　　while((s = buf_in.readLine()).length() != 0)

14.       　　{

15.       　　　if (s == "exit") System.exit(0);

16.       　　　out.println("Get user input --> " + s);

17.       　　}

18.       　　out.flush(); //將緩衝區內容清出

19.       　　out.close(); //關閉Stream(記得要加)

20.       　}

21.       }

執行結果：
Step1：在提示符號下執行 java Ex_SystemSetOut並按下Enter


Setp2：連續輸入3筆資料”Vincent Tuan”，”Anita Wu”與”Howard Tuan”，每輸入一筆按Enter='font-family:新細明體;mso-ascii-font-family: Verdana;mso-hansi-font-family:Verdana'>鍵一次。


Setp3：若要離開本系統請按下Ctrl + C、Ctrl + D或輸入”exit”(程式第15行)

Setp4：利用記事本打開setOut.txt檔，我們可以看到先前我們在程式執行中所輸入的資料。

更改I/O介面是用Stream來處理，因此程式中第8、9、10行必須使用FileOutputStream、BufferedOutputStream 與 PrintStream 類別來作檔案的輸出處理。第11行利用 System.setout() 方法更改輸出裝置，將輸出裝置從原本的螢幕輸出更改為檔案輸出(將使用者輸入的資料寫入setOut.txt中)。第18行利用flush()方法將緩衝區內容清出，在第19行請關閉Stream(close stream)。