Глава 10. Работа с файлами и вводом/выводом

Ниже представлена подробная десятая глава, ориентированная на новичков. В предыдущих главах мы научились основывать программы, работать с данными, обрабатывать ошибки, изучили ООП. Теперь пришло время научиться взаимодействовать с внешними источниками данных — файлами. Вы сможете сохранять результаты работы программы, загружать их при следующем запуске и обрабатывать хранящуюся вне кода информацию.

10.1 Зачем нужна работа с файлами?

До сих пор наши программы "жили" только в памяти компьютера и выводили данные на экран. Это удобно для тестирования, но часто нужно сохранять данные на диск, чтобы при следующем запуске программы снова иметь к ним доступ. Файлы позволяют:

• Хранить настройки, результаты вычислений, списки товаров, данные пользователей.
• Обмениваться информацией между разными запусками программы или даже разными компьютерами.

10.2 Основные понятия ввода/вывода (I/O)

Ввод (Input) — получение данных из внешнего источника (файл, клавиатура).
Вывод (Output) — отправка данных во внешний источник (файл, консоль).

В Java для работы с файлами мы используем классы из пакета java.io или java.nio.file. Мы начнём с простых и понятных классов FileReader, BufferedReader, FileWriter, BufferedWriter.

10.3 Чтение из файла

Представим, что у нас есть текстовый файл input.txt, в котором записаны строки текста. Мы хотим прочесть их и вывести на экран.

Минимальный пример (старый подход):

java
Копировать код
import java.io.FileReader;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("input.txt"))) {
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("Ошибка при чтении файла: " + e.getMessage());
        }
    }
}

Разберём код:

• new FileReader("input.txt") открывает файл для чтения.
• new BufferedReader(...) делает чтение более эффективным за счёт буферизации.
• readLine() читает строку за строкой, возвращая null, когда достигнут конец файла.
• Мы используем конструкцию try-with-resources (в круглых скобках после try), чтобы автоматически закрыть reader, даже если возникнет ошибка.

Если в input.txt написано:

Копировать код
Привет
Это текстовый файл

Программа выведет:

Копировать код
Привет
Это текстовый файл

10.4 Запись в файл

Чтобы записать текст в файл, используйте FileWriter и BufferedWriter:

java
Копировать код
import java.io.FileWriter;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try (BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter("output.txt"))) {
            writer.write("Первая строка");
            writer.newLine(); // переход на новую строку
            writer.write("Вторая строка");
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("Ошибка при записи в файл: " + e.getMessage());
        }
    }
}

Теперь в файле output.txt будет:

Копировать код
Первая строка
Вторая строка

Если файла не было, он будет создан. Если он уже был, то по умолчанию будет перезаписан. Если хотите добавлять текст к уже существующему содержимому, создайте FileWriter так: new FileWriter("output.txt", true) — где true означает "добавлять в конец".

10.5 Работа с файлами в каталогах

Вы можете указать путь к файлу, например:

java
Копировать код
FileReader fr = new FileReader("C:/Users/ВашеИмя/Documents/input.txt");

Или использовать относительные пути, если файл лежит в папке вашего проекта. Принцип работы остаётся тем же.

10.6 Обработка исключений при работе с файлами

Работа с файлами всегда связана с потенциальными ошибками:

• Файл может отсутствовать.
• Нет прав на чтение или запись.
• Возникла ошибка на диске.

Поэтому методы ввода/вывода часто выбрасывают IOException, которую мы обрабатываем в блоке try-catch.

Использование try-with-resources гарантирует, что файл закроется автоматически, не оставляя "незакрытых" ресурсов.

10.7 Чтение и запись чисел

Файлы обычно содержат текст. Если хотите работать с числами, вы можете просто записывать их как строки, а потом при чтении преобразовывать:

java
Копировать код
// Запись числа в файл
writer.write(String.valueOf(123));

// Чтение числа из файла
int number = Integer.parseInt(lineFromFile);

Главное, чтобы формат данных был согласован: если вы записываете числа как текст, при чтении нужно снова приводить текст к числу методом Integer.parseInt() или Double.parseDouble().

10.8 Работа с бинарными файлами

Мы рассмотрели текстовые файлы. Бинарные файлы (картинки, аудио, сжатые данные) работают иначе. Для них используют потоки типа FileInputStream и FileOutputStream. Принцип похож, но вы читаете и пишете байты, а не строки.

java
Копировать код
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class BinaryCopy {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream in = new FileInputStream("image.jpg");
             FileOutputStream out = new FileOutputStream("copy.jpg")) {
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int bytesRead;
            while ((bytesRead = in.read(buffer)) != -1) {
                out.write(buffer, 0, bytesRead);
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("Ошибка при копировании файла: " + e.getMessage());
        }
    }
}

Этот код копирует бинарный файл, читаючи его поблочно в массив byte[] и записывая в другой файл.

10.9 Резюме по ввод/вывод

• Для текстовых файлов удобно использовать BufferedReader и BufferedWriter с FileReader и FileWriter.
• Для двоичных данных используйте FileInputStream и FileOutputStream.
• Всегда обрабатывайте исключения.
• Используйте try-with-resources, чтобы автоматически закрыть файлы.

10.10 Пример: читаем список покупок из файла и добавляем новые

Допустим, у нас есть файл shopping_list.txt с товарами:

Копировать код
Хлеб
Молоко
Яблоки

Программа должна прочитать их, вывести на экран, потом предложить пользователю добавить новые товары и сохранить обновлённый список обратно.

java
Копировать код
import java.io.*;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> items = new ArrayList<>();

        // Чтение из файла
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("shopping_list.txt"))) {
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                items.add(line.trim());
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("Не удалось прочитать файл: " + e.getMessage());
        }

        System.out.println("Ваш список покупок:");
        for (String item : items) {
            System.out.println(item);
        }

        // Добавляем новые товары
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("Введите новые товары (пустая строка для выхода):");
        while (true) {
            String input = scanner.nextLine();
            if (input.isEmpty()) {
                break;
            }
            items.add(input);
        }

        // Запись обновлённого списка обратно в файл
        try (BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter("shopping_list.txt"))) {
            for (String item : items) {
                writer.write(item);
                writer.newLine();
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("Не удалось записать в файл: " + e.getMessage());
        }

        System.out.println("Список обновлён.");
    }
}

10.11 Подводим итоги

В этой главе мы узнали:

• Как читать данные из текстовых файлов с помощью FileReader и BufferedReader.
• Как записывать данные в файлы с помощью FileWriter и BufferedWriter.
• Как работать с бинарными файлами при помощи FileInputStream и FileOutputStream.
• Как использовать исключения при работе с файлами.
• Как использовать try-with-resources для автоматического освобождения ресурсов.

Теперь вы можете сохранять результаты работы своих программ, делая их более функциональными и полезными. В следующих главах вы сможете пойти дальше и научиться использовать базы данных, сетевое взаимодействие и другие возможности Java, но работа с файлами — важная ступенька на этом пути.

На этом мы завершаем десятую главу. Далее мы рассмотрим более продвинутые темы, такие как подключение библиотек, сборка проектов, а затем перейдём к практическим мини-проектам, где вы сможете применить полученные знания на практике.