day19--IO流（二）

day19-IO流（二）

一、字符流

同学们，前面我们学习了字节流，使用字节流可以读取文件中的字节数据。但是如果文件中有中文使用字节流来读取，就有可能读到半个汉字的情况，这样会导致乱码。虽然使用读取全部字节的方法不会出现乱码，但是如果文件过大又不太合适。

所以Java专门为我们提供了另外一种流，叫字符流，可以字符流是专门为读取文本数据而生的。

1.1 FileReader类

先类学习字符流中的FileReader类，这是字符输入流，用来将文件中的字符数据读取到程序中来。

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FileReader读取文件的步骤如下：

第一步：创建FileReader对象与要读取的源文件接通
第二步：调用read()方法读取文件中的字符
第三步：调用close()方法关闭流

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需要用到的方法：先通过构造器创建对象，再通过read方法读取数据（注意：两个read方法的返回值，含义不一样）

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/*** 目标：掌握文件字符输入流。*/
public class FileReaderTest1 {public static void main(String[] args)  {try (// 1、创建一个文件字符输入流管道与源文件接通Reader fr = new FileReader("io-app2\\src\\zhushanglin01.txt");){// 2、一个字符一个字符的读（性能较差）
//            int c; // 记住每次读取的字符编号。
//            while ((c = fr.read()) != -1){
//                System.out.print((char) c);
//            }// 每次读取一个字符的形式，性能肯定是比较差的。// 3、每次读取多个字符。（性能是比较不错的！）char[] buffer = new char[3];int len; // 记住每次读取了多少个字符。while ((len = fr.read(buffer)) != -1){// 读取多少倒出多少System.out.print(new String(buffer, 0, len));}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

1.2 FileWriter类

在上节课，我们学习了FileReader，它可以将文件中的字符数据读取到程序中来。接下来，我们就要学习FileWriter了，它可以将程序中的字符数据写入文件。

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FileWriter往文件中写字符数据的步骤如下：

第一步：创建FileWirter对象与要读取的目标文件接通
第二步：调用write(字符数据/字符数组/字符串)方法读取文件中的字符
第三步：调用close()方法关闭流

需要用到的方法如下：构造器是用来创建FileWriter对象的，有了对象才能调用write方法写数据到文件。

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接下来，用代码演示一下：

/*** 目标：掌握文件字符输出流：写字符数据出去*/
public class FileWriterTest2 {public static void main(String[] args) {try (// 0、创建一个文件字符输出流管道与目标文件接通。// 覆盖管道// Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/zhushanglin02out.txt");// 追加数据的管道Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/zhushanglin02out.txt", true);){// 1、public void write(int c):写一个字符出去fw.write('a');fw.write(97);//fw.write('磊'); // 写一个字符出去fw.write("\r\n"); // 换行// 2、public void write(String c)写一个字符串出去fw.write("我爱你中国abc");fw.write("\r\n");// 3、public void write(String c ,int pos ,int len):写字符串的一部分出去fw.write("我爱你中国abc", 0, 5);fw.write("\r\n");// 4、public void write(char[] buffer):写一个字符数组出去char[] buffer = {'哈', '特', 'a', 'b', 'c'};fw.write(buffer);fw.write("\r\n");// 5、public void write(char[] buffer ,int pos ,int len):写字符数组的一部分出去fw.write(buffer, 0, 2);fw.write("\r\n");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

1.3 FileWriter写的注意事项

各位同学，刚才我们已经学习了FileWriter字符输出流的基本使用。但是，这里有一个小问题需要和同学们说下一：FileWriter写完数据之后，必须刷新或者关闭，写出去的数据才能生效。

比如：下面的代码只调用了写数据的方法，没有关流的方法。当你打开目标文件时，是看不到任何数据的。

//1.创建FileWriter对象
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/zhushanglin03out.txt");//2.写字符数据出去
fw.write('a');
fw.write('b');
fw.write('c');

而下面的代码，加上了flush()方法之后，数据就会立即到目标文件中去。

//1.创建FileWriter对象
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/zhushanglin03out.txt");//2.写字符数据出去
fw.write('a');
fw.write('b');
fw.write('c');//3.刷新
fw.flush();

下面的代码，调用了close()方法，数据也会立即到文件中去。因为close()方法在关闭流之前，会将内存中缓存的数据先刷新到文件，再关流。

//1.创建FileWriter对象
Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/zhushanglin03out.txt");//2.写字符数据出去
fw.write('a');
fw.write('b');
fw.write('c');//3.关闭流
fw.close(); //会先刷新，再关流

