111 - Lecture 10

File I/O and GUI with JavaFX

文件输入/输出与JavaFX图形用户界面

一、Overview

1. File I/O

（1） learning Java File I/O mechanism

（2） writing into and reading from a file 使用文件I/O进行数据读取和写入。

2. GUI with JavaFX

（1）drawing shapes and creating graphical user interface 使用JavaFX创建图形界面，绘制形状

（2） practicing OOP with JavaFX

Learning Outcomes

• 能够开发可以通过图形表示或文本菜单与用户交互的程序。

graphical representation, or text-based menus.

• 使用Java编程表示、显示和操作数据作为对象，同时注意相关的风险/安全，确保计算和信息系统的安全操作。

being cognizant of associated risk/safety for safe operation of computing and information systems.

二、 File I/O (文件输入/输出)

1. File and File Class (文件和文件类)

（1）程序结束时（terminates），存储在变量中的数据将丢失，因此我们需要将数据保存在文件中，并将文件存储在存储设备上（storage device）。

（2）绝对路径(Absolute file name)：操作系统（OS)相关，例如在Windows中：

C:\Users\teng.ma\Documents\NetBeansProjects\Lecture10Demo\data\text1.txt

(3) 相对路径（Relative file name）： relative to the current working directory，例如：data\text1.txt

（4）使用Java中的File对象来表示文件。

File file =new File("C:\\Users\\teng.ma\\Documents\\NetBeansProjects\\Lecture10Demo\\data\\text1.txt");

2. File Object

（1）Since OS may vary, do not use absolute file name when creating File objects

（2） Use relative file name in Java (with forward slash) :

File file = new File("data/text1.txt");

（3） creating a File object does not actually create a file on the computer!

3. File Methods (文件方法)

File类包含用于获取（obtain）文件属性的方法，以及重命名和删除文件的方法。

(1) obtain the property of a file/directory

exists(), isFile(), length(), canRead(), canWrite()

File file = new File("data/text1.txt");
file.exists();
file.isFile();
file.isDirectory();
file.isHidden();
file.length();    //in bytes
file.canRead();
file.canWrite();
file.getAbsolutePath();

(2) rename and delete a file/directory

delete(), renameTo(File), mkdir()

• exists()：检查文件或目录是否存在。

• isFile()：检查是否为普通文件。（不是目录）

• isDirectory()：检查是否为目录。

• isHidden()：检查文件或目录是否为隐藏文件。（隐藏文件用于存储系统配置或操作系统的内部文件，这些文件不应该被普通用户直接访问或修改）

• length()：获取文件大小，单位为字节，如果是目录，通常返回 0 或未定义

• canRead()：检查文件是否可读。

• canWrite()：检查文件是否可写。

• getAbsolutePath()：获取文件的绝对路径。

File file = new File("example.txt");

System.out.println("文件的绝对路径：" + file.getAbsolutePath());

• delete()：删除文件或目录。（如果是目录，目录必须为空才能删除）

//如果文件或目录成功删除，返回 true；否则返回 false

file.delete()

• renameTo(File)：重命名文件或移动文件。

File oldFile = new File("oldName.txt");

File newFile = new File("newName.txt");

if (oldFile.renameTo(newFile)) {

System.out.println("文件重命名成功。");

} else {

System.out.println("文件重命名失败。");

}

• mkdir()：创建新目录。

File directory = new File("newDirectory");

if (directory.mkdir()) {

System.out.println("目录创建成功。");

} else {

System.out.println("目录创建失败。");

}

(3) PrintWriter类用于创建文件并将数据写入文本文件(text file)

Key methods in PrintWriter

• flush() 方法的作用是强制将缓冲区中的内容立刻写入到文件。通常，PrintWriter 类会将写入的内容暂时存储在内存中的缓冲区，直到缓冲区满或者文件关闭时，才会将内容实际写入文件。

• print()：写入文本，不自动换行；适用于在同一行写入多个文本内容。

• write()：写入原始数据，不做格式处理；适合于写入字符、字节等低级数据。

• println(): Prints data followed by a new line.

