文件操作模式：读取、写入、追加

1. 覆盖写入

在处理文件时，要理解“写入文件”并非总是同一回事。有时你需要完全覆盖文件（例如保存新的报告），而有时则需要添加新信息到已有文件的末尾（例如记录应用的日志）。还有一些情况下，只需读取文件内容而不修改它。

在 Java（尤其是现代的 java.nio.file 包）中，文件的操作模式由你传入写入方法（例如 Files.write()）的一组选项决定。这些选项允许你明确指定是要覆盖文件还是在末尾追加内容。

工作原理

当你调用 Files.write(path, data) 时，Java 默认会创建新文件，或者覆盖已存在的文件。文件中旧的全部内容都会被清除，只保留新数据。

这种默认行为相当于对文件进行一次“硬重置”。如果文件里之前有1000 行，而你只写入了一行——先前的所有内容都会不留痕迹地消失。

示例：将字符串写入文件

import java.nio.file.*;
import java.io.IOException;
import java.util.List;

public class OverwriteFileExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path path = Paths.get("myfile.txt");
        List<String> lines = List.of("你好，世界！", "这是文件中的新记录。");

        // 将行写入文件（旧内容将被删除）
        Files.write(path, lines);

        System.out.println("文件已成功覆盖！");
    }
}

运行上述代码后，文件 myfile.txt 中只会保留列表 lines 的两行。之前的所有内容都会消失（Java 不会“心慈手软”）。

2. 追加（append）：在文件末尾添加数据

在某些任务中（例如事件日志、记录、数据累积），需要在不破坏旧内容的情况下，将新行追加到末尾。在旧 API 中常使用带 append = true 标志的 FileWriter。在现代 API 中，这更简单且更显式。

如何实现

你只需在 Files.write() 方法中传入选项 StandardOpenOption.APPEND：

import java.nio.file.*;
import java.io.IOException;
import java.util.List;

public class AppendFileExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path path = Paths.get("myfile.txt");
        List<String> moreLines = List.of("又新增了一行。", "再来一行！");

        // 在文件末尾追加行（旧内容保留）
        Files.write(path, moreLines, StandardOpenOption.APPEND);

        System.out.println("已在文件末尾添加行！");
    }
}

重要提示：如果文件不存在，尝试追加会抛出错误——在 APPEND 模式下 Java 不会自动创建文件。若文件不存在需要创建，请同时使用两个选项：

Files.write(path, moreLines, StandardOpenOption.APPEND, StandardOpenOption.CREATE);

实践中的表现

• 以写入（覆盖）的方式运行程序——文件中有两行。
• 以追加的方式运行程序——在这两行之后添加新行，旧内容保留。

3. 组合选项：CREATE、APPEND、TRUNCATE_EXISTING

在 Java 中可以组合多个选项，以更灵活地控制文件打开模式：

• StandardOpenOption.CREATE —— 如果文件不存在则创建。
• StandardOpenOption.APPEND —— 在末尾追加数据。
• StandardOpenOption.TRUNCATE_EXISTING —— 如果文件存在，将其截断为零字节（清空）。
• StandardOpenOption.CREATE_NEW —— 创建新文件；如果已存在则报错。

示例：若文件不存在则创建，并在末尾追加数据

Files.write(path, moreLines, StandardOpenOption.CREATE, StandardOpenOption.APPEND);

示例：创建文件或清空并写入新数据

Files.write(path, lines, StandardOpenOption.CREATE, StandardOpenOption.TRUNCATE_EXISTING);

表格：主要写入模式

APPEND

APPEND + CREATE

TRUNCATE_EXISTING

CREATE_NEW

4. 二进制文件的读写

到目前为止，我们一直在处理字符串。但有时需要读写“原始”字节（例如图像、压缩包、PDF 文件）。这种情况下请使用：

• Files.readAllBytes(path) —— 将文件读入字节数组。
• Files.write(path, byteArray) —— 将字节数组写入文件。

