Objective-C文件操作与IO流处理
Objective-C 文件操作基础
在 Objective-C 中，文件操作是一项常见且重要的任务。文件操作允许我们在程序中读取、写入和管理文件。
文件路径处理
在进行文件操作之前，首先要处理文件路径。在 Objective-C 中，我们使用 NSString 类来表示文件路径。可以通过多种方式获取文件路径，比如获取应用程序的特定目录路径。
获取应用程序的文档目录路径是一种常见需求，代码示例如下：
NSArray *paths = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES);
NSString *documentsDirectory = [paths firstObject];
这里通过 NSSearchPathForDirectoriesInDomains 函数获取指定类型（这里是文档目录 NSDocumentDirectory）和用户域（NSUserDomainMask）的路径数组，然后取数组的第一个元素作为文档目录路径。
创建文件
要创建文件，我们可以使用 NSFileManager 类。NSFileManager 提供了许多文件管理相关的方法。以下是创建一个空文件的示例：
NSFileManager *fileManager = [NSFileManager defaultManager];
NSString *filePath = [documentsDirectory stringByAppendingPathComponent:@"example.txt"];
NSError *error;
BOOL success = [fileManager createFileAtPath:filePath contents:nil attributes:nil];
if (!success) {
NSLog(@"创建文件失败: %@", error);
}
在上述代码中，我们首先获取文件管理器的单例实例 [NSFileManager defaultManager]。然后构建文件路径，这里在文档目录路径后追加了文件名 example.txt。接着使用 createFileAtPath:contents:attributes: 方法创建文件，contents 参数为 nil 表示创建一个空文件，attributes 参数为 nil 表示使用默认属性。
写入文件
创建文件后，我们通常需要向文件中写入内容。Objective-C 提供了多种写入文件的方式，一种常见的方式是使用 NSString 的 writeToFile:atomically:encoding:error: 方法。假设我们要将一段文本写入到刚刚创建的文件中，示例如下：
NSString *content = @"这是要写入文件的内容";
success = [content writeToFile:filePath atomically:YES encoding:NSUTF8StringEncoding error:&error];
if (!success) {
NSLog(@"写入文件失败: %@", error);
}
在这段代码中，writeToFile:atomically:encoding:error: 方法将 content 字符串写入到指定路径 filePath 的文件中。atomically 参数设为 YES 表示原子性写入，即先写入临时文件，成功后再替换原文件，这样可以保证文件数据的完整性。encoding 参数指定编码格式为 NSUTF8StringEncoding。
读取文件
读取文件也是文件操作中的重要部分。Objective-C 同样提供了多种读取文件的方式。
使用 NSString 读取文本文件
如果文件内容是文本格式，我们可以直接使用 NSString 的 stringWithContentsOfFile:encoding:error: 方法来读取文件内容。示例代码如下：
NSString *readContent = [NSString stringWithContentsOfFile:filePath encoding:NSUTF8StringEncoding error:&error];
if (!readContent) {
NSLog(@"读取文件失败: %@", error);
} else {
NSLog(@"读取到的内容: %@", readContent);
}
此方法会从指定路径 filePath 的文件中读取内容，并根据指定的编码格式 NSUTF8StringEncoding 进行解码。如果读取失败，会返回 nil 并设置 error。
使用 NSData 读取二进制文件
对于二进制文件，我们使用 NSData 类来读取。NSData 用于表示任意长度的字节数据。以下是读取二进制文件的示例：
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfFile:filePath options:NSDataReadingMappedIfSafe error:&error];
if (!data) {
NSLog(@"读取二进制文件失败: %@", error);
}
这里使用 dataWithContentsOfFile:options:error: 方法读取文件内容，options 参数 NSDataReadingMappedIfSafe 表示如果文件较大，会将文件映射到内存，这样可以提高读取效率，同时保证安全。
目录操作
除了文件操作，对目录的操作在程序开发中也很常见。
创建目录
使用 NSFileManager 的 createDirectoryAtPath:withIntermediateDirectories:attributes:error: 方法可以创建目录。假设我们要在文档目录下创建一个新目录 newDirectory，示例代码如下：