• close(): Closes the writer and releases the associated resources.

printf(String format, Object... args)：允许格式化输出。如：output.printf("Hello, %s!", "World");

PrintWriter writer = new PrintWriter("example.txt");
writer.print("Hello, ");
writer.print("world!"); //输出结果 Hello, world!
writer.flush(); // 强制将内容写入文件
writer.close(); // 关闭流

create a file

File newFile = new File("data/text2.txt");

if (newFile.exists()) {

System.out.println("File already exists!");

System.exit(0); //exit the program

}

try {

PrintWriter output = new PrintWriter(newFile);

} catch (IOException ioe) {

System.out.println(ioe.getMessage());

}

write data into a text file

File file = new File("data/text1.txt");

try {

        PrintWriter output = new PrintWriter(file);

        output.println(“CPT111");

        output.println(“is");

        output.println(“so hard");

        output.close();

} catch (IOException ioe) {

        System.out.println(ioe.getMessage());

}

when you’re trying to create a file (e.g., text1.txt) within a folder (e.g., data), you must ensure that the folder (data) already exists.（because Java doesn’t automatically create parent directories for a file unless explicitly told to do so File folder = new File("data");）

• 在创建文件前，检查文件是否已存在，避免覆盖。（overwriting）

默认情况下，PrintWriter 在每次创建时会覆盖文件，这意味着 不会添加更多行，而是替换文件中的内容。

（4）BufferedWriter to Improve Efficiency

• BufferedWriter将字符串先缓存到内存中，再写入文件，能提高效率。

• 使用flush()方法强制将缓冲区内容（buffered content）写入文件。

在 Windows 上，\n 代表换行，但标准换行符是 \r\n，而在 Linux/macOS 上，\n 就是标准的换行符。

• buffer.newLine() 方法是为了跨平台的兼容性，它会自动根据操作系统的要求插入正确的换行符。

try {

FileWriter file = new FileWriter("data/text1.txt");

BufferedWriter buffer = new BufferedWriter(file);

buffer.write(“CPT111");

buffer.newLine();

buffer.write(“is");

buffer.newLine();

buffer.flush(); //otherwise write until buffer is full or closed

buffer.write(“so hard");

buffer.newLine();

buffer.close();

} catch (IOException ioe) {

System.out.println(ioe.getMessage());

}

• BufferedWriter 主要用于高效写入字符流，提供了一个缓冲机制，它不会自动添加换行符，除非显式调用 newLine() 方法。

• BufferedReader一次性（in one）将文件内容读取到内存中，之后可以高效地访问。

• PrintWriter 提供了更多便捷的写入方法，例如 println()、printf() 等。它不仅可以写入普通文本，还能格式化输出并自动添加换行符。

（5）Reading text Data Using Scanner

• 使用Scanner逐行（line by line）读取文本文件内容。

• nextLine()：读取整行输入，包括空格，直到遇到换行符。

• next()：读取下一个词，遇到空格或者换行符会停止。

• nextInt()：读取一个整数，输入必须是合法的整数字符串。

• nextDouble()：读取一个双精度浮点数。

• hasNext()：检查是否有更多的输入数据（一个词）。

• hasNextInt()：检查是否有下一个整数。

• hasNextDouble()：检查是否有下一个双精度浮点数。

File file = new File("data/text1.txt");

try {

        Scanner input = new Scanner(file);

        while (input.hasNextLine()) {

                String line = input.nextLine();

                System.out.println(line);

}

        input.close();

} catch (IOException ioe) {

        System.out.println(ioe.getMessage());

}

（6）Reading csv data using Scanner

• 从CSV（comma-separated values）文件中读取数据，使用split(",")来分割（extract）每行的内容。

create a Scanner for the file, extract the values by first splitting them

File file = new File("data/cpt111.csv");

try {

        Scanner input = new Scanner(file);

        while (input.hasNextLine()) {

                String line = input.nextLine();

                String[] values = line.split(",");

                String module = values[0];

                int grade = Integer.parseInt(values[1]);

                System.out.println(“Component: " + module + " Grade: " +

grade);

        }

        input.close();

} catch (IOException ioe) {

        System.out.println(ioe.getMessage());

}