IO、存储、硬盘、文件系统相关常识

1.IO

IO（输入/输出）是一个广泛的概念，通常指代计算机与外部设备（如键盘、鼠标、打印机、显示器等）或其他计算机组件（如磁盘、网络等）之间的数据交换过程。IO 操作可以涉及到多种类型的数据传输和设备。

2.存储和硬盘

 存储的定义: 我们平常意义的存储可能是存储数据的硬盘，在计算机中，用于数据直接处理的是内存，存储数据的是硬盘，内存相较于硬盘来说速度是快成百上千倍的  , 内存是个不可持久化的，对于内存来说，断电后内存中的数据就会清空   外存也就是硬盘，是持久化的数据，断电后外存的数据不会丢失。

  硬盘的定义:硬盘是一种用于存储数据的计算机存储设备，也被称为硬盘驱动器或硬盘。它由一个或多个旋转的磁盘组成，每个磁盘都有一个磁性表面，可以读写数据。硬盘通常安装在计算机的内部，也可以用作外置设备。硬盘是计算机中最基本的存储设备之一，用于存储操作系统、应用软件、文件和其他数据

从内存往上的称为易失存储，硬盘往下的称为持久存储；

易失存储在断电后会丢失数据，以进程为单位管理；变量、对象本质上的编程语言对硬件中内存(易失存储)的抽象

持久存储断电后一般仍能保存，通常可以跨进程读写

各个存储访问速度的一个直观感受：

硬盘(Hard Disk Drive - HDD)的实现：

1. 磁盘 (利用磁性实现的一种存储方式)，一般就指硬盘或者(机械硬盘)
2. 固态硬盘 (Solid State Disk - SSD)
3. 闪存 (Flash Memory)

磁盘查找文件的步骤：

1. 旋转盘片找到对应的扇区
2. 找到对应的磁道

从磁盘的读取数据的过程中有许多物理操作，因此效率较低

并且磁盘更适合做连续数据的读写，而不适合做随机数据的读写

 3.文件系统       

 3.1.树形结构组织和目录

在硬盘中，存在很多目录和文件，目录之间有存在一些嵌套关系，整体的这一套结构，是一个树形结构，即N叉树。

文件非常多，目录也非常多，目录之间还能嵌套

3.2.文件路径

1.绝对路径 --> Windows是从此电脑这个树根开始进行分层级，所以绝对路径就是从此处开始的，如下图：这个路径就是一个绝对路径，从根目录开始找，一直找到目标文件所在的位置（每经过一个目录就用“\”来分割），所经历的目录就是绝对路径。

2.相对路径 --> 除了绝对路径，我们还可以从任务节点（目录）出发，找到某一个文件（也是找到文件位置所经历的节点），此时所对应的就是相对路径。（从给定的某个目录出发（也叫基准目录/工作目录）所经历的路径）如下图：从Program Files目录开始，找到wab.exe，此时的Program Files就是基准目录（工作目录），Program Files\Windows Mail就是相对路径的表示。

3.3 文件类型

分为俩类：1. 文本文件（简单理解为打开是你能看的懂的英文或者汉字）

                    2. 二进制文件（简单理解为它是给计算机看的，打开是一大堆乱码）

举一些他俩的列子：1. 文本文件：文本文档，.c ，.java，.cpp也是文本文件

                                 2. 二进制文件：图片，音频，视频，可执行程序，动态库都是二进制文件

4.使用java操作文件

Java中通过java.io.File类来对一个文件（目录）进行抽象的描述。注意，有File对象并不代表真存在该文件

4.1 File 概述

我们先来看看File类中的常见属性、构造方法和方法

代码实例：

观察get系列的特点和差异

import java.io.File;
import java.io.IOException;
public static void main(String[] args) throws IOException {
        File f = new File("./hello.txt");
        System.out.println(f.getParent());//返回File对象的⽗⽬录⽂件路径
        System.out.println(f.getName());//返回FIle对象的纯⽂件名称
        System.out.println(f.getPath());//返回File对象的⽂件路径
        System.out.println(f.getAbsolutePath());//返回File对象的绝对路径
        System.out.println(f.getCanonicalPath());//返回File对象修饰过的绝对路径
    }

import java.io.File; 

import java.io.IOException; 

public class Main { 

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

	File file = new File("hello-world.txt"); // 要求该文件不存在，才能看到相同 

的现象 

	System.out.println(file.exists()); 

	System.out.println(file.isDirectory()); 

	System.out.println(file.isFile()); 

	System.out.println(file.createNewFile()); 

	System.out.println(file.exists()); 

	System.out.println(file.isDirectory()); 

	System.out.println(file.isFile()); 

	System.out.println(file.createNewFile()); 

	} 

}

普通文件删除

import java.io.File; 

import java.io.IOException; 

public class Main { 

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

	File file = new File("some-file.txt"); // 要求该文件不存在，才能看到相同的现象 

	System.out.println(file.exists()); 

	System.out.println(file.createNewFile()); 

	System.out.println(file.exists()); 

	System.out.println(file.delete()); 

	System.out.println(file.exists()); 

	} 

}

4.2文件内容的读写 —— 数据流

InputStream方法

InputStream 只是一个抽象类，要使用还需要具体的实现类。关于 InputStream 的实现类有很多，基本

可以认为不同的输入设备都可以对应一个 InputStream 类，我们现在只关心从文件中读取，所以使用

FileInputStream

public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try (InputStream is = new FileInputStream("E:\\qqfile\\1507665758\\FileRecv\\2024-06-27-IO\\IO\\src\\hello.txt")) {
            byte[] buf = new byte[1024];
            int len; while (true) {
                len = is.read(buf);
                if (len == -1) {
                    // 代表文件已经全部读完
                     break; }
                for (int i = 0; i < len; i++) {
                    System.out.printf("%c", buf[i]);
                }
            }
        }
    }
}

OutputStream方法

OutputStream 同样只是一个抽象类，要使用还需要具体的实现类。我们现在还是只关心写入文件中，

所以使用 FileOutputStream

利用 OutputStreamWriter 进行字符写入

import java.io.*; 

public class Main { 

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

            try (OutputStream os = new FileOutputStream("output.txt")) { 

                os.write('H'); 

                os.write('e'); 

                os.write('l'); 

                os.write('l'); 

                os.write('o'); 

                // 不要忘记 flush 

                os.flush(); 

			} 

		} 

	}

利⽤PrintWriter找到我们熟悉的⽅法
上述，我们其实已经完成输出⼯作，但总是有所不⽅便，我们接来下将OutputStream处理下，使⽤PrintWriter类来完成输出，因为PrintWriter类中提供了我们熟悉的print/println/printf⽅法
 

import java.io.*;
public class Main {
   public static void main(String[] args) throws IOException {
       try (OutputStream os = new FileOutputStream("output.txt")) {
         try (OutputStreamWriter osWriter = new OutputStreamWriter(os, "UTF-8
           try (PrintWriter writer = new PrintWriter(osWriter)) {
                writer.println("我是第⼀⾏");
                writer.print("我的第⼆⾏\r\n");
                writer.printf("%d: 我的第三⾏\r\n", 1 + 1);
                writer.flush();
              }
          }
       }
    }
}