Java目录操作（Java NIO）

Java目录操作是Java NIO（New I/O）中处理文件系统目录的核心功能，通过`java.nio.file`包提供现代化API，支持跨平台路径操作、目录遍历、文件属性访问等功能。本教程将系统讲解目录操作的各类方法及其应用场景。

概述[编辑 | 编辑源代码]

Java NIO的目录操作基于`Path`和`Files`类实现，相比传统`java.io.File`具有以下优势：

支持符号链接处理
提供原子性操作（如移动文件）
更细粒度的属性控制
内置目录遍历器（`DirectoryStream`）

核心类关系如下：

基础操作[编辑 | 编辑源代码]

创建目录[编辑 | 编辑源代码]

使用`Files.createDirectory()`创建单层目录，或`Files.createDirectories()`创建多级目录：

import java.nio.file.*;

public class DirectoryCreation {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path singleDir = Paths.get("single_dir");
        Files.createDirectory(singleDir);  // 创建单层目录
        
        Path multiDir = Paths.get("parent/child/grandchild");
        Files.createDirectories(multiDir);  // 自动创建父目录
        
        System.out.println("目录创建成功");
    }
}

输出示例：

目录创建成功
（文件系统生成对应目录结构）

遍历目录[编辑 | 编辑源代码]

三种常用遍历方式对比：

目录遍历方法对比
方法	特点	适用场景	`Files.list()`	非递归，惰性加载	简单目录列举	`Files.walk()`	递归遍历，可控制深度	需要子目录搜索	`Files.newDirectoryStream()`	低内存消耗，线程安全	大目录处理

示例使用`DirectoryStream`过滤.txt文件：

try (DirectoryStream<Path> stream = 
     Files.newDirectoryStream(Paths.get("/docs"), "*.txt")) {
    stream.forEach(file -> System.out.println(file.getFileName()));
}

高级操作[编辑 | 编辑源代码]

文件树遍历[编辑 | 编辑源代码]

通过`FileVisitor`接口实现复杂遍历逻辑，典型场景包括：

递归删除目录
查找特定模式文件
统计目录大小

Files.walkFileTree(Paths.get("/projects"), new SimpleFileVisitor<>() {
    @Override
    public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) {
        System.out.println("访问文件: " + file);
        return FileVisitResult.CONTINUE;
    }
    
    @Override
    public FileVisitResult postVisitDirectory(Path dir, IOException exc) {
        System.out.println("离开目录: " + dir);
        return FileVisitResult.CONTINUE;
    }
});

目录监控[编辑 | 编辑源代码]

使用`WatchService`实现实时监控（需要Java 7+）：

实现代码框架：

WatchService watcher = FileSystems.getDefault().newWatchService();
Path dir = Paths.get("/data");
dir.register(watcher, 
    StandardWatchEventKinds.ENTRY_CREATE,
    StandardWatchEventKinds.ENTRY_DELETE);

while (true) {
    WatchKey key = watcher.take();
    for (WatchEvent<?> event : key.pollEvents()) {
        System.out.println("事件类型: " + event.kind());
        System.out.println("受影响文件: " + event.context());
    }
    key.reset();
}

性能优化[编辑 | 编辑源代码]

处理大型目录时需注意： 1. 使用`DirectoryStream`而非`Files.list()`减少内存占用 2. 并行处理时用`Files.walk().parallel()` 3. 频繁访问的目录属性可缓存`BasicFileAttributes`

数学上，目录遍历时间复杂度为： $O (n)$ （线性复杂度）对于平坦目录 $O (n^{d})$ （多项式复杂度）对于深度为d的递归遍历

实际案例[编辑 | 编辑源代码]

场景：备份工具需要同步两个目录结构

public class DirectorySync {
    public static void sync(Path source, Path target) throws IOException {
        Files.walkFileTree(source, new SimpleFileVisitor<>() {
            @Override
            public FileVisitResult preVisitDirectory(Path dir, BasicFileAttributes attrs) 
                throws IOException {
                Path relative = source.relativize(dir);
                Path dest = target.resolve(relative);
                if (!Files.exists(dest)) {
                    Files.createDirectory(dest);
                }
                return FileVisitResult.CONTINUE;
            }
            
            @Override
            public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) 
                throws IOException {
                Path dest = target.resolve(source.relativize(file));
                Files.copy(file, dest, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);
                return FileVisitResult.CONTINUE;
            }
        });
    }
}

常见问题[编辑 | 编辑源代码]

页面模块:Message box/ambox.css没有内容。

 A: 使用`Files.isDirectory(path)`

Q: 跨平台路径如何处理？

 A: 始终使用`Paths.get()`或`FileSystem.getPath()`

 A: 检查：1) 目录非空 2) 无写权限 3) 被其他进程锁定

最佳实践[编辑 | 编辑源代码]

1. 使用try-with-resources管理`DirectoryStream` 2. 处理路径时规范化路径（`path.normalize()`） 3. 重要操作添加原子性检查：

if (!Files.exists(target)) {
    Files.createDirectories(target);
}

参见[编辑 | 编辑源代码]