Giới Thiệu Về File I/O (NIO.2)

Với sự ra đời của Java SE 7, việc xử lý file và I/O trong Java đã được nâng lên một tầm cao mới nhờ vào gói java.nio.file và java.nio.file.attribute. Những gói này mang lại một cơ chế mạnh mẽ, linh hoạt và dễ sử dụng cho các thao tác liên quan đến file và hệ thống tệp. Điều này giúp lập trình viên dễ dàng thực hiện các thao tác phổ biến như đọc, ghi, sao chép, di chuyển, xóa file, cũng như quản lý metadata, tất cả đều trong một API duy nhất và nhất quán.

Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ bắt đầu bằng việc hiểu rõ khái niệm "Path" - một thành phần cốt lõi trong hệ thống mới, với interface Path đóng vai trò trung tâm trong việc xác định và thao tác với các đường dẫn file. Sau đó, chúng ta sẽ khám phá lớp Files, nơi chứa những phương thức mạnh mẽ cho việc xử lý file, bao gồm cả các thao tác kiểm tra, sao chép, di chuyển và xóa file một cách đơn giản và hiệu quả.

Hướng dẫn cũng sẽ đưa bạn qua quá trình quản lý metadata, trước khi tiến tới những thao tác I/O trên file và thư mục. Bạn sẽ học cách sử dụng các file truy cập ngẫu nhiên và xử lý các liên kết biểu tượng và liên kết cứng một cách an toàn.

Đối với những người dùng nâng cao, chúng ta sẽ đi sâu vào các kỹ thuật mạnh mẽ như duyệt đệ quy cây thư mục, tìm kiếm file với các ký tự đại diện (wildcards), và giám sát sự thay đổi của thư mục theo thời gian thực. Những kỹ thuật này không chỉ giúp bạn làm việc với hệ thống file hiệu quả hơn, mà còn giúp bạn xây dựng các ứng dụng phản hồi nhanh và đáng tin cậy.

Cuối cùng, nếu bạn đã quen thuộc với các phương pháp File I/O cũ trong Java, chúng ta sẽ xem xét cách chuyển đổi từ API cũ sang NIO.2 một cách mượt mà, thông qua việc sử dụng File.toPath và các phương pháp khác, để tận dụng tối đa những lợi ích mà API mới mang lại mà không cần viết lại hoàn toàn mã nguồn.

Hệ thống tệp (File System)

Một hệ thống (File System) tệp lưu trữ và tổ chức các tệp trên một dạng phương tiện lưu trữ nào đó, thường là một hoặc nhiều ổ cứng, sao cho các tệp có thể được truy xuất dễ dàng. Phần lớn các hệ thống tệp được sử dụng hiện nay lưu trữ các tệp trong một cấu trúc cây (hoặc phân cấp). Ở đỉnh của cây là một (hoặc nhiều) nút gốc. Dưới nút gốc, có các tệp và thư mục (được gọi là "folders" trong Microsoft Windows). Mỗi thư mục có thể chứa các tệp và thư mục con, và các thư mục con này cũng có thể chứa các tệp và thư mục con khác, và cứ tiếp tục như vậy, tạo nên một độ sâu phân cấp gần như không giới hạn.

Đường dẫn là gì? (What Is a Path?)

Đường dẫn (Path) là một chuỗi ký tự mô tả vị trí của một tệp hoặc thư mục trong hệ thống tệp (file system). Nó bắt đầu từ nút gốc và đi qua các thư mục con cho đến khi đạt được tệp hoặc thư mục đích. Đường dẫn có thể là đường dẫn tuyệt đối (absolute path) hoặc đường dẫn tương đối (relative path).

Đường dẫn tuyệt đối là đường dẫn đầy đủ từ thư mục gốc (root directory) đến tệp hoặc thư mục cần tìm. Ví dụ:

↳ Trên hệ điều hành Windows: C:\Users\Username\Documents\file.txt

↳ Trên hệ điều hành Unix/Linux: /home/username/documents/file.txt

Đường dẫn tương đối là đường dẫn được xác định dựa trên vị trí hiện tại của bạn trong hệ thống tệp. Ví dụ, nếu bạn đang ở trong thư mục Documents và bạn muốn truy cập tệp file.txt, bạn chỉ cần sử dụng: file.txt hoặc ./file.txt.

Đường dẫn giúp hệ điều hành xác định chính xác vị trí của tệp hoặc thư mục để thực hiện các thao tác như đọc, ghi, hoặc xóa tệp.

