操作系統(tǒng)中的文件和目錄概念

文件與文件系統(tǒng)

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

目錄結(jié)構(gòu)與文件檢索

目錄是文件系統(tǒng)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(gòu)成目錄的多級樹狀結(jié)構(gòu)。文件是這種樹狀結(jié)構(gòu)的葉子節(jié)點，文件中不能包含另一個文件。

在多級樹狀目錄結(jié)構(gòu)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(dá)該文件的路徑上的所有子目錄名組成。

文件的邏輯結(jié)構(gòu)

文件是文件系統(tǒng)中最小的數(shù)據(jù)組織單位，目錄機(jī)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(gòu)造方式。文件的組織包含兩方面：邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)。文件的邏輯結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(jié)序列或字符序列組成。流式文件內(nèi)的信息不再劃分結(jié)構(gòu)，只是具有順序關(guān)系的一系列字節(jié)或字符集合，字節(jié)或字符是信息的最小單位。
記錄式文件是一種有結(jié)構(gòu)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(guān)系。記錄是文件內(nèi)獨立的最小信息單位，操作系統(tǒng)每次操作至少存儲、檢索或更新一個記錄。記錄可以被進(jìn)一步劃分為若干個更小的數(shù)據(jù)項，數(shù)據(jù)項是具有標(biāo)志名的最小的不可分割的數(shù)據(jù)單位。數(shù)據(jù)項的集合構(gòu)成記錄，相關(guān)記錄的集合構(gòu)成文件。對記錄的劃分及對數(shù)據(jù)項的類型描述，均由應(yīng)用程序完成。

文件的存取方式

存取方式是操作系統(tǒng)為應(yīng)用程序聽的使用文件的技術(shù)手段。文件類型、文件的邏輯結(jié)構(gòu)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(jī)存取和索引存取。
①順序存取是指按記錄順序進(jìn)行讀/寫操作的存取方式。
②隨機(jī)存取是指按記錄序號進(jìn)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(tǒng)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(yīng)用程序兩種不同的對象，操作系統(tǒng)通過操作接口和應(yīng)用程序接口兩種方式提供其功能和服務(wù)，對文件系統(tǒng)亦是如此。
①操作接口：操作系統(tǒng)將其功能和服務(wù)以操作命令形式提供給用戶，用戶以手動方式對文件系統(tǒng)等進(jìn)行操作，實現(xiàn)人機(jī)交互功能。
②應(yīng)用程序接口：操作系統(tǒng)將其功能和服務(wù)以系統(tǒng)調(diào)用（system call）形式提供給應(yīng)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(shù)據(jù)傳輸?shù)目偡Q和抽象。換言之，數(shù)據(jù)在兩個對象之間的傳輸稱為流。
對流進(jìn)行讀/寫操作的最小單位是字節(jié)，即一次可以寫入一字節(jié)或者讀取一字節(jié)。提高數(shù)據(jù)傳輸效率的辦法是，將一塊內(nèi)存空間設(shè)計成緩沖區(qū)（buffer），暫時存放待傳送的數(shù)據(jù)，通過緩沖區(qū)可以一次讀/寫若干字節(jié)，緩沖區(qū)使數(shù)據(jù)能夠以較大的數(shù)據(jù)塊形式傳送，從而能夠顯著地提供數(shù)據(jù)傳輸效率。配備緩沖區(qū)的流成為緩沖流（buffered stream）。
設(shè)計流的作用是使數(shù)據(jù)傳輸操作獨立于相關(guān)設(shè)備。程序需要根據(jù)待傳輸數(shù)據(jù)的不同特性而使用不同的流，數(shù)據(jù)傳輸給指定設(shè)備后的操作由系統(tǒng)執(zhí)行設(shè)備驅(qū)動程序完成。

流的存在

以下4種情況存在數(shù)據(jù)流動問題：
①控制臺應(yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出操作。
②文件讀寫操作。
③線程通信。
④網(wǎng)絡(luò)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(jié)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(jié)流以字節(jié)為單位讀/寫流，用于傳輸非字符數(shù)據(jù)，如整數(shù)、浮點數(shù)，對象等。InputStream和OutputStream是字節(jié)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(jī)存取文件類以隨機(jī)存取方式進(jìn)行文件讀/寫操作。

示例

從字節(jié)流中讀取1字節(jié)

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(jié)果：

255

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

從字節(jié)流中讀取4字節(jié)作為一個int整數(shù)

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(shù)據(jù)字節(jié)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(zhuǎn)換成一個字節(jié)流的過程稱為序列化（serialization），反之，從字節(jié)流中重建對象的過程稱為去序列化。對象能夠序列化的標(biāo)記是該類實現(xiàn)java.io.Serializable序列化接口，Serializable是標(biāo)記接口，其中沒有方法。如果要寫入的對象沒有實現(xiàn)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(jié)流實現(xiàn)發(fā)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(jī)存取文件類以隨機(jī)存取方式進(jìn)行文件讀/寫操作，對一個文件可以同時進(jìn)行既讀又寫的操作；在文件指定位置讀取或者寫入基本數(shù)據(jù)類型。

轉(zhuǎn)載：http://blog.csdn.net/foreverling/article/details/46602089

總結(jié)

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(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。