NSString *directoryPath = [documentsDirectory stringByAppendingPathComponent:@"newDirectory"];
success = [fileManager createDirectoryAtPath:directoryPath withIntermediateDirectories:YES attributes:nil error:&error];
if (!success) {
NSLog(@"创建目录失败: %@", error);
}
withIntermediateDirectories 参数设为 YES 表示如果父目录不存在，会自动创建父目录。
列出目录内容
要列出目录中的文件和子目录，可以使用 NSFileManager 的 contentsOfDirectoryAtPath:error: 方法。示例如下：
NSArray *contents = [fileManager contentsOfDirectoryAtPath:documentsDirectory error:&error];
if (!contents) {
NSLog(@"列出目录内容失败: %@", error);
} else {
NSLog(@"目录内容: %@", contents);
}
此方法会返回指定目录路径下的所有文件和子目录的名称数组。
Objective-C 的 IO 流处理
IO 流处理允许我们以流的方式对文件进行读写操作，这种方式在处理大型文件或需要更精细控制读写过程时非常有用。
输入流（读取）
在 Objective-C 中，NSInputStream 类用于输入流处理，即从文件中读取数据。以下是一个简单的使用 NSInputStream 读取文件内容的示例：
NSInputStream *inputStream = [[NSInputStream alloc] initWithFileAtPath:filePath];
[inputStream open];
uint8_t buffer[1024];
NSInteger bytesRead;
while ((bytesRead = [inputStream read:buffer maxLength:sizeof(buffer)]) > 0) {
NSString *partialContent = [[NSString alloc] initWithBytes:buffer length:bytesRead encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"读取到的部分内容: %@", partialContent);
}
[inputStream close];
在上述代码中，首先通过 initWithFileAtPath: 方法创建一个输入流对象，并使用 open 方法打开流。然后在一个循环中，使用 read:maxLength: 方法从流中读取数据到缓冲区 buffer 中。每次读取到数据后，将缓冲区中的数据转换为 NSString 并输出。最后使用 close 方法关闭流。
输出流（写入）
NSOutputStream 类用于输出流处理，即向文件中写入数据。以下是使用 NSOutputStream 向文件中写入数据的示例：
NSOutputStream *outputStream = [[NSOutputStream alloc] initWithFileAtPath:filePath append:NO];
[outputStream open];
NSString *writeContent = @"通过输出流写入的新内容";
NSData *dataToWrite = [writeContent dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
[outputStream write:[dataToWrite bytes] maxLength:[dataToWrite length]];
[outputStream close];
这里通过 initWithFileAtPath:append: 方法创建一个输出流对象，append 参数设为 NO 表示覆盖原文件内容。打开流后，将需要写入的字符串转换为 NSData，然后使用 write:maxLength: 方法将数据写入流中，最后关闭流。
高级文件和 IO 流操作
文件属性操作
NSFileManager 提供了获取和设置文件属性的方法。例如，要获取文件的大小和创建时间，可以使用以下代码：
NSDictionary *attributes = [fileManager attributesOfItemAtPath:filePath error:&error];
if (attributes) {
NSNumber *fileSize = attributes[NSFileSize];
NSDate *creationDate = attributes[NSFileCreationDate];
NSLog(@"文件大小: %@ 字节", fileSize);
NSLog(@"创建日期: %@", creationDate);
} else {
NSLog(@"获取文件属性失败: %@", error);
}
通过 attributesOfItemAtPath:error: 方法获取文件属性字典，然后从字典中获取文件大小（NSFileSize 键对应的值）和创建日期（NSFileCreationDate 键对应的值）。
异步 IO 操作