但是需要注意的是，关闭流之后，就不能在对流进行操作了。否则会出异常

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二、缓冲流

学习完字符流之后，接下来我们学习一下缓冲流。我们还是先来认识一下缓存流，再来说一下它的作用。缓冲流有四种，如下图所示

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缓冲流的作用：可以对原始流进行包装，提高原始流读写数据的性能。

2.1 缓冲字节流

我们先来学习字节缓冲流是如何提高读写数据的性能的，原理如下图所示。是因为在缓冲流的底层自己封装了一个长度为8KB（8129byte）的字节数组，但是缓冲流不能单独使用，它需要依赖于原始流。

**读数据时：**它先用原始字节输入流一次性读取8KB的数据存入缓冲流内部的数组中（ps: 先一次多囤点货），再从8KB的字节数组中读取一个字节或者多个字节（把消耗屯的货）。

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写数据时： 它是先把数据写到缓冲流内部的8BK的数组中（ps: 先攒一车货），等数组存满了，再通过原始的字节输出流，一次性写到目标文件中去（把囤好的货，一次性运走）。

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在创建缓冲字节流对象时，需要封装一个原始流对象进来。构造方法如下

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如果我们用缓冲流复制文件，代码写法如下:

public class BufferedInputStreamTest1 {public static void main(String[] args) {try (InputStream is = new FileInputStream("io-app2/src/zhushanglin01.txt");// 1、定义一个字节缓冲输入流包装原始的字节输入流InputStream bis = new BufferedInputStream(is);OutputStream os = new FileOutputStream("io-app2/src/zhushanglin01_bak.txt");// 2、定义一个字节缓冲输出流包装原始的字节输出流OutputStream bos = new BufferedOutputStream(os);){byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = bis.read(buffer)) != -1){bos.write(buffer, 0, len);}System.out.println("复制完成！！");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

2.2 字符缓冲流

接下来，我们学习另外两个缓冲流——字符缓冲流。它的原理和字节缓冲流是类似的，它底层也会有一个8KB的数组，但是这里是字符数组。字符缓冲流也不能单独使用，它需要依赖于原始字符流一起使用。

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**BufferedReader读数据时：**它先原始字符输入流一次性读取8KB的数据存入缓冲流内部的数组中（ps: 先一次多囤点货），再从8KB的字符数组中读取一个字符或者多个字符（把消耗屯的货）。

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创建BufferedReader对象需要用到BufferedReader的构造方法，内部需要封装一个原始的字符输入流，我们可以传入FileReader.

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而且BufferedReader还要特有的方法，一次可以读取文本文件中的一行

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使用BufferedReader读取数据的代码如下

public class BufferedReaderTest2 {public static void main(String[] args)  {try (Reader fr = new FileReader("io-app2\\src\\zhushanglin04.txt");// 创建一个字符缓冲输入流包装原始的字符输入流BufferedReader br = new BufferedReader(fr);){
//            char[] buffer = new char[3];
//            int len;
//            while ((len = br.read(buffer)) != -1){
//                System.out.print(new String(buffer, 0, len));
//            }
//            System.out.println(br.readLine());
//            System.out.println(br.readLine());
//            System.out.println(br.readLine());
//            System.out.println(br.readLine());String line; // 记住每次读取的一行数据while ((line = br.readLine()) != null){System.out.println(line);}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

BufferedWriter写数据时： 它是先把数据写到字符缓冲流内部的8BK的数组中（ps: 先攒一车货），等数组存满了，再通过原始的字符输出流，一次性写到目标文件中去（把囤好的货，一次性运走）。如下图所示

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创建BufferedWriter对象时需要用到BufferedWriter的构造方法，而且内部需要封装一个原始的字符输出流，我们这里可以传递FileWriter。

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而且BufferedWriter新增了一个功能，可以用来写一个换行符

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接下来，用代码演示一下，使用BufferedWriter往文件中写入字符数据。

public class BufferedWriterTest3 {public static void main(String[] args) {try (Writer fw = new FileWriter("io-app2/src/zhushanglin05out.txt", true);// 创建一个字符缓冲输出流管道包装原始的字符输出流BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);){bw.write('a');bw.write(97);bw.write('磊');bw.newLine();bw.write("我爱你中国abc");bw.newLine();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

2.3 缓冲流性能分析

我们说缓冲流内部多了一个数组，可以提高原始流的读写性能。讲到这一定有同学有这么一个疑问，它和我们使用原始流，自己加一个8BK数组不是一样的吗？缓冲流就一定能提高性能吗？先告诉同学们答案，缓冲流不一定能提高性能。