Ký tự phân cách (separator character)

Ký tự phân cách (separator character) là ký tự được sử dụng để phân cách các thư mục trong một đường dẫn. Ký tự này khác nhau tùy theo hệ điều hành:

↳ Trên hệ điều hành Windows: Ký tự phân cách là dấu gạch chéo ngược (\).

↳ Ví dụ: C:\Users\Username\Documents\file.txt.

↳ Trên hệ điều hành Unix/Linux và macOS: Ký tự phân cách là dấu gạch chéo (/).

↳ Ví dụ: /home/username/documents/file.txt.

Ký tự phân cách giúp phân biệt các thư mục và tệp trong một đường dẫn, cho phép hệ điều hành xác định chính xác cấu trúc và vị trí của tệp hoặc thư mục cần truy cập.

Thư mục (Folder)

Thư mục (Folder) là một đối tượng trong hệ thống tệp dùng để tổ chức và quản lý các tệp (files) và các thư mục con (subfolders) khác. Thư mục có thể chứa nhiều tệp và các thư mục khác, giúp sắp xếp dữ liệu một cách có trật tự và dễ tìm kiếm. Trong các hệ điều hành như Windows, macOS, và Linux, thư mục thường được biểu thị bằng biểu tượng hình cái thư mục màu vàng.

Tập tin (File)

Tập tin (File) là một đơn vị lưu trữ dữ liệu trong hệ thống tệp. Tập tin có thể chứa bất kỳ loại dữ liệu nào như văn bản, hình ảnh, âm thanh, video, phần mềm, hoặc các dữ liệu khác. Tập tin được xác định bằng tên và phần mở rộng (extension) đi kèm, ví dụ như document.txt, image.png, song.mp3.

Các loại tập tin

Tập tin có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau, nhưng dưới đây là một số loại phổ biến:

↳ Tập tin văn bản (Text Files): Chứa dữ liệu dạng văn bản thuần túy.

↳ Ví dụ: .txt, .csv, .md

↳ Tập tin hình ảnh (Image Files): Chứa dữ liệu dạng hình ảnh.

↳ Ví dụ: .jpg, .png, .gif, .bmp

T ↳ Tập tin âm thanh (Audio Files): Chứa dữ liệu âm thanh.

↳ Ví dụ: .mp3, .wav, .flac, .aac

↳ Tập tin video (Video Files): Chứa dữ liệu video.

↳ Ví dụ: .mp4, .avi, .mkv, .mov

↳ Tập tin thực thi (Executable Files): Chứa mã chương trình có thể được thực thi bởi hệ điều hành.

↳ Ví dụ: .exe, .bat, .sh

↳ Tập tin nén (Compressed Files): Chứa dữ liệu được nén để tiết kiệm dung lượng.

↳ Ví dụ: .zip, .rar, .tar, .gz

↳ Tập tin hệ thống (System Files): Chứa các tệp quan trọng mà hệ điều hành sử dụng.

↳ Ví dụ: boot.ini, ntldr, config.sys

↳ Tập tin dữ liệu (Data Files): Chứa dữ liệu của các ứng dụng hoặc cơ sở dữ liệu.

↳ Ví dụ: .db, .xml, .jsxon, .mdb

Mỗi loại tập tin có mục đích sử dụng riêng và thường được các ứng dụng khác nhau xử lý theo cách riêng biệt.

Trong Java, các thao tác với đường dẫn, tệp tin, thư mục, và tệp ZIP được xử lý chủ yếu bởi các lớp trong gói java.nio.file, được giới thiệu từ Java 7 trong API NIO.2. Lớp Path đại diện cho đường dẫn tới một tệp hoặc thư mục và là điểm khởi đầu chính cho hầu hết các thao tác hệ thống tệp, bao gồm việc tạo, chuyển đổi và chuẩn hóa đường dẫn. Lớp Files cung cấp các phương thức tĩnh để thực hiện các thao tác như tạo, sao chép, di chuyển, và xóa tệp hoặc thư mục, cũng như đọc/ghi và quản lý thuộc tính tệp, bao gồm cả việc xử lý liên kết tượng trưng. Ngoài ra, lớp File trong gói java.io đại diện cho một tệp hoặc thư mục theo mô hình I/O cũ, cung cấp các phương thức cơ bản để quản lý tệp và thư mục. Đối với việc xử lý tệp ZIP, các lớp ZipFile trong gói java.util.zip cho phép đọc, ghi và quản lý các tệp nén theo định dạng ZIP, giúp việc làm việc với dữ liệu nén trở nên dễ dàng hơn.