在处理大型文件或需要提高程序响应性时，异步 IO 操作非常有用。NSInputStream 和 NSOutputStream 都支持异步操作。以 NSInputStream 为例，我们可以通过设置代理来实现异步读取：
NSInputStream *asyncInputStream = [[NSInputStream alloc] initWithFileAtPath:filePath];
[asyncInputStream setDelegate:self];
[asyncInputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[asyncInputStream open];
在上述代码中，我们为输入流设置了代理 self（假设当前类实现了 NSStreamDelegate 协议），并将流添加到当前运行循环的默认模式中。然后打开流，此时流的读取操作会在后台线程中异步执行。
实现 NSStreamDelegate 协议的相关方法来处理异步事件，例如：
- (void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode {
switch (eventCode) {
case NSStreamEventOpenCompleted:
NSLog(@"流打开完成");
break;
case NSStreamEventHasBytesAvailable: {
uint8_t buffer[1024];
NSInteger bytesRead = [(NSInputStream *)aStream read:buffer maxLength:sizeof(buffer)];
if (bytesRead > 0) {
NSString *partialContent = [[NSString alloc] initWithBytes:buffer length:bytesRead encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"异步读取到的部分内容: %@", partialContent);
}
break;
}
case NSStreamEventErrorOccurred:
NSLog(@"流发生错误: %@", [(NSStream *)aStream streamError]);
break;
case NSStreamEventEndEncountered:
NSLog(@"流读取结束");
[(NSStream *)aStream close];
[(NSStream *)aStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
break;
default:
break;
}
}
在 stream:handleEvent: 方法中，根据不同的事件代码（NSStreamEvent 枚举值）进行相应的处理，如处理流打开完成、有数据可读、发生错误和读取结束等情况。
内存映射文件
内存映射文件是一种将文件内容直接映射到内存地址空间的技术，这样可以像访问内存一样访问文件内容，提高读写效率。在 Objective-C 中，可以使用 NSData 的 dataWithContentsOfMappedFile: 方法来实现内存映射文件的读取。示例如下：
NSData *mappedData = [NSData dataWithContentsOfMappedFile:filePath];
if (mappedData) {
// 可以直接对 mappedData 进行操作，因为它已经映射到内存
const char *bytes = [mappedData bytes];
NSLog(@"内存映射文件的第一个字节: %c", bytes[0]);
} else {
NSLog(@"内存映射文件失败");
}
这里通过 dataWithContentsOfMappedFile: 方法将文件映射到内存并获取 NSData 对象，然后可以通过 bytes 方法获取内存地址，直接访问文件内容。
文件操作与 IO 流处理的注意事项
错误处理
在进行文件操作和 IO 流处理时，错误处理非常重要。几乎所有的文件操作和 IO 流方法都会返回一个表示操作是否成功的布尔值，并通过 NSError 参数返回详细的错误信息。我们应该始终检查操作是否成功，并根据错误信息进行相应的处理，如向用户显示错误提示或进行重试操作。
资源管理
无论是文件操作还是 IO 流处理，都涉及到系统资源的使用。例如，打开的文件和流需要及时关闭，以释放资源。在使用 NSInputStream 和 NSOutputStream 时，确保在使用完毕后调用 close 方法关闭流。对于 NSFileManager 相关操作，虽然不需要手动关闭，但也要注意合理使用，避免资源浪费。
编码问题
在处理文本文件时，编码格式的选择至关重要。不同的编码格式适用于不同的语言和场景。常见的编码格式如 NSUTF8StringEncoding 用于 UTF - 8 编码，NSASCIIStringEncoding 用于 ASCII 编码等。在读取和写入文本文件时，要确保使用一致的编码格式，否则可能会导致数据乱码。
并发访问
在多线程环境下进行文件操作和 IO 流处理时，需要注意并发访问的问题。如果多个线程同时对同一个文件进行读写操作，可能会导致数据不一致或文件损坏。可以使用锁机制（如 NSLock 或 @synchronized）来保证同一时间只有一个线程能够访问文件或流。
综合示例：文件备份与恢复
为了更好地理解文件操作和 IO 流处理在实际项目中的应用，我们来看一个文件备份与恢复的综合示例。
文件备份
假设我们要备份一个文件到另一个目录，并在备份过程中显示进度。我们可以使用 NSInputStream 和 NSOutputStream 来实现。示例代码如下：