下面我们用一个比较大文件（889MB）复制，做性能测试，分别使用下面四种方式来完成文件复制，并记录文件复制的时间。

① 使用低级流一个字节一个字节的复制

② 使用低级流按照字节数组的形式复制

③ 使用缓冲流一个字节一个字节的复制

④ 使用缓冲流按照字节数组的形式复制

低级流一个字节复制: 慢得简直让人无法忍受
低级流按照字节数组复制(数组长度1024): 12.117s
缓冲流一个字节复制: 11.058s
缓冲流按照字节数组复制(数组长度1024): 2.163s
【注意：这里的测试只能做一个参考，和电脑性能也有直接关系】

经过上面的测试，我们可以得出一个结论：默认情况下，采用一次复制1024个字节，缓冲流完胜。

但是，缓冲流就一定性能高吗？我们采用一次复制8192个字节试试

低级流按照字节数组复制(数组长度8192): 2.535s
缓冲流按照字节数组复制(数组长度8192): 2.088s

经过上面的测试，我们可以得出一个结论：**一次读取8192个字节时，低级流和缓冲流性能相当。**相差的那几毫秒可以忽略不计。

继续把数组变大，看一看缓冲流就一定性能高吗？现在采用一次读取1024*32个字节数据试试

低级流按照字节数组复制(数组长度8192): 1.128s
缓冲流按照字节数组复制(数组长度8192): 1.133s

经过上面的测试，我们可以得出一个结论：**数组越大性能越高，低级流和缓冲流性能相当。**相差的那几秒可以忽略不计。

继续把数组变大，看一看缓冲流就一定性能高吗？现在采用一次读取1024*6个字节数据试试

低级流按照字节数组复制(数组长度8192): 1.039s
缓冲流按照字节数组复制(数组长度8192): 1.151s

此时你会发现，当数组大到一定程度，性能已经提高了多少了，甚至缓冲流的性能还没有低级流高。

最终总结一下：**缓冲流的性能不一定比低级流高，其实低级流自己加一个数组，性能其实是不差。**只不过缓冲流帮你加了一个相对而言大小比较合理的数组。

三、转换流

前面我们学习过FileReader读取文件中的字符，但是同学们注意了，FileReader默认只能读取UTF-8编码格式的文件。如果使用FileReader读取GBK格式的文件，可能存在乱码，因为FileReader它遇到汉字默认是按照3个字节来读取的，而GBK格式的文件一个汉字是占2个字节，这样就会导致乱码。

Java给我们提供了另外两种流InputStreamReader，OutputStreamWriter，这两个流我们把它叫做转换流。它们可以将字节流转换为字符流，并且可以指定编码方案。

3.1 InputStreamReader类

接下来，我们先学习InputStreamReader类，你看这个类名就比较有意思，前面是InputStream表示字节输入流，后面是Reader表示字符输入流，合在一起意思就是表示可以把InputStream转换为Reader，最终InputStreamReader其实也是Reader的子类，所以也算是字符输入流。

InputStreamReader也是不能单独使用的，它内部需要封装一个InputStream的子类对象，再指定一个编码表，如果不指定编码表，默认会按照UTF-8形式进行转换。

需求：我们可以先准备一个GBK格式的文件，然后使用下面的代码进行读取，看是是否有乱码。

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public class InputStreamReaderTest2 {public static void main(String[] args) {try (// 1、得到文件的原始字节流（GBK的字节流形式）InputStream is = new FileInputStream("io-app2/src/zhushanglin06.txt");// 2、把原始的字节输入流按照指定的字符集编码转换成字符输入流Reader isr = new InputStreamReader(is, "GBK");// 3、把字符输入流包装成缓冲字符输入流BufferedReader br = new BufferedReader(isr);){String line;while ((line = br.readLine()) != null){System.out.println(line);}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

执行完之后，你会发现没有乱码。

3.2 OutputStreamWriter类

接下来，我们先学习OutputStreamWriter类，你看这个类名也比较有意思，前面是OutputStream表示字节输出流，后面是Writer表示字符输出流，合在一起意思就是表示可以把OutputStream转换为Writer，最终OutputStreamWriter其实也是Writer的子类，所以也算是字符输出流。

OutputStreamReader也是不能单独使用的，它内部需要封装一个OutputStream的子类对象，再指定一个编码表，如果不指定编码表，默认会按照UTF-8形式进行转换。

需求：我们可以先准备一个GBK格式的文件，使用下面代码往文件中写字符数据。

public class OutputStreamWriterTest3 {public static void main(String[] args) {// 指定写出去的字符编码。try (// 1、创建一个文件字节输出流OutputStream os = new FileOutputStream("io-app2/src/zhushanglin07out.txt");// 2、把原始的字节输出流，按照指定的字符集编码转换成字符输出转换流。Writer osw = new OutputStreamWriter(os, "GBK");// 3、把字符输出流包装成缓冲字符输出流BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);){bw.write("我是中国人abc");bw.write("我爱你中国123");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

四、打印流

接下来，我们学习打印流，其实打印流我们从开学第一天就一直再使用，只是没有学到你感受不到而已。打印流可以实现更加方便，更加高效的写数据的方式。

4.1 打印流基本使用

打印流，这里所说的打印其实就是写数据的意思，它和普通的write方法写数据还不太一样，一般会使用打印流特有的方法叫print(数据)或者println(数据)，它打印啥就输出啥。

打印流有两个，一个是字节打印流PrintStream，一个是字符打印流PrintWriter，如下图所示

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PrintStream和PrintWriter的用法是一样的，所以这里就一块演示了。

public class PrintTest1 {public static void main(String[] args) {try (// 1、创建一个打印流管道
//                PrintStream ps =
//                        new PrintStream("io-app2/src/zhushanglin08.txt", Charset.forName("GBK"));
//                PrintStream ps =
//                        new PrintStream("io-app2/src/zhushanglin08.txt");PrintWriter ps =new PrintWriter(new FileOutputStream("io-app2/src/zhushanglin08.txt", true));){ps.print(97);	//文件中显示的就是:97ps.print('a'); //文件中显示的就是:aps.println("我爱你中国abc");	//文件中显示的就是:我爱你中国abcps.println(true);//文件中显示的就是:trueps.println(99.5);//文件中显示的就是99.5ps.write(97); //文件中显示a，发现和前面println方法的区别了吗？} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

4.2 重定向输出语句

其实我们开学第一课，就给同学们讲过System.out.println()这句话表示打印输出，但是至于为什么能够输出，其实我们一直不清楚。

以前是因为知识储备还不够，无法解释，到现在就可以给同学们揭晓谜底了，因为System里面有一个静态变量叫out，out的数据类型就是PrintStream，它就是一个打印流，而且这个打印流的默认输出目的地是控制台，所以我们调用System.out.pirnln()就可以往控制台打印输出任意类型的数据，而且打印啥就输出啥。

而且System还提供了一个方法，可以修改底层的打印流，这样我们就可以重定向打印语句的输出目的地了。我们玩一下, 直接上代码。

public class PrintTest2 {public static void main(String[] args) {System.out.println("老骥伏枥");System.out.println("志在千里");try ( PrintStream ps = new PrintStream("io-app2/src/zhushanglin09.txt"); ){// 把系统默认的打印流对象改成自己设置的打印流System.setOut(ps);System.out.println("烈士暮年");	System.out.println("壮心不已");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

此时打印语句，将往文件中打印数据，而不在控制台。

五、数据流

同学们，接下我们再学习一种流，这种流在开发中偶尔也会用到。比如，我们想把数据和数据的类型一并写到文件中去，读取的时候也将数据和数据类型一并读出来。这就可以用到数据流，有两个DataInputStream和DataOutputStream.

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5.1 DataOutputStream类

我们先学习DataOutputStream类，它也是一种包装流，创建DataOutputStream对象时，底层需要依赖于一个原始的OutputStream流对象。然后调用它的wirteXxx方法，写的是特定类型的数据。

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代码如下：往文件中写整数、小数、布尔类型数据、字符串数据

public class DataOutputStreamTest1 {public static void main(String[] args) {try (// 1、创建一个数据输出流包装低级的字节输出流DataOutputStream dos =new DataOutputStream(new FileOutputStream("io-app2/src/zhushanglin10out.txt"));){dos.writeInt(97);dos.writeDouble(99.5);dos.writeBoolean(true);dos.writeUTF("清华程序员666！");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

5.2 DataInputStream类

学习完DataOutputStream后，再学习DataIntputStream类，它也是一种包装流，创建DataInputStream对象时，底层需要依赖于一个原始的InputStream流对象。然后调用它的readXxx()方法就可以读取特定类型的数据。

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代码如下：读取文件中特定类型的数据（整数、小数、字符串等）

public class DataInputStreamTest2 {public static void main(String[] args) {try (DataInputStream dis =new DataInputStream(new FileInputStream("io-app2/src/zhushanglin10out.txt"));){int i = dis.readInt();System.out.println(i);double d = dis.readDouble();System.out.println(d);boolean b = dis.readBoolean();System.out.println(b);String rs = dis.readUTF();System.out.println(rs);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

