Java之IO(五)文件系统

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1.前言

  在讲解Java的文件流之前,先来认识一下Java的文件系统的实现。值得一提的是,Java8与Java7相比,对这一块做了一些改动,接下来会进行对比介绍,但主要还是以Java8为主。

1.1 Java7与Java8不同之处概览

  首先,Java8多了一个DefaultFileSystem,但少了一个Win32FileSystem类,其次两者的抽象父类FileSystem有些许区别。Java7的抽象父类有一个静态native方法,FileSystem getFileSystem();

而Java8没有。在File类文件我们可以看到,Java7获取电脑主机的文件系统就是通过FileSystem.getFileSystem();而Java8则是通过DefaultFileSystem.getFileSystem();

  这个WinNTFileSystem是两个版本都有的一个类,但实现不一样,由于Java7存在Win32FileSystem,其WinNTFileSystem类是继承自Win32FileSystem,Java8没有这个类,所以其是直接继承抽象父类FileSystem。从这里我们也可以看出区别了,Java7是通过native方法来选择主机的文件系统实现类实例。但是Java8只有WinNTFileSystem一个实现类,没有Win32FileSystem的,因此就是直接返回一个WinNTFileSystem实例。后面将比较WinNTFileSystem在两个版本的不同之处。

2.WinNTFileSystem

  FileSystem中定义了许多的抽象方法,具体如下:

  

  涉及到文件系统的查询,添加删除都是native方法,具体如下:

private native String getDriveDirectory(int drive);    //获取磁盘目录,A~Z盘符

private native String canonicalize0(String path)

throws IOException; // 规范化文件路径

private native String canonicalizeWithPrefix0(String canonicalPrefix,

String pathWithCanonicalPrefix)

throws IOException; // 这个也是规范化,不过其假定之前的路径都是规范的,只需要规范路径最后一个元素

// 一些文件的操作,文件信息的读取,删除创建目录及文件权限等等

public native int getBooleanAttributes(File f);

public native boolean checkAccess(File f, int access);

public native long getLastModifiedTime(File f);

public native long getLength(File f);

public native boolean setPermission(File f, int access, boolean enable,

boolean owneronly);

public native boolean createFileExclusively(String path)

throws IOException;

public native String[] list(File f);

public native boolean createDirectory(File f);

public native boolean setLastModifiedTime(File f, long time);

public native boolean setReadOnly(File f);

private native boolean delete0(File f);

private native boolean rename0(File f1, File f2);

private static native int listRoots0();

private native long getSpace0(File f, int t);

private static native void initIDs();

  Java7与Java8针对于文件的一些操作方法,在WinNTFileSystem大致相同,不过Java7是将其实现在Win32FileSystem类中。虽说是大致相同,但是还是有些许差别。Win32FileSystem获取磁盘使用大小如下:

  两个版本的WinNTFileSystem的实现却是一样的。

  这里为什么不需要兼容Win32就不清楚了,或许是在使用时判断过了,或许是native方法getSpace0的实现方法不同了。而除了这个方法,两者的这个WinNTFileSystem都实现都是一样的,Java7的Win32FileSystem就是一个getSpace与WinNTFileSystem,这也难怪移除了这个类,只使用WinNTFileSystem这个类了。

  由于大部分方法都是些native方法,调用这些方法的方法实现也比较简单,这里就不进行说明了,直接看源码就很明白了。这里简单介绍一下文件路径的处理过程。

  1.public String canonicalize(String path);

    (1)判断path长度:

      长度为两位,格式是字母:,则返回大写字母:,比如C:

      长度为三位,格式是字母:\\,则返回大写字母:\\,如C:\\

    (2)判断设置是否需要缓存路径:

      不需要,调用native方法canonicalize0

      需要,获取缓存cache,存在就直接返回。不存在:

      (a)如果使用缓存的路径前缀,通过parentOrNull获取文件的父路径,没有则为null。如果父路径不为空,取缓存prefixCache,缓存为空,就调用canonicalizeWithPrefix,注意这里放入的缓存是cache,这个结果就是我们需要的整个路径格式化结果。

      (b)如果结果还是null,就使用navtive方法的canonicalize0获取格式化路径。放入cache缓存。注意,如果需要缓存前缀,并且a步骤解析的父路径不为空,就重新通过格式化后的路径获取父文件,存在且格式化后的路径也是一个文件存在且不是目录,就将结果存入prefixCache。

  这个解析过程看过去很麻烦,为什么不直接调用canonicalize0方法。主要是通过使用缓存,可以改进启动的性能。值得注意的是,a步骤和b步骤放入cache中的键值写法是不一样的,但是结果是一致的,cache处理的是相同path的格式化路径,键值就是传入的path,prefixCache处理的是父目录目录的格式化路径,取出来的是父目录的格式化路径,确保与native算法canonicalize_md.c中的结果一致,进行了相应的转换处理,所以源码看过去有些繁琐。

3.File

  File类有四种构造方法:

  不管是哪种方式,最终都是要初始化两个参数:

  下面这些文件方式,都是使用了FileSystem的与路径处理相关的方法:

  而剩下的所有方法,都与FileSystem的native方法相关了,没有太多介绍的必要。唯一有点意思的就是deleteOnExit()方法,其实现与DeleteOnExitHook类相关,这个类最后会介绍。

4.其它相关类

4.1 ExpiringCache

  第2节讲到过获取路径的标准字符串时使用到了缓存,这个缓存就是ExpiringCache类,这是一个带时效的缓存,实现关键就在于初始化的时候需要给一个超时时间

  其保存的不只是键值,值是一个Entry,有额外的保存时间字段

  在保存的时候会加上保存时间戳,获取的时候会比较一下当前时间是否超时。超时就清除返回null,否则就返回所需要的值。

 4.2DeleteOnExitHook

  File类的deleteOnExit()方法就是使用了这个类。实际上开源框架dubbo的停机也使用了其中的机制。Java目前在JVM关闭的时候提供了一个钩子(hook),这个允许你在JVM关闭的时候执行一些代码,这个类就是在关闭的时候执行删除需要删除的文件。一般是通过Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread())进行的。DeleteOnExitHook是使用了一个sun.misc.SharedSecrets类来完成的,原理应该一样的。hook在以下情况会生效:

  1.程序运行完成退出

  2.使用System.exit()方法退出

  3.终端运行时使用ctrl+c中止程序

  4.系统关闭

  5.OutOfMemory造成宕机

  6.kill pid命令杀死进程(kill -9 pid不行)

以上是 Java之IO(五)文件系统 的全部内容, 来源链接: utcz.com/z/393526.html

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