// 源文件路径
NSString *sourceFilePath = [documentsDirectory stringByAppendingPathComponent:@"example.txt"];
// 备份文件路径
NSString *backupFilePath = [documentsDirectory stringByAppendingPathComponent:@"example_backup.txt"];
NSInputStream *inputStream = [[NSInputStream alloc] initWithFileAtPath:sourceFilePath];
NSOutputStream *outputStream = [[NSOutputStream alloc] initWithFileAtPath:backupFilePath append:NO];
[inputStream open];
[outputStream open];
uint8_t buffer[1024];
NSInteger totalBytesRead = 0;
NSInteger totalBytesToRead = [[[NSFileManager defaultManager] attributesOfItemAtPath:sourceFilePath error:nil][NSFileSize] integerValue];
while (true) {
NSInteger bytesRead = [inputStream read:buffer maxLength:sizeof(buffer)];
if (bytesRead == -1) {
NSLog(@"读取文件错误: %@", [inputStream streamError]);
break;
} else if (bytesRead == 0) {
break;
}
totalBytesRead += bytesRead;
[outputStream write:buffer maxLength:bytesRead];
// 计算并显示备份进度
float progress = (float)totalBytesRead / (float)totalBytesToRead;
NSLog(@"备份进度: %.2f%%", progress * 100);
}
[inputStream close];
[outputStream close];
在这段代码中，我们首先获取源文件和备份文件的路径。然后创建输入流和输出流，并打开它们。在循环中，从输入流读取数据并写入输出流，同时计算并显示备份进度。最后关闭输入流和输出流。
文件恢复
文件恢复操作与备份类似，只是方向相反。示例代码如下：
// 备份文件路径
NSString *backupFilePath = [documentsDirectory stringByAppendingPathComponent:@"example_backup.txt"];
// 恢复文件路径（覆盖原文件）
NSString *restoreFilePath = [documentsDirectory stringByAppendingPathComponent:@"example.txt"];
NSInputStream *inputStream = [[NSInputStream alloc] initWithFileAtPath:backupFilePath];
NSOutputStream *outputStream = [[NSOutputStream alloc] initWithFileAtPath:restoreFilePath append:NO];
[inputStream open];
[outputStream open];
uint8_t buffer[1024];
NSInteger totalBytesRead = 0;
NSInteger totalBytesToRead = [[[NSFileManager defaultManager] attributesOfItemAtPath:backupFilePath error:nil][NSFileSize] integerValue];
while (true) {
NSInteger bytesRead = [inputStream read:buffer maxLength:sizeof(buffer)];
if (bytesRead == -1) {
NSLog(@"读取备份文件错误: %@", [inputStream streamError]);
break;
} else if (bytesRead == 0) {
break;
}
totalBytesRead += bytesRead;
[outputStream write:buffer maxLength:bytesRead];
// 计算并显示恢复进度
float progress = (float)totalBytesRead / (float)totalBytesToRead;
NSLog(@"恢复进度: %.2f%%", progress * 100);
}
[inputStream close];
[outputStream close];
这里从备份文件读取数据并写入到恢复文件路径，同样在过程中显示恢复进度。
通过以上示例，我们可以看到文件操作和 IO 流处理在实际应用中的具体实现方式，以及如何结合多种技术来完成复杂的任务。同时，也进一步强调了错误处理、资源管理等注意事项在实际项目中的重要性。在实际开发中，根据具体需求和场景，灵活运用这些技术，可以实现高效、稳定的文件管理功能。