六、序列化流

各位同学同学，还有最后一个流要学习，叫做序列化流。序列化流是干什么用的呢？我们知道字节流是以字节为单位来读写数据、字符流是按照字符为单位来读写数据、而对象流是以对象为单位来读写数据。也就是把对象当做一个整体，可以写一个对象到文件，也可以从文件中把对象读取出来。

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这里有一个新词序列化，第一次听同学们可能还比较陌生，我来给同学们解释一下

序列化：意思就是把对象写到文件或者网络中去。（简单记：写对象）
反序列化：意思就是把对象从文件或者网络中读取出来。（简单记：读对象）

6.1 ObjectOutputStraem类

接下来，先学习ObjectOutputStream流，它也是一个包装流，不能单独使用，需要结合原始的字节输出流使用。

代码如下：将一个User对象写到文件中去

第一步：先准备一个User类，必须让其实现Serializable接口。

// 注意：对象如果需要序列化，必须实现序列化接口。
public class User implements Serializable {private String loginName;private String userName;private int age;// transient 这个成员变量将不参与序列化。private transient String passWord;public User() {}public User(String loginName, String userName, int age, String passWord) {this.loginName = loginName;this.userName = userName;this.age = age;this.passWord = passWord;}@Overridepublic String toString() {return "User{" +"loginName='" + loginName + '\'' +", userName='" + userName + '\'' +", age=" + age +", passWord='" + passWord + '\'' +'}';}
}

第二步：再创建ObjectOutputStream流对象，调用writeObject方法对象到文件。

public class Test1ObjectOutputStream {public static void main(String[] args) {try (// 2、创建一个对象字节输出流包装原始的字节 输出流。ObjectOutputStream oos =new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("io-app2/src/zhushanglin11out.txt"));){// 1、创建一个Java对象。User u = new User("admin", "张三", 32, "666888xyz");// 3、序列化对象到文件中去oos.writeObject(u);System.out.println("序列化对象成功！！");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

注意：写到文件中的对象，是不能用记事本打开看的。因为对象本身就不是文本数据，打开是乱码

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怎样才能读懂文件中的对象是什么呢？这里必须用反序列化，自己写代码读。

6.2 ObjectInputStream类

接下来，学习ObjectInputStream流，它也是一个包装流，不能单独使用，需要结合原始的字节输入流使用。

接着前面的案例，文件中已经有一个Student对象，现在要使用ObjectInputStream读取出来。称之为反序列化。

public class Test2ObjectInputStream {public static void main(String[] args) {try (// 1、创建一个对象字节输入流管道，包装 低级的字节输入流与源文件接通ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("io-app2/src/zhushanglin11out.txt"));){User u = (User) ois.readObject();System.out.println(u);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

七、补充知识：IO框架

最后，再给同学们补充讲解一个知识，叫做IO框架。它有什么用呢？有同学经常问老师，我们只学习了IO流对文件复制，能不能复制文件夹呀？

当然是可以咯，但是如果让我们自己写复制文件夹的代码需要用到递归，还是比较麻烦的。为了简化对IO操作，由apache开源基金组织提供了一组有关IO流小框架，可以提高IO流的开发效率。

这个框架的名字叫commons-io：其本质是别人写好的一些字节码文件（class文件），打包成了一个jar包。我们只需要把jar包引入到我们的项目中，就可以直接用了。

这里给同学们介绍一个jar包中提供的工具类叫FileUtils，它的部分功能如下，很方便，你一看名字就知道怎么用了。

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在写代码之前，先需要引入jar包，具体步骤如下

1.在模块的目录下，新建一个lib文件夹
2.把jar包复制粘贴到lib文件夹下
3.选择lib下的jar包，右键点击Add As Library，然后就可以用了。

代码如下：

public class CommonsIOTest1 {public static void main(String[] args) throws Exception {//1.复制文件FileUtils.copyFile(new File("io-app2\\src\\zhushanglin01.txt"), new File("io-app2/src/a.txt"));//2.复制文件夹FileUtils.copyDirectory(new File("D:\\resource\\私人珍藏"), new File("D:\\resource\\私人珍藏3"));//3.删除文件夹FileUtils.deleteDirectory(new File("D:\\resource\\私人珍藏3"));// Java提供的原生的一行代码搞定很多事情Files.copy(Path.of("io-app2\\src\\zhushanglin01.txt"), Path.of("io-app2\\src\\b.txt"));System.out.println(Files.readString(Path.of("io-app2\\src\\zhushanglin01.txt")));}
}