示例：复制文件

import java.nio.file.*;
import java.io.IOException;

public class CopyBinaryFileExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path source = Paths.get("logo.png");
        Path target = Paths.get("logo_copy.png");

        byte[] data = Files.readAllBytes(source);
        Files.write(target, data);

        System.out.println("文件已复制！");
    }
}

示例：追加二进制数据

byte[] moreData = new byte[] {1, 2, 3, 4, 5};
Files.write(path, moreData, StandardOpenOption.APPEND, StandardOpenOption.CREATE);

注意：将二进制数据追加到已经包含结构化数据（例如图片）的文件中，通常会导致文件损坏。仅对文本文件或经过特殊设计的二进制文件（例如日志）使用追加。

5. 什么时候需要使用流（FileInputStream、BufferedReader 等）

Files.readAllBytes()、Files.write() 对于小到中等大小的文件非常方便，可以一次性将内容读入内存。如果文件很大（例如数 GB），或者你希望按行读取（例如分析日志），请使用流。

示例：使用 BufferedReader 按行读取文件

import java.nio.file.*;
import java.io.*;

public class ReadLinesExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path path = Paths.get("myfile.txt");

        try (BufferedReader reader = Files.newBufferedReader(path)) {
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                System.out.println("行：" + line);
            }
        }
    }
}

示例：使用 BufferedWriter 按行写入并追加

import java.nio.file.*;
import java.io.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class WriteAppendExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path path = Paths.get("myfile.txt");

        try (BufferedWriter writer = Files.newBufferedWriter(
                path,
                StandardCharsets.UTF_8,
                StandardOpenOption.CREATE,
                StandardOpenOption.APPEND)) {
            writer.write("通过 BufferedWriter 再写一行！");
            writer.newLine();
        }
    }
}

6. 实践：创建文件，并向其中追加行

让我们把一切串起来。假设我们有一个程序，将任务列表（todo-list）保存在文本文件中。每当用户添加新任务时，我们就把它追加到文件末尾。

import java.nio.file.*;
import java.io.IOException;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;

public class TodoList {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path path = Paths.get("todo.txt");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.print("请输入新任务：");
        String task = scanner.nextLine();

        // 将任务追加到文件末尾（如果不存在则创建）
        Files.write(path, 
            List.of(task), 
            StandardOpenOption.CREATE, 
            StandardOpenOption.APPEND);

        System.out.println("任务已添加！");
    }
}

多次运行该程序——每个任务都会出现在文件中的新行里。这就是我们的第一个“持久”的 todo 列表！

7. 错误处理：可能出现哪些问题？

与文件打交道总伴随出错的风险。可能发生如下情况：

• IOException —— 所有输入/输出错误的基础异常。当文件被其他程序占用、没有读/写权限、磁盘已满等情况下可能出现。
• NoSuchFileException —— 当你尝试读取或向不存在的文件追加（且未指定 CREATE 选项）时。
• FileAlreadyExistsException —— 当你使用 CREATE_NEW 选项而文件已存在时。

建议：总是用 try-catch 包裹文件操作：

try {
    // 你的文件操作
} catch (IOException e) {
    System.out.println("文件操作出错：" + e.getMessage());
}

8. 使用文件打开模式时的常见错误

错误 №1：在追加时忘记指定 CREATE 选项。 如果你尝试以 APPEND 模式向一个尚不存在的文件追加，就会得到 NoSuchFileException。若希望自动创建文件，请始终添加 CREATE。

错误 №2：意外覆盖文件。 不带任何其他选项调用 Files.write(path, data) 会清空文件的旧内容。若你想追加而不是清空旧内容，请使用 APPEND。

错误 №3：尝试将二进制数据追加到文本文件（或反之）。 如果你把文本与二进制数据混在同一个文件中，很可能得到不可读的文件。务必为同一个文件坚持使用一种格式。

错误 №4：忘记关闭流。 如果使用流（如 BufferedWriter、BufferedReader），不要忘记关闭它们（最好通过 try-with-resources），否则文件可能一直被占用。

错误 №5：未处理异常。 任何文件操作都可能抛出 IOException。如果不处理，程序会